構(gòu)建生物模型培養(yǎng)學(xué)生探究能力研究

張慧穎

摘要：新課標(biāo)指出必須重視學(xué)生探究意識(shí)和科學(xué)學(xué)習(xí)方法的培養(yǎng)，這樣學(xué)生才會(huì)形成獨(dú)立學(xué)習(xí)意識(shí)和自主學(xué)習(xí)能力。高中生物作為一門(mén)理論和實(shí)踐并重的學(xué)科，高中生物教育中的生物模型構(gòu)建能夠幫助學(xué)生在構(gòu)建模型的過(guò)程中形成生物思維與生物意識(shí)，準(zhǔn)確掌握生物學(xué)概念。從而簡(jiǎn)化與純化生命現(xiàn)象，幫助學(xué)生更加順利的掌握知識(shí)規(guī)律，提高教學(xué)有效性。因此生物模型的構(gòu)建工作成為了新時(shí)期素質(zhì)教育教改的必然工作，其對(duì)學(xué)生探究能力培養(yǎng)具有十分突出的意義。

關(guān)鍵詞：高中生物;生物模型;探究能力;學(xué)習(xí)興趣

中圖分類(lèi)號(hào)：G633.91 ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? 文章編號(hào)：1672-9129（2017）16-0205-01

Abstract： the new curriculum standard points out that it is necessary to pay attention to the cultivation of students' inquiry consciousness and scientific learning methods， so that students can form independent learning consciousness and independent learning ability. High school biology is a subject that attaches equal importance to both theory and practice. The construction of biological model in high school biology education can help students form biological thinking and biological awareness in the process of building model， and accurately grasp biological concepts. In this way， the phenomenon of life can be simplified and purified to help students master knowledge rules more smoothly and improve the effectiveness of teaching. Therefore， the construction of biological model has become the inevitable work of the quality reform of education in the new period， which is of great significance to the cultivation of students' inquiry ability.

Key words：high school biology;Biological models;Inquiry ability;Interest in learning

前言：不論是科學(xué)學(xué)習(xí)還是科學(xué)探究，模型方法都能夠發(fā)揮十分突出的作用。生物作為一門(mén)探究生物實(shí)質(zhì)知識(shí)的學(xué)科，教師有必要讓學(xué)生學(xué)會(huì)模型的建立方法，在構(gòu)建模型的過(guò)程中形成創(chuàng)新思維與生物素養(yǎng)，鞏固與加深對(duì)生物學(xué)的理解和印象，提升學(xué)生的探究能力和探究水平。因此從某種角度來(lái)說(shuō)模型理解和模型構(gòu)建可以稱之為生物學(xué)學(xué)習(xí)最好的工具之一。

1 模型概念與分類(lèi)

高中生物對(duì)模型是這樣的介紹的：所謂的模型就是一種能夠具有特定目的能夠幫助認(rèn)知對(duì)象清楚了解與概述物體、內(nèi)容的方式，這種描述有著兩種形式，包括定量形式與定性形式。有的需要利用具體事務(wù)與形象化手段落實(shí)，有的需要用抽象方式表達(dá)。按照種類(lèi)劃分，模型包括概念、數(shù)學(xué)以及物理三種模型[1]。

2 構(gòu)建模型教學(xué)實(shí)例

2.1概念模型。所謂的概念模型就是通過(guò)文字描述的方式概括事物本身的性質(zhì)。例如每一個(gè)章節(jié)中的概念圖或是細(xì)胞結(jié)構(gòu)特征中的文字、光合作用中能量和物質(zhì)的變化解釋、達(dá)爾文自然學(xué)說(shuō)解釋模型等都是概念模型。

在學(xué)完《基因的表達(dá)》一課以后，教師可以先帶領(lǐng)學(xué)生一同分析該課程的核心概念，幫助學(xué)生先制作初步的概念圖。首先明確該課主題并根據(jù)主題寫(xiě)出基因表達(dá)一課的核心概念與次要概念。之后將概念放在模型的中央或是頂端，并向四周或向下按照概念的重要性不斷蔓延開(kāi)來(lái)，用連接語(yǔ)和線條鏈接這些概念，詳細(xì)流程如下：核心概念：翻譯、轉(zhuǎn)錄、基因的表達(dá)。次要概念：核糖體、密碼子、核糖體RNA、轉(zhuǎn)運(yùn)RNA、信使RNA、遺傳信息、氨基酸序列、脫氧核苷酸序列、蛋白質(zhì)、基因。當(dāng)然為了進(jìn)一步培養(yǎng)和調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，教師還要讓學(xué)生自行予以更多內(nèi)容的補(bǔ)充，利用所學(xué)知識(shí)和自己所了解的信息補(bǔ)充模塊知識(shí)，進(jìn)一步提升與強(qiáng)化學(xué)生知識(shí)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架能力。在專(zhuān)題復(fù)習(xí)、總復(fù)習(xí)中學(xué)生就可以實(shí)現(xiàn)不同章節(jié)、不同模塊的有效整合。

2.2數(shù)學(xué)模型。所謂的數(shù)學(xué)模型指的是能夠描述系統(tǒng)與系統(tǒng)性質(zhì)的數(shù)學(xué)方式，包括函數(shù)式、計(jì)算公式、曲線圖或是實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)制作的餅狀圖、柱形圖。實(shí)際上我們翻閱教材能夠發(fā)現(xiàn)很多的數(shù)學(xué)模型，比如生物種群數(shù)量增長(zhǎng)、豌豆雜交實(shí)驗(yàn)、植物器官生長(zhǎng)素濃度反應(yīng)、酶的活性與PH變化、有絲分裂DNA含量等都能夠看到數(shù)學(xué)模型的身影。

數(shù)學(xué)模型的設(shè)計(jì)流程為：第一步研究與觀察對(duì)象，從對(duì)象的條件和情況中得出問(wèn)題。第二步根據(jù)數(shù)學(xué)建模需求提出假設(shè)。第三步結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)應(yīng)用數(shù)學(xué)的方式表達(dá)事物性質(zhì)。第四步在觀察和實(shí)驗(yàn)中修正與檢驗(yàn)?zāi)Ｐ汀Ｒ浴斗N群數(shù)量的變化》一課為例。在設(shè)計(jì)種群數(shù)量增長(zhǎng)數(shù)學(xué)模型的時(shí)候，教師應(yīng)重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生數(shù)學(xué)模型分析和設(shè)計(jì)能力[2]。

首先是觀察需要研究的對(duì)象，學(xué)生在此過(guò)程中需要仔細(xì)觀察。此時(shí)教師需要提出問(wèn)題包括細(xì)菌種群數(shù)量的增長(zhǎng)需要如何預(yù)測(cè)、解釋與描述。

其次展開(kāi)對(duì)問(wèn)題的假設(shè)。建模中的假設(shè)為在空間與資源無(wú)限的理想條件下，細(xì)菌增長(zhǎng)是否會(huì)受到種群密度限制。理想條件為沒(méi)有疾病、沒(méi)有天敵、氣候適宜。

隨后利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，以數(shù)學(xué)形式表達(dá)模型內(nèi)容。細(xì)菌增殖的特點(diǎn)滿足指數(shù)函數(shù)的形式進(jìn)行增長(zhǎng)[3]。所以可以用N表示細(xì)菌數(shù)量，用n代表代數(shù)。問(wèn)題的解決需要十分復(fù)雜的計(jì)算流程，此時(shí)可以用數(shù)值運(yùn)算、邏輯運(yùn)算、證明定理、畫(huà)圖形、解方程方式進(jìn)行求解。

最后通過(guò)進(jìn)一步的觀察與實(shí)驗(yàn)方式修正和檢驗(yàn)數(shù)學(xué)模型的有效性、合理性。通過(guò)這個(gè)過(guò)程使學(xué)生進(jìn)一步的反思，提出除去細(xì)菌以外，其他生物種類(lèi)數(shù)量是否和細(xì)菌增殖數(shù)學(xué)模型類(lèi)似。生物環(huán)境與生物增殖的關(guān)系到底有哪些關(guān)系。

2.3物理模型。所謂的物理模型既以畫(huà)圖或是實(shí)物的方式表達(dá)對(duì)象特征，比如制作生態(tài)缸、血糖調(diào)節(jié)模型、DNA分子螺旋結(jié)構(gòu)、染色體變化、生物膜模型、大分子模型、細(xì)胞器模型、細(xì)胞模型等等。如制作生物膜模型的時(shí)候，教師可以讓學(xué)生用生活常見(jiàn)的廢舊物品制作模型，用包裹藥丸的球形蠟質(zhì)盒做磷脂分子頭部，用穿過(guò)藥盒的電線或鐵絲作為磷脂分子的尾部。此類(lèi)物理模型制作簡(jiǎn)單，所用材料比較容易獲取。具有創(chuàng)意的制作方式能夠幫助學(xué)生對(duì)生物膜分子空間結(jié)構(gòu)獲得更加清楚的認(rèn)知。

結(jié)語(yǔ)：模型構(gòu)建方法需要根據(jù)研究任務(wù)需求進(jìn)行選擇，刨除掉非本質(zhì)的屬性和次要細(xì)節(jié)，抓住研究現(xiàn)象，明確錯(cuò)綜復(fù)雜的問(wèn)題關(guān)系，從而建立明確化、簡(jiǎn)化的模型與問(wèn)題解決程序，了解生物原型和生物學(xué)本質(zhì)。在科技進(jìn)步的今天模型正處于動(dòng)態(tài)式的發(fā)展過(guò)程。不過(guò)不論是哪一種模型都需要科學(xué)探究的精神與縝密的思維意識(shí)。而這些要求恰好與高中生物教育目標(biāo)相符，其體現(xiàn)的正是生物教育本身的個(gè)性與特性。所以教師必須要善用生物模型教學(xué)，引導(dǎo)和開(kāi)發(fā)學(xué)生的探究意識(shí)，這對(duì)學(xué)生今后的成長(zhǎng)有很突出的幫助作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉芳.淺析模型構(gòu)建在高中生物教學(xué)中的意義[J].學(xué)周刊，2015（27）：136.

[2]葉小山.高中生物模型的制作方法研究[J].西部素質(zhì)教育，2015，1（14）：92-93.

[3]朱徽.高中生物模型建構(gòu)教學(xué)研究與體會(huì)[J].考試周刊，2016（A4）：151-152.