運(yùn)用模型建構(gòu)方法實(shí)現(xiàn)高效生物課堂

胡秀云

摘要：在《普通高中生物新課程標(biāo)準(zhǔn)》的指導(dǎo)下，轉(zhuǎn)變學(xué)生學(xué)習(xí)方式的中學(xué)生物高效課堂的探索和研究逐漸進(jìn)入教育研究人員和一線教師的視野，對(duì)學(xué)生的模型構(gòu)建能力的培養(yǎng)是解決這一問(wèn)題的重要方針。本文旨在歸納各類相關(guān)文獻(xiàn)對(duì)以上提及問(wèn)題的闡述，對(duì)其研究結(jié)果和主要觀點(diǎn)進(jìn)行分析和總結(jié)，最終形成有經(jīng)驗(yàn)的教育研究人員面對(duì)以上問(wèn)題的一般性觀點(diǎn)，幫助其掌握培養(yǎng)學(xué)生的模型構(gòu)建能力的正確方法，轉(zhuǎn)變學(xué)生學(xué)習(xí)方式，構(gòu)建高效生物課堂。

關(guān)鍵詞：模型；模型方法；模型構(gòu)建

一、 生物模型的內(nèi)涵與分類

生物模型能有效的體現(xiàn)原型本質(zhì)特征，從而使學(xué)生更有效地理解原型。模型具有兩方面的含義：一是抽象化，二是具體化。在此基礎(chǔ)上，生物教學(xué)模型可分為物理模型、數(shù)學(xué)模型和概念模型三大類。物理模型是根據(jù)相似性原理，把要模擬的實(shí)物按一定的比例放大或縮小至合適的形態(tài)，其狀態(tài)變量和原事物基本相同，能有效的模擬客觀事物的形態(tài)功能，物理模型的一般方法有實(shí)物和圖畫等形式。概念模型是指人們利用抽象出的原實(shí)物某些方面的特征，使實(shí)物簡(jiǎn)化至便于研究的方式。數(shù)學(xué)模型是指表現(xiàn)生物學(xué)現(xiàn)象、特征和狀況的符號(hào)、公式、圖像等數(shù)學(xué)語(yǔ)言。現(xiàn)代生物學(xué)研究與教學(xué)中，模型的方法應(yīng)用廣泛，現(xiàn)已列入高中生物新課程標(biāo)準(zhǔn)中知識(shí)內(nèi)容的一部分。

二、 模型方法具體應(yīng)用

（一） 數(shù)學(xué)模型的建構(gòu)及應(yīng)用

數(shù)學(xué)模型是用來(lái)描述一個(gè)系統(tǒng)或它的性質(zhì)的數(shù)學(xué)形式。用符號(hào)、公式、圖像等數(shù)學(xué)語(yǔ)言表現(xiàn)生物學(xué)現(xiàn)象、特征和狀況的方法稱為生物數(shù)學(xué)模型方法。數(shù)學(xué)模型的建構(gòu)一般主要包括以下五個(gè)步驟：模型選定、模型假設(shè)、初期建模、模型的檢驗(yàn)、模型的應(yīng)用。

通過(guò)對(duì)數(shù)學(xué)模型的分析，學(xué)生可有效判斷、總結(jié)和探究生命活動(dòng)規(guī)律。例如，生物學(xué)科中常用到的曲線模型能夠有效地將一些抽象的過(guò)程用直觀的方式表達(dá)出來(lái)，使學(xué)科內(nèi)容豐富、生動(dòng)，實(shí)現(xiàn)抽象思維向形象思維的轉(zhuǎn)變，有助于把握問(wèn)題本質(zhì)。生物教學(xué)中，適當(dāng)引入數(shù)學(xué)曲線引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行分析、判斷，能夠培養(yǎng)學(xué)生的分析思維能力，讓學(xué)生成為課堂教學(xué)的主人，建立和諧的師生關(guān)系；化復(fù)雜為簡(jiǎn)單，化抽象為直觀。構(gòu)建數(shù)學(xué)模型，其目的不僅在于對(duì)模型原型本質(zhì)特征和屬性的研究和探索，更是為培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力和創(chuàng)造力。

（二） 物理模型的構(gòu)建及應(yīng)用

物理模型相對(duì)于其他兩種模型形式，更加直觀，更加能將抽象的生物學(xué)知識(shí)具體化形象化且形式多種多樣，有利于高中生對(duì)問(wèn)題的深刻透徹的理解。物理模型的構(gòu)建一般主要包括以下幾個(gè)步驟：確定研究對(duì)象、模型設(shè)計(jì)、初期建模、模型檢驗(yàn)和應(yīng)用。在中學(xué)生物學(xué)課堂上，教師對(duì)物理模型的應(yīng)用較多。包括掛圖、黑板畫、PPT、實(shí)物模型、動(dòng)畫展示等等。

1951年春天，一直對(duì)基因的奧秘深感興趣的沃森在出席意大利的生物分子結(jié)構(gòu)會(huì)議時(shí)看到了一張DNA的X射線衍射照片，這年秋天他結(jié)識(shí)了克里克，并共同開(kāi)始了對(duì)DNA分子結(jié)構(gòu)的研究。最終，他們通過(guò)威爾金森和富蘭克林提供的DNA的衍射圖譜，推算出DNA分子成雙螺旋結(jié)構(gòu)，為后世對(duì)遺傳物質(zhì)的研究奠定下了良好的基礎(chǔ)。

（三） 概念模型的建構(gòu)及應(yīng)用

概念模型的構(gòu)建主要用于體現(xiàn)想要表現(xiàn)的各個(gè)模型之間的相互關(guān)系。下面以概念圖為例來(lái)說(shuō)明概念模型的建構(gòu)，畫概念圖大致有以下步驟：確定主題或復(fù)習(xí)章節(jié)、整理相關(guān)概念，梳理概念定義和聯(lián)系、將概念置于一定的位置，用箭頭連接、在連接之間用連接詞表示關(guān)系。

科學(xué)家對(duì)生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程中，從十九世紀(jì)末開(kāi)始，及至二十世紀(jì)六十年代以后，歐文頓、羅伯特森等等一系列的科學(xué)家，通過(guò)對(duì)生物學(xué)現(xiàn)象的細(xì)致觀察，進(jìn)行大膽的推理想象，最后通過(guò)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)驗(yàn)證，逐步修正并最終建立了生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型。

三、 模型方法應(yīng)用反思

在模型建構(gòu)教學(xué)中，教師應(yīng)注意貫徹以下兩點(diǎn)：

1. 課堂教學(xué)過(guò)程中，教師要切實(shí)落實(shí)課程目標(biāo)，深刻體會(huì)模型構(gòu)建的教育價(jià)值，幫助學(xué)生建立對(duì)模型構(gòu)建的正確的認(rèn)識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)際操作中體會(huì)科學(xué)方法的嚴(yán)謹(jǐn)性，形成正確的科學(xué)方法和科學(xué)態(tài)度，達(dá)到在做中學(xué)的目的，最終培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力和科學(xué)探究能力。

2. 運(yùn)用模型方法解決實(shí)際問(wèn)題時(shí)要注意條件或作必要修正，注意把握引導(dǎo)性和開(kāi)放性，堅(jiān)持讓學(xué)生自己唱主角。構(gòu)建模型的過(guò)程同其他的實(shí)驗(yàn)過(guò)程一樣，需在自己的摸索和探究過(guò)程中體會(huì)科學(xué)方法，從而真正提高學(xué)生構(gòu)建模型的能力。

教學(xué)中，模型構(gòu)建的教學(xué)已成為不可或缺的一部分。模型構(gòu)建的過(guò)程是培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生的思維能力、實(shí)際操作能力、溝通合作能力的良好的渠道。而這些能力正是創(chuàng)造性思維、發(fā)散思維、直覺(jué)思維、形象思維、邏輯思維和辯證思維所具有的最基本的特征。模型構(gòu)建過(guò)程中，學(xué)生能獨(dú)立自覺(jué)地運(yùn)用所給問(wèn)題的條件，尋求解決問(wèn)題的最佳方案，在此過(guò)程中，學(xué)生成為了課堂的主人，在模型構(gòu)建的過(guò)程中，知識(shí)也逐漸生成。教學(xué)過(guò)程中，教師若能有效地利用模型方法，幫助學(xué)生學(xué)習(xí)建立模型的方法，便可有效地幫助學(xué)生解決這一問(wèn)題。因此教學(xué)過(guò)程中，教師需時(shí)刻謹(jǐn)記模型方法重要性，掌握模型的建立的教學(xué)方法，培養(yǎng)學(xué)生使學(xué)生建立良好的應(yīng)用模型方法的能力并能將其運(yùn)用于生活和學(xué)習(xí)實(shí)際當(dāng)中。

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