淺談高中生物模型構(gòu)建的基本原則

劉祥

【摘要】從簡單的實例入手，引導(dǎo)學(xué)生清楚生物模型構(gòu)建應(yīng)遵循的基本原則。

【關(guān)鍵詞】模型構(gòu)建的原則 ?教學(xué)案例

【中圖分類號】G633.91 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2019）18-0170-01

在科學(xué)認(rèn)識活動中，模型是主體與客體之間的一種特殊的中介。一方面，模型是用來研究客體的工具或手段，另一方面，模型又是客體的替身，是主體進(jìn)行研究的直接對象。所以，模型具有工具性與對象性雙重性質(zhì)。

這里我們從三個方面來討論建立模型的方法論原則。

1.相似性與簡單性相統(tǒng)一的原則

建立模型的過程，也就是對原型客體進(jìn)行科學(xué)抽象的過程。所謂科學(xué)的抽象，是指按照所要研究問題的性質(zhì)和目的，使模型與原型具有本質(zhì)上的相似性，也就是說，要在基本的主要的方面具有相似性。具體說來，首先要盡可能周密地對原型進(jìn)行具體分析，分清主次;然后，要敢于和善于撇開那些次要因素、次要矛盾，突出主要因素、主要矛盾，舍末求本，才能抓住本質(zhì)性和關(guān)鍵性的東西。

從簡單性來說，就是要化繁為簡、化難為易，使復(fù)雜事物有可能通過比較簡單的模型來進(jìn)行研究。

2.可驗證性的原則

模型具有與原型的相似性，但是是否是本質(zhì)上的相似性呢？模型具有簡單性，但是是否是合理的簡單性呢？這些都是需要加以驗證的。一般說來，只要模型具有可操作性，就有具體的操作過程，并能取得具體的研究結(jié)果，這結(jié)果是可以與實際進(jìn)行對照和比較的，因而就是可檢驗的。如果通過檢驗發(fā)現(xiàn)了模型的缺陷，就要對模型進(jìn)行修改，甚至代之以新的模型;如果模型經(jīng)受了檢驗，還需要進(jìn)而從理論上論證其科學(xué)性，使之更加完善。

3.多種知識和方法的綜合運用原則

建立模型、運用模型和檢驗?zāi)Ｐ?，都沒有刻板的程序和固定的方法，需要綜合地、靈活地使用多種多樣的知識和方法，充分發(fā)揮想象力，善于聯(lián)想和類比，也必須充分發(fā)揮科學(xué)抽象和邏輯推理的力量，進(jìn)行認(rèn)真的歸納和演繹，進(jìn)行科學(xué)的分析和綜合。總之，要使經(jīng)驗方法與理論方法結(jié)合，邏輯思維與非邏輯思維并用?？茖W(xué)模型凝結(jié)著經(jīng)驗、思維、知識、方法和技巧，是智慧與勤奮的結(jié)晶。

4.“減數(shù)分裂”教學(xué)案例分析

4.1教學(xué)目的（略）

4.2教學(xué)策略

“減數(shù)分裂”為人教版高中生物《遺傳與變異》模塊中第二章的教學(xué)內(nèi)容。由于減數(shù)分裂是微觀、動態(tài)、連續(xù)變化的過程，給準(zhǔn)確認(rèn)知帶來困難，因此成為教學(xué)的難點。為了突破教學(xué)難點，教師應(yīng)考慮在學(xué)生已有知識（如有絲分裂）的基礎(chǔ)上，精心設(shè)計將微觀變?yōu)楹暧^的教學(xué)活動?？傮w思路是：根據(jù)高中生物教學(xué)中“模型構(gòu)建”的重要作用，充分利用教材和生產(chǎn)生活中的實例，引導(dǎo)學(xué)生從教材或生活中提煉出問題;然后讓全體學(xué)生親自動手來“構(gòu)建模型”，并且歸納總結(jié)，引導(dǎo)學(xué)生在解決問題的過程中學(xué)習(xí)。

4.3 教學(xué)片段

4.3.1概念模型構(gòu)建——建立減數(shù)分裂中染色體變化的模型

（1）制作“同源染色體”（物理模型），概念教學(xué)難點得以突破。學(xué)生兩人一組，利用教師提供的紅黃色橡皮泥制作出已復(fù)制的同源染色體一對。請學(xué)生在白紙上展示作品，并進(jìn)行介紹。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，有的小組不理解顏色所代表的含義，有的不明白長短為什么必須一致。趁此機(jī)會，讓學(xué)生仔細(xì)觀察、思考討論，在爭鳴中更加直觀地對“聯(lián)會”、“同源染色體”兩個概念形成正確的認(rèn)知。

（2）指導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建一個有絲分裂染色體數(shù)目和行為變化的模型。

（3）引導(dǎo)學(xué)生邊討論邊利用模型完成自己猜想的配子形成過程。期待學(xué)生經(jīng)過思考和實踐理解只有在染色體復(fù)制一次細(xì)胞連續(xù)分裂兩次的情況下，才能產(chǎn)生如圖所示的配子。明確這是一種使細(xì)胞中染色體數(shù)目減半的新的細(xì)胞分裂方式。

（4）教師繼續(xù)引導(dǎo)學(xué)生再次仔細(xì)觀察題圖中配子染色體組成的特點，然后請學(xué)生利用模型說明如何能形成如圖所示的配子細(xì)胞。請學(xué)生嘗試歸納形成配子的細(xì)胞分裂（減數(shù)分裂）的過程與特點。

（5）與此同時，通過討論總結(jié)，抽象出減數(shù)分裂過程中染色體變化的本質(zhì)特征。

（6）利用教材中的哺乳動物精子（已有模型）的形成圖解，幫助學(xué)生構(gòu)建完整的“減數(shù)分裂”的概念。小組合作，利用制作的“同源染色體”演示“減數(shù)分裂”各時期圖解。

（7）6-8個小組合作，構(gòu)建一個減數(shù)分裂染色體的變化的實物模型。

（8）觀察書中“哺乳動物卵細(xì)胞形成圖解”，利用模型對精子形成過程和卵細(xì)胞形成過程進(jìn)行比較。

4.3.2減數(shù)分裂過程中的數(shù)學(xué)模型構(gòu)建

（1）師生共同探究完成減數(shù)分裂中染色體數(shù)、姐妹染色單體、DNA分子數(shù)、同源染色體對數(shù)在各個時期的數(shù)目變化。

（2）根據(jù)數(shù)據(jù)繪制出以時間為橫軸，以各種物質(zhì)分子數(shù)量為縱軸的二維坐標(biāo)柱狀圖或曲線圖，構(gòu)建出減數(shù)分裂中染色體、DNA的數(shù)目變化曲線的數(shù)學(xué)模型。（現(xiàn)以曲線圖為例，如圖1-1所示：）

4.3.3模型運用

若有兩對等位基因，且符合孟德爾的自由組合定律，在減數(shù)分裂中等位基因是如何分離的？非等位基因又如何自由組合？請設(shè)計和制作具有兩對同源染色體的減數(shù)分裂過程模型，標(biāo)出兩對等位基因在染色體的位置，并模擬非等位基因隨非同源染色體自由組合的情況。

4.4課后反思

本教學(xué)設(shè)計調(diào)整了教材中的教學(xué)順序，將“模型構(gòu)建”活動提前，使學(xué)生在已有知識（有絲分裂）的基礎(chǔ)上，通過自己的探究體會減數(shù)分裂與有絲分裂的不同;形成對減數(shù)分裂過程中染色體數(shù)目和行為變化的直觀印象。雖然教師的組織教學(xué)難度加大，但只要尊重學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，營造民主活潑的探究氛圍，精心設(shè)計各教學(xué)細(xì)節(jié)，一定能取得意想不到的效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]彭娟.高中生物模型構(gòu)建教學(xué)的理論和實踐研究[D].長沙：湖南師范大學(xué)，2008：23-24