巧用生物模型培養(yǎng)學(xué)生的理性思維

鄭曉白

摘 要：理性思維是生物學(xué)核心素養(yǎng)中的組成部分，是學(xué)生在生物學(xué)課程中終身受益的學(xué)習(xí)成果。在生物學(xué)教學(xué)過程中，應(yīng)用模型與建模是培養(yǎng)學(xué)生理性思維的有效方法。本文結(jié)合實例介紹通過巧用生物模型，培養(yǎng)學(xué)生理性思維的一些做法。

關(guān)鍵詞：生物模型；生物學(xué)教學(xué)；理性思維

【中圖分類號】G 633.91 【文獻標(biāo)識碼】A 【文章編號】1005-8877（2019）15-0093-01

2017年版《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》指出：將培養(yǎng)學(xué)生的生物學(xué)核心素養(yǎng)作為課程宗旨。理性思維是生物學(xué)核心素養(yǎng)中的組成部分，是學(xué)生在生物學(xué)課程中重要的、終身受益的學(xué)習(xí)成果。理性思維是指尊重事實和證據(jù)，崇尚嚴(yán)謹(jǐn)和務(wù)實的求知態(tài)度，運用科學(xué)的思維方法認(rèn)識事物、解決實際問題的思維習(xí)慣和能力。作為教師不僅要教給學(xué)生科學(xué)文化知識，還要注重培養(yǎng)學(xué)生的理性思維，為他們的終身發(fā)展打下良好的基礎(chǔ)。

模型是人們對認(rèn)識對象所做的一種簡化的概括性描述。生物模型的形式很多，常見的模型有物理模型、數(shù)學(xué)模型、概念模型。在模型構(gòu)建過程中，學(xué)生經(jīng)歷了思考與行動，這實際上是一種思維與行動相協(xié)調(diào)的過程，即通過思考——嘗試——錯誤——再思考——再嘗試，促進學(xué)生理性思維的發(fā)展。下面通過幾個具體實例，簡單介紹在生物學(xué)教學(xué)中利用生物模型，培養(yǎng)學(xué)生理性思維的一些做法。

1.巧用物理模型，培養(yǎng)學(xué)生抽象與形象思維

物理模型是指以實物或圖畫形式直觀地表達認(rèn)識對象的特征。高中生物學(xué)中有些結(jié)構(gòu)微觀、抽象，學(xué)生難以感知，如真核細(xì)胞結(jié)構(gòu)、DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)等。教師可引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建物理模型，幫助學(xué)生更直觀地認(rèn)識這些結(jié)構(gòu)，使微觀結(jié)構(gòu)宏觀化。學(xué)生通過自己思考和動手，激活學(xué)生思維，使抽象思維形象化。

例如：在學(xué)習(xí)《DNA分子的結(jié)構(gòu)》中，DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)是看不見摸不著的，學(xué)生難以突破。在課堂上，教師可引導(dǎo)學(xué)生用硬紙板、彩筆、膠帶等工具，構(gòu)建DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型。由于DNA分子結(jié)構(gòu)復(fù)雜和組成要素的多樣性，此模型的建構(gòu)可遵循由淺入深，由易到難的漸近原則，依次建構(gòu)脫氧核苷酸長鏈模型、DNA分子平面結(jié)構(gòu)模型、DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型。將抽象微觀的分子結(jié)構(gòu)直觀化，有助于學(xué)生對相關(guān)知識的理解和記憶，培養(yǎng)學(xué)生抽象與形象思維。

2.巧用數(shù)學(xué)模型，培養(yǎng)學(xué)生分析與推理思維

數(shù)學(xué)模型是用來描述一個系統(tǒng)或它的性質(zhì)的數(shù)學(xué)形式，常見的有曲線圖和數(shù)學(xué)方程式兩種。一個復(fù)雜生物的生物學(xué)問題借助數(shù)學(xué)模型能轉(zhuǎn)變成數(shù)學(xué)問題，通過數(shù)學(xué)模型的邏輯推理，能夠獲得客觀事物的有關(guān)結(jié)論，達到對生命現(xiàn)象進行研究的目的，同時學(xué)生的理性思維得到進一步提升。

例如在學(xué)習(xí)《生長素的生理作用》中講到：不同器官對生長素的反應(yīng)敏感程度不同。對于這個問題，以高中生目前的認(rèn)知水平是難以理解的。在課堂上，教師可利用數(shù)學(xué)模型（如圖），引導(dǎo)學(xué)生用生物學(xué)的知識來解答，問題就迎刃而解。

教師問：根、芽、莖生長的最適生長素濃度分別是多少？

學(xué)生根據(jù)圖中曲線的走勢回答：根生長的最適生長素濃度為10-10/mol.L-1，芽生長的最適生長素濃度為10-8/mol.L-1，莖生長的最適生長素濃度為10-4/mol.L-1。

教師又問：圖中D點的生長素濃度對根、芽、莖的生長起什么作用？圖中C點的生長素濃度對根、芽、莖的生長起什么作用？

學(xué)生經(jīng)過分析推理得出：圖中D點的生長素濃度對根的生長起抑制作用，對芽、莖的生長起促進作用。圖中C點的生長素濃度對根、芽的生長起抑制作用，對莖的生長起促進作用。由此得出不同器官對生長素的反應(yīng)敏感程度不同，即根 > 芽 > 莖。教師通過建立數(shù)學(xué)模型，不僅能幫助學(xué)生理解相關(guān)生物學(xué)現(xiàn)象的本質(zhì)，而且培養(yǎng)學(xué)生的分析與推理能力。

3.巧用概念模型，培養(yǎng)學(xué)生比較與概括思維

概念模型是指以文字表達抽象概括出事物本質(zhì)特征的模型。概念圖是一種常見的概念模型。生物學(xué)概念繁多，抽象、零碎，易混難記。在教學(xué)中教師采用概念模型可以幫助學(xué)生理解抽象概念的內(nèi)涵和外延，理清生物學(xué)概念之間的獨立關(guān)系、從屬關(guān)系。

例如在學(xué)習(xí)了《生命活動的主要承擔(dān)者——蛋白質(zhì)》后，教師可以引領(lǐng)學(xué)生以小組為單位，將本節(jié)課的概念羅列出來，逐一分析概念之間的內(nèi)在聯(lián)系，比較概念之間的異同點，弄清它們的邏輯關(guān)系，概括和完善知識體系，并以概念圖的形式呈現(xiàn)出來，學(xué)生在主動構(gòu)建知識的過程中，學(xué)會自主學(xué)習(xí)，提高了學(xué)生的思維參與度，培養(yǎng)了學(xué)生對知識的輸出、比較、概括、糾錯和完善等一系列思維。

4.結(jié)語

生物學(xué)課堂教學(xué)中，教師借助生物模型進行教學(xué)，能幫助學(xué)生解釋身邊的生物學(xué)現(xiàn)象和規(guī)律，將抽象概念形象化、模糊概念清晰化、微觀結(jié)構(gòu)宏觀化，零碎知識系統(tǒng)化。在構(gòu)建模型的過程中，學(xué)生改變死記硬背的學(xué)習(xí)方法，學(xué)會思考與質(zhì)疑，激發(fā)學(xué)生的天賦和潛能，培養(yǎng)學(xué)生的理性思維。

參考文獻

[1]徐婷.問題串在培養(yǎng)學(xué)生理性思維核心素養(yǎng)中的運用[J].生物學(xué)教學(xué)，2017（6）：35-37

[2]吳丹丹.模型構(gòu)建在中學(xué)生物學(xué)中的教學(xué)實踐研究與反思[J].生物學(xué)通報，2017（2）：45-47