模型構(gòu)建在初中生物教學(xué)中的有效作用

張 亮

（山東省淄博市桓臺縣實(shí)驗(yàn)中學(xué)，山東淄博 256400）

引 言

生物教學(xué)需要教師遵循“便于學(xué)生理解”的基礎(chǔ)教學(xué)原則，通過相對簡單的方法來使學(xué)生對生物知識有一個(gè)更深刻的印象，使學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中也能夠獲得更深的體會?！鞍e浩斯記憶曲線”告訴我們，人的記憶和認(rèn)知規(guī)律需要遵循時(shí)間和重復(fù)的原則[1]。教師的生物教學(xué)需要從簡潔生動、方便理解的角度出發(fā)，教師應(yīng)當(dāng)不斷總結(jié)實(shí)例的共性特點(diǎn)，采用學(xué)生更容易記憶的方式，以有效提升學(xué)生的知識理解能力。利用生物模型教學(xué)符合認(rèn)知記憶規(guī)律，能幫助學(xué)生更好地理解生物知識。

一、初中生物模型的實(shí)際概念

教師指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)生物知識，需要將一些特定實(shí)例的結(jié)構(gòu)和框架進(jìn)行剝離，為學(xué)生研究的生物學(xué)對象進(jìn)行“減負(fù)”，去除紛繁雜亂的細(xì)枝末節(jié)，用一種能反映原型知識本質(zhì)的物質(zhì)或過程，以及合理的結(jié)構(gòu)去描述事物的原型。從現(xiàn)實(shí)的角度來看，這種被人為分解的物質(zhì)、過程、合理結(jié)構(gòu)可以被稱為“生物模型”。生物模型從定義上可分為三個(gè)不同的類型，分別是概念模型、物理模型及數(shù)學(xué)模型[2]。

二、初中生物模型的種類劃分

所謂“概念模型”，是指教師在課堂上為學(xué)生進(jìn)行知識串聯(lián)的內(nèi)容集合。教師通過引導(dǎo)，將所有零散的概念和知識點(diǎn)連成體系，最終形成知識結(jié)構(gòu)網(wǎng)，進(jìn)而使其成為學(xué)生可以信手拈來的有效知識框架。

對于“物理模型”的認(rèn)知，需要教師在指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)知識框架時(shí)，能夠遵從知識直觀化、形象化的特點(diǎn)，將學(xué)生所學(xué)的知識內(nèi)容以實(shí)物模型、模擬模型、圖畫、從屬關(guān)系等角度進(jìn)行區(qū)分和界定，以幫助學(xué)生更好地厘清所學(xué)生物問題的知識關(guān)系，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對知識的深度理解。

“數(shù)學(xué)模型”則需要教師為學(xué)生講解相應(yīng)的知識變化過程，根據(jù)不同數(shù)據(jù)情況，設(shè)置合理的曲線圖、表格、規(guī)律表達(dá)式。通過分析講解，教師能夠?qū)⑾鄳?yīng)的抽象知識闡釋得更加明確。

三、不同生物模型的應(yīng)用實(shí)例

（一）實(shí)物模型

教師在指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)生物知識的過程中，需要綜合分析學(xué)生當(dāng)前對生物知識的理解程度，以及學(xué)生可以接受的相關(guān)生物概念模型。在講解生物知識的過程中，如果教師可以向?qū)W生展示實(shí)物模型，那么學(xué)生必然會被教師展示的實(shí)物模型所吸引。

例如，教師在指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)關(guān)于“驗(yàn)證天竺葵光合作用產(chǎn)物”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，就可以借用實(shí)物模型來展開教學(xué)工作。首先，教師先將天竺葵做暗處理，即把天竺葵放到黑暗處一夜，其目的在于通過黑暗環(huán)境，消耗天竺葵葉片中的全部淀粉類有機(jī)物。然后，教師采用對照實(shí)驗(yàn)，將一片葉子一半的上下面用黑紙片遮蓋，借此對比光照部分以及未經(jīng)光照部分是否都會產(chǎn)生淀粉類物質(zhì)。經(jīng)過5 小時(shí)的光照之后，教師把葉片放進(jìn)水中隔水加熱，對葉片進(jìn)行脫色處理，使葉片的葉綠素消失，這樣就會便于實(shí)驗(yàn)觀察。最后，教師將得到的葉片用碘水噴涂，觀察實(shí)際的葉片變色情況。通過這樣的實(shí)驗(yàn)操作，教師能夠幫助學(xué)生有效認(rèn)清植物葉片在光合作用下，會產(chǎn)生淀粉類有機(jī)物的事實(shí)，同時(shí)這樣的實(shí)物模型能夠有效印證教師的授課內(nèi)容，提高學(xué)生的知識理解水平。

教師在指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)生物知識時(shí)，需要從宏觀開始講解，而后逐漸深入，引導(dǎo)學(xué)生探究學(xué)習(xí)微觀的知識。通過一個(gè)由淺入深的教學(xué)過程，教師能夠有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)也更便于學(xué)生對知識的學(xué)習(xí)和理解，為提升學(xué)生的動手實(shí)踐能力打下良好的基礎(chǔ)。例如，在講解《植物的生殖和發(fā)育》這一節(jié)時(shí)，教師可以為學(xué)生展示經(jīng)過嫁接處理之后的仙人掌實(shí)物。通過實(shí)物的展示，教師可以更好地講解“嫁接的原理”，以及在進(jìn)行嫁接操作時(shí)所需要的材料，而后教師可以展開知識的遷移應(yīng)用，進(jìn)一步拓展到對果樹等作物的嫁接知識上，為學(xué)生講解什么是枝接，什么是芽接。同時(shí)教師可以借助多媒體的實(shí)物展示，以有效活躍課堂氣氛，使學(xué)生快速接受原本難以理解的知識。

（二）模擬模型

教師在為學(xué)生講解一些難以用實(shí)物展示的生物模型時(shí)，可以借助當(dāng)前的科學(xué)技術(shù)進(jìn)行模擬，為學(xué)生提供更能接受的生物模型；在向?qū)W生介紹一些生活中難以見到的實(shí)物模型時(shí)，可以采用相應(yīng)的模擬化模型。通過這樣的教學(xué)方式，教師能夠有效提升學(xué)生對相應(yīng)知識點(diǎn)的理解。

例如，在指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)關(guān)于“動物細(xì)胞和植物細(xì)胞結(jié)構(gòu)”的知識時(shí)，由于學(xué)生對動植物細(xì)胞的認(rèn)知水平有限，僅靠教師的口頭表述以及教材圖片的展示，其很難切實(shí)理解動植物細(xì)胞結(jié)構(gòu)有什么明顯的特點(diǎn)，故而，教師帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行相應(yīng)的細(xì)胞模型手工復(fù)制。通過教師的講解，學(xué)生使用不同顏色的橡皮泥，對動植物細(xì)胞的整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行復(fù)制和還原。在學(xué)生制作的過程中，教師需要向?qū)W生強(qiáng)調(diào)動物細(xì)胞和植物細(xì)胞的不同狀態(tài)。動物細(xì)胞不存在細(xì)胞壁，以及植物細(xì)胞中特有的葉綠體，同時(shí)動物細(xì)胞和植物細(xì)胞都包含細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)、細(xì)胞核的結(jié)構(gòu)。因此，學(xué)生在制作相關(guān)細(xì)胞模型的過程中，會重點(diǎn)關(guān)注細(xì)胞之間的異同狀況。

此外，當(dāng)學(xué)生完成了動物細(xì)胞模型以及植物細(xì)胞模型的復(fù)制之后，教師也可以根據(jù)這些模型進(jìn)行提問，以此有效提升學(xué)生的知識理解和記憶水平。

（三）數(shù)學(xué)模型

教師在指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)相應(yīng)的生物知識時(shí)，可能會遇到如下情況：有一個(gè)理想化的模型，需要進(jìn)行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)和分析，但是現(xiàn)有的觀察設(shè)備很難達(dá)到相應(yīng)的效果。因此，教師需要對理想化的模型進(jìn)行模擬統(tǒng)計(jì)，使之在數(shù)學(xué)的框架之下，能夠進(jìn)行合理的演繹推理。

例如，教師在指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)關(guān)于“外界條件對呼吸作用的影響”的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)時(shí)，此時(shí)對于學(xué)生而言，其需要記錄相應(yīng)二氧化碳的濃度變化，因此需要教師構(gòu)建相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型。植物進(jìn)行呼吸作用，涉及幾個(gè)因素的影響，如溫度、水分、氧氣、二氧化碳等。教師采用對照實(shí)驗(yàn)，能夠有效確定實(shí)際的呼吸作用速率，進(jìn)而幫助學(xué)生更好地理解不同條件下，對于呼吸作用的影響本質(zhì)。教師通過相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型教學(xué)，能夠幫助學(xué)生更加清晰地理解實(shí)際情況，提高其學(xué)習(xí)效率。

四、生物課堂教學(xué)的實(shí)踐效果

為了更好地展現(xiàn)生物教學(xué)過程中生物模型對于教學(xué)實(shí)踐的幫助，教師需要在課堂教學(xué)中大膽使用該教學(xué)方法。教師的合理演繹和模型構(gòu)建，能夠幫助學(xué)生更好地理解相應(yīng)的生物知識，從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。

例如，在講解關(guān)于“食物鏈和食物網(wǎng)”的相關(guān)知識時(shí)，教師可以為學(xué)生引入相應(yīng)的生物模型，以此提高學(xué)生的理解水平。首先，教師使用數(shù)學(xué)模型來對學(xué)生進(jìn)行講解：草原上只有青草、老鼠、老鷹三種生物，橫坐標(biāo)表示時(shí)間，縱坐標(biāo)表示生物的數(shù)量。然后，在教師的啟發(fā)下，學(xué)生根據(jù)“越是食物鏈底層，基數(shù)越大”的道理繪制出關(guān)于青草、老鼠、老鷹的變化曲線。這樣的教學(xué)方法，有效提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。

結(jié) 語

綜上所述，教師采用生物模型的教學(xué)方法，能夠幫助學(xué)生更好地理解看似繁復(fù)的生物學(xué)知識，將原本晦澀難懂的知識轉(zhuǎn)化為簡單易懂的數(shù)學(xué)或是物理學(xué)模型，進(jìn)而有效提升學(xué)生的認(rèn)知水平。