淺析模型與建模在高中生物教學中的實施

摘 要：模型在高中生物教材中的定義為：人們?yōu)榱四撤N特定目的而對認識對象所作的一種簡化的概括性的描述。使用模型可以對類似的、相關(guān)的內(nèi)容形成聯(lián)系，圍繞模型解決問題會更簡潔。模型的形式很多，包括物理模型、概念模型、數(shù)學模型等。

關(guān)鍵詞：物理模型;概念模型;數(shù)學模型;建模

一、 物理模型

物理模型是以實物或圖畫形式直觀地表達認識對象的特征。

（一） 圖畫模型

高中生物的圖畫模型包括很多，如細胞結(jié)構(gòu)模型、有絲分裂過程模型、減數(shù)分裂過程模型等，在建模中，要注意實際操作，學生在觀察這類模型時都能看懂，但是自己建模時總會出現(xiàn)一些細小的問題，所以要讓學生親身體驗圖畫模型的繪制過程，老師對學生所建立的圖畫模型進行批閱、規(guī)范，從而使學生建立準確的圖畫模型，如分裂的圖畫模型，學生最初會把有絲分裂后期的染色體圖畫模型中的染色體著絲點方向畫反，減數(shù)分裂又畫不清楚同源染色體，經(jīng)過教師的校正，才能讓學生形成規(guī)范的圖畫模型，進一步形成正確的知識體系，加深知識理解。這類模型主要用于解決復雜結(jié)構(gòu)或過程的直觀化，使結(jié)構(gòu)或過程清晰明了。

（二） 實物模型

高中生物的實物模型也比較多，如DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型、細胞結(jié)構(gòu)模型等，這類模型就需要學生動手操作了，利用生活中容易獲得的材料，進行建模，從中體會生物知識的趣味，如構(gòu)建DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型時，可以利用針織的方式、用泡沫牙簽做材料、用紙片圖釘?shù)?。再比如做細胞結(jié)構(gòu)模型時，可以用橡皮泥、面團、西瓜皮等等。將構(gòu)建的模型進行展示，讓學生們?yōu)樽约旱淖髌纷院赖耐瑫r收獲相關(guān)結(jié)構(gòu)的立體認識，也有助于創(chuàng)造性思維的發(fā)展。

二、 數(shù)學模型

數(shù)學模型是用來描述一個系統(tǒng)或它的性質(zhì)的數(shù)學形式。高中常用到公式、柱形圖、曲線圖、表格。

（一） 公式模型

它的形成要有推導過程，從而讓學生信服，如Aa連續(xù)自交n代，子n代中雜合子所占的比例可以用1/2n進行表達，有了公式，再解決這類問題時就可以套用公式，使解題過程簡化，提高解題速度。在如在解決基因頻率與基因型頻率時，有這樣的公式（p+q）2=p2+q2+2pq，在合適的條件下，就可以根據(jù)題干信息套用公式解決相關(guān)精準計算的問題。

（二） 曲線圖

它的構(gòu)建常常會有相應(yīng)的數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)進行構(gòu)建，在建模中，首先要注意橫縱坐標代表的含義，其次是坐標值，再次是曲線的走勢與橫縱坐標的對應(yīng)關(guān)系。構(gòu)建后的曲線圖常常更直觀的反映出數(shù)據(jù)的變化規(guī)律。如種群數(shù)量的J型增長，若用公式模型表示為Nt=N0λt，我們可以運用公式精確地計算出種群的數(shù)量，但是它的變化卻并不直觀，如果繪制曲線圖則能更清晰看出隨著時間的推移，種群數(shù)量是怎樣不斷增多的，曲線圖能更清楚地表現(xiàn)出變化趨勢。

（三） 柱形圖

構(gòu)建柱形圖也要注意橫縱縱坐標，另外用多個柱形表示多個因變量時要注意區(qū)分不同柱形所代表的含義，不要混淆。如研究光照強度對光合作用強度的影響時，分析呼吸作用強度與光合作用強度關(guān)系時要注意不同的因變量如何變化。從應(yīng)用上與曲線圖類似，只是不同的表達方式。

（四） 餅狀圖

餅狀圖常用來表示在一個整體中，各個方面所占的比例，如必修一第二章第一節(jié)元素的含量就是用它來表示的。它也能直觀體現(xiàn)數(shù)據(jù)大小，應(yīng)用比較局限，僅限于比例關(guān)系。

（五） 表格

在高中生物中長用來作為實驗結(jié)果的記錄方法，在構(gòu)建表格時，表格的第一行或第一列要表示出自變量、因變量，還要在自變量下表示出重復，有些還需要添加一定的數(shù)據(jù)處理。如為了了解酒精對細胞的毒害作用，某研究性學習小組開展了探究實驗，記錄結(jié)果如下：

用表格記錄實驗結(jié)果比較方便，但直觀性不強，在進一步數(shù)據(jù)處理時，常常轉(zhuǎn)化為曲線，二者常結(jié)合使用。

三、 概念模型

概念模型是指以文字表述來抽象概括出事物本質(zhì)特征的模型。相比于前兩種模型，概念模型的應(yīng)用應(yīng)該是最廣泛的，生物的每個內(nèi)容都存在概念，都可以用文字概括建模，它適用于每節(jié)課。構(gòu)建概念模型的方式也比較多，如框架圖、流程圖、思維導圖等，在構(gòu)建中要找到合適的文字，用合適的文字來概括事物的本質(zhì)特征。如：

運用概念模型對所學內(nèi)容進行歸納概括，有助于知識的系統(tǒng)化，構(gòu)建出知識之間的聯(lián)系，簡化冗長的內(nèi)容。

模型與建模的思維方法是生物教學不可缺少的教學方法，通過教學指導，讓學生擁有建模的方法，從而可以運用建模所形成的模型去解決實際問題，這是授之以漁的教學方法，是能讓學生形成終生受用之思維能力，也是體驗探索式的學習，將開啟學生的智慧之門，引領(lǐng)學生進入更深層次的研究。

參考文獻：

[1]中華人民共和國教育部.普通高中生物學課程標準（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018.

[2]朱正威，趙占良.生物必修1·分子與細胞[M].北京：人民教育出版社，2018.

[3]朱正威，趙占良.生物必修3·穩(wěn)態(tài)與環(huán)境[M].北京：人民教育出版社，2018.

作者簡介：

李艷麗，黑龍江省伊春市，黑龍江省伊春市第一中學。