模型構(gòu)建在高中生物自主性學(xué)習(xí)中的應(yīng)用策略探究

摘 要： 新課程改革強(qiáng)調(diào)，教學(xué)過(guò)程要充分關(guān)注對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)自主性與獨(dú)立性的培養(yǎng)。教學(xué)不應(yīng)該只是一個(gè)向?qū)W生單純傳授知識(shí)的過(guò)程，應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)參與到對(duì)知識(shí)的探索活動(dòng)當(dāng)中，以促進(jìn)學(xué)生綜合能力的發(fā)展。生物科學(xué)屬于高中階段的重點(diǎn)學(xué)科之一，知識(shí)內(nèi)容較為繁雜，需要生物教師優(yōu)化教學(xué)方法，完善教學(xué)模型的構(gòu)建，使學(xué)生在自主學(xué)習(xí)過(guò)程中真正做到對(duì)所學(xué)內(nèi)容的有效識(shí)記與理解。文章主要分析了模型構(gòu)建在高中生物自主性學(xué)習(xí)中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞： 高中生物;自主性學(xué)習(xí);模型構(gòu)建

一、 引言

生物學(xué)屬于一門基礎(chǔ)性的自然科學(xué)，主要研究生命現(xiàn)象以及生命活動(dòng)規(guī)律。高中生物課程的開(kāi)設(shè)，能為學(xué)生大學(xué)階段農(nóng)業(yè)科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、醫(yī)藥科學(xué)等相關(guān)學(xué)科的學(xué)習(xí)奠定良好的基礎(chǔ)，其重要性不言而喻。而在高中生物教學(xué)中，只有利用模型構(gòu)建等教學(xué)方法，充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，實(shí)現(xiàn)自主性學(xué)習(xí)，才能獲得更好的教學(xué)效果。

二、 生物模型的主要類型

（一）物質(zhì)模型

①天然模型。將天然存在的事物當(dāng)作科學(xué)模型，其作用主要包括：一方面，部分生物具備人類沒(méi)有的器官或功能，為人類形成啟示作用，讓人們想到對(duì)其功能的模仿，為人類的一些工程或者產(chǎn)品提供服務(wù)。比如，飛機(jī)的設(shè)計(jì)雛形為鳥(niǎo)類。另一方面，部分生物有和人類相似的一些器官與功能，所以在研究人體的過(guò)程中，可以將其作為科學(xué)模型加以研究，也就是利用生物模型提高對(duì)人體的認(rèn)識(shí);②人工模型。也就是人為制造出的科學(xué)模型，比如人體器官、血液循環(huán)等實(shí)物模型，高中生物中較為典型的包括生命起源研究裝置等。

（二）思維模型

①概念模型。針對(duì)研究客體所形成的科學(xué)抽象，因此也將其稱為抽象模型。比如各種細(xì)胞、分子的模式圖等，DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄以及翻譯示意圖，生物膜系統(tǒng)圖解等。其主要特征在于圖示較為直觀化和模式化，不僅能夠揭示事物特征和本質(zhì)，而且十分直觀、形象，屬于創(chuàng)造性思維的結(jié)果;②數(shù)學(xué)模型。針對(duì)所研究問(wèn)題進(jìn)行數(shù)學(xué)化抽象處理，也就是通過(guò)數(shù)學(xué)符號(hào)或語(yǔ)言對(duì)問(wèn)題進(jìn)行表述。比如生物種群增長(zhǎng)“J”型曲線等。數(shù)學(xué)模型的實(shí)質(zhì)是對(duì)實(shí)際問(wèn)題的數(shù)學(xué)化，在問(wèn)題和數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)間建立起相互對(duì)應(yīng)的關(guān)系，以利于分析。數(shù)學(xué)模型一般通過(guò)數(shù)學(xué)關(guān)系式進(jìn)行表示，同時(shí)輔以表格或曲線圖等。比如酶促反應(yīng)的反應(yīng)速率、孟德?tīng)栯s交實(shí)驗(yàn)中的9∶3∶3∶1等;③理論模型。針對(duì)某一問(wèn)題，在積累足夠多科學(xué)事實(shí)之后，進(jìn)行系統(tǒng)分析，繼而提出總結(jié)性的基本概念，主要表現(xiàn)為科學(xué)假說(shuō)。比如細(xì)胞膜流動(dòng)鑲嵌模型學(xué)說(shuō)、生物進(jìn)化論以及細(xì)胞衰老假說(shuō)等。

三、 以模型構(gòu)建法促進(jìn)高中生物自主學(xué)習(xí)的主要策略

（一）以生活化問(wèn)題情境輔助模型構(gòu)建

隨著教育改革的推進(jìn)，廣大教育工作者愈加關(guān)注學(xué)生在學(xué)習(xí)活動(dòng)中的主體地位。學(xué)生在學(xué)習(xí)生物知識(shí)的過(guò)程中，內(nèi)在動(dòng)力能夠促進(jìn)其主動(dòng)參與，因此生物教師要重視對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和求知欲的激發(fā)，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)合理的問(wèn)題情境，使其主動(dòng)投入到學(xué)習(xí)活動(dòng)當(dāng)中。如此一來(lái)，不僅能夠提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，而且有助于對(duì)其創(chuàng)新精神和創(chuàng)造思維的培養(yǎng)。生物學(xué)科主要研究生命現(xiàn)象與生命活動(dòng)規(guī)律，而人類自身作為地球生物體的一種，在課堂上對(duì)問(wèn)題情境的創(chuàng)設(shè)具有其特有的優(yōu)勢(shì)。在已知生活當(dāng)中生命活動(dòng)及生命現(xiàn)象相應(yīng)問(wèn)題情境之下，能夠引發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突，激發(fā)思維活動(dòng)，使生物知識(shí)與現(xiàn)實(shí)生活形成良好的關(guān)聯(lián)度。將具有生活化特征的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題當(dāng)成線索展開(kāi)教學(xué)活動(dòng)，繼而實(shí)現(xiàn)對(duì)模型的構(gòu)建，促進(jìn)問(wèn)題的解決，以生物學(xué)知識(shí)解釋現(xiàn)實(shí)生活中的生物現(xiàn)象，強(qiáng)化學(xué)生對(duì)所學(xué)內(nèi)容的理解。比如在“染色體變異”內(nèi)容的教學(xué)中，草莓是我們生活中常見(jiàn)的水果，以四倍體草莓為背景進(jìn)行教學(xué)引入。通過(guò)對(duì)比和分析，學(xué)生將產(chǎn)生疑問(wèn)：跟正常的草莓相比，為何這一草莓品種可以長(zhǎng)這么大，而且營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的含量更加豐富呢？以問(wèn)題研究的方式導(dǎo)入遺傳物質(zhì)內(nèi)容，而教師則要引導(dǎo)學(xué)生利用小組合作的方式對(duì)染色體組的生物模型進(jìn)行構(gòu)建，促進(jìn)學(xué)生對(duì)問(wèn)題的解決，強(qiáng)化對(duì)染色體變異內(nèi)容的了解。在本節(jié)內(nèi)容學(xué)習(xí)過(guò)后，教師可以要求學(xué)生利用染色體組合多倍體的相關(guān)概念解釋生活中的一些生物現(xiàn)象，充分體驗(yàn)生物知識(shí)的價(jià)值。又如在“酶的特性”一課中，教學(xué)過(guò)程主要是利用演示實(shí)驗(yàn)或者學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)探究使學(xué)生了解本課知識(shí)內(nèi)容，并利用圖表與簡(jiǎn)單文字?jǐn)⑹鰧?duì)酶的三個(gè)特征進(jìn)行講解。這樣一來(lái)，雖然使學(xué)生對(duì)本課內(nèi)容形成一定理解與記憶，但很難實(shí)現(xiàn)對(duì)酶有關(guān)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)模型的充分掌握。因此，教師應(yīng)該在課程開(kāi)始之前對(duì)學(xué)生進(jìn)行引導(dǎo)，讓他們回家開(kāi)展實(shí)踐活動(dòng)：在不同條件下（溫度：冷水、溫水以及熱水，水質(zhì)：自來(lái)水和井水），自己動(dòng)手洗一條毛巾，并記錄下自己洗毛巾過(guò)程中哪種情況下產(chǎn)生的泡沫最多，清洗得最干凈，并在課堂上與同學(xué)之間進(jìn)行交流。此種生活化情境和學(xué)生的日常生活密切相關(guān)，通過(guò)學(xué)生的親身參與，更好激發(fā)其學(xué)習(xí)興趣。

（二）結(jié)合概念模型遷移促進(jìn)核心素養(yǎng)發(fā)展

所謂概念模型，指的是利用文字表述對(duì)事物本質(zhì)特征模型進(jìn)行抽象與概括。以教材中的生物概念為基礎(chǔ)，在全新情境當(dāng)中促成模型的遷移，能夠協(xié)助學(xué)生在新條件與新環(huán)境之下，優(yōu)化問(wèn)題解決方式，使陌生問(wèn)題轉(zhuǎn)化為一些熟悉的內(nèi)容，促進(jìn)學(xué)生問(wèn)題分析與解決能力的發(fā)展。

【例1】? ?細(xì)胞周期主要包括分裂間期（分成G1期、S期以及G2期）與分裂期（M期）。如下圖所示，某動(dòng)物（其體細(xì)胞染色體數(shù)是12）的腸上皮細(xì)胞相應(yīng)細(xì)胞周期各個(gè)階段時(shí)長(zhǎng)與DNA含量。如果向細(xì)胞培養(yǎng)液當(dāng)中添加過(guò)量胸苷，處在S期的細(xì)胞將會(huì)立即被抑制，其他時(shí)期細(xì)胞不會(huì)受到影響。在加入胸苷大約? ? ? 小時(shí)后，細(xì)胞將都停留于S期。

解析： 連續(xù)性屬于細(xì)胞周期的一種本質(zhì)性特征，不過(guò)題干中所給出的坐標(biāo)軸并未直觀呈現(xiàn)此特征，生物教材中有關(guān)細(xì)胞周期的內(nèi)容設(shè)置上，利用扇形圖概念模型充分體現(xiàn)了這一信息。因此，可以利用細(xì)胞周期概念模型展開(kāi)知識(shí)遷移，把題干當(dāng)中的坐標(biāo)轉(zhuǎn)化為已知的扇形圖概念模型（如圖2所示），協(xié)助學(xué)生縷清題干信息。在S期之后的G2期，細(xì)胞能夠連續(xù)分裂，而因?yàn)樘幵赟期的細(xì)胞都會(huì)受到抑制，因此G2期細(xì)胞在進(jìn)入到下次分裂S期的時(shí)候，全部細(xì)胞都將停留于S期，以此來(lái)計(jì)算時(shí)長(zhǎng)：2.2+1.8+3.4=7.4。

（三）融合數(shù)學(xué)模型強(qiáng)化計(jì)算能力

生物學(xué)科屬于一門自然科學(xué)，具有邏輯性與實(shí)證性的特點(diǎn)，具有良好說(shuō)服力數(shù)據(jù)的獲取能促進(jìn)學(xué)生解題能力的培養(yǎng)。在生物學(xué)習(xí)中對(duì)數(shù)學(xué)模型的應(yīng)用，結(jié)合具體情境對(duì)數(shù)學(xué)規(guī)律進(jìn)行抽取，通過(guò)具體的圖表或者公式進(jìn)行表達(dá)。在生物教師的有效引導(dǎo)之下，學(xué)生能夠通過(guò)對(duì)數(shù)學(xué)模型的構(gòu)建，透過(guò)現(xiàn)象分析生物問(wèn)題的本質(zhì)。此外，對(duì)生物和數(shù)學(xué)的有機(jī)融合，能使學(xué)生在解決問(wèn)題的過(guò)程中更加嚴(yán)謹(jǐn)，促進(jìn)理性思維方式的發(fā)展。比如在“遺傳規(guī)律、伴性遺傳”內(nèi)容的復(fù)習(xí)課中，教師要引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合數(shù)學(xué)模型思想，依據(jù)文字?jǐn)⑹?、表格或者柱形圖所給出的信息，對(duì)表現(xiàn)型和基因型進(jìn)行推導(dǎo)，計(jì)算某種表現(xiàn)型或者基因型占據(jù)的比例，針對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行預(yù)測(cè)分析，充分利用分離定律與9∶3∶3∶1解答分離比相關(guān)問(wèn)題。

四、 結(jié)束語(yǔ)

總而言之，在高中生物教學(xué)中，對(duì)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)具有非常重要的意義，要充分體現(xiàn)模型建構(gòu)思維，使學(xué)生在腦海中形成更為完善的生物知識(shí)體系。作為一名高中生物教師，要在日常教學(xué)中積極探索，對(duì)國(guó)內(nèi)外其他教育工作者的先進(jìn)工作經(jīng)驗(yàn)加以借鑒，繼而與自身所處教學(xué)實(shí)際相結(jié)合，創(chuàng)建出一套更加符合學(xué)生學(xué)情的生物模型構(gòu)建體系，在實(shí)現(xiàn)自我價(jià)值的同時(shí)，為國(guó)家教育事業(yè)的發(fā)展注入源源不斷的活力。

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作者簡(jiǎn)介：

劉曉玲，廣西壯族自治區(qū)北海市，廣西北海市北海中學(xué)。