生物模型在高中生物教學(xué)中的應(yīng)用研究

陳現(xiàn)

摘要：高中生物是以生命活動、自然規(guī)律為主要研究對象的學(xué)科，雖然生物與學(xué)生的實際生活密切相關(guān)，但其知識具有一定的抽象性，學(xué)生在學(xué)習(xí)生物知識的過程中常常出現(xiàn)難以理解的現(xiàn)象，導(dǎo)致高中生物課堂學(xué)習(xí)效果不佳?；诖?，高中生物教師在優(yōu)化課堂教學(xué)時，應(yīng)靈活運用生物模型，不斷提高高中生物課堂教學(xué)有效性。本文以高中生物課堂教學(xué)作為研究切入點，針對生物模型在具體課堂教學(xué)中的應(yīng)用進行詳細的研究和分析。

關(guān)鍵詞：高中生物；生物模型；制作；應(yīng)用策略

最新的《普通高中生物課程標準》明確提出了“生物核心素養(yǎng)”一詞，要求生物教師在組織和開展課堂教學(xué)時，應(yīng)關(guān)注學(xué)生的課堂參與度，促使學(xué)生在知識探究的過程中理解生物概念，培養(yǎng)自身的生命觀念、理性思維、科學(xué)探究能力和社會責任等。面對這一要求，高中生物教師在組織和開展課堂教學(xué)時，應(yīng)更新教學(xué)理念，構(gòu)建高中生物模型，并靈活運用生物模型激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，深化學(xué)生對知識點的理解，不斷提高高中生物課堂教學(xué)的有效性。

1? ?生物模型的內(nèi)涵及特點

在高中生物新課程改革背景下，新的教學(xué)方法被應(yīng)用到課堂中，生物模型也隨之出現(xiàn)。模型就是一種工具，或者是一種媒介，可幫助學(xué)生對相關(guān)知識進行解釋和描述，最終幫助學(xué)生更好地理解和記憶知識。生物模型具有以下特點：可將抽象的知識直觀化、形象化、具體化，提高學(xué)生對知識的掌握程度；具有極強的針對性，能夠?qū)⑸镏R的本質(zhì)規(guī)律呈現(xiàn)出來，有針對性地解決與此類規(guī)律有關(guān)的實際問題，建立生物知識與實際問題之間的聯(lián)系；通過生物模型的應(yīng)用，可以精準地反映出各個因素之間的關(guān)系，促使學(xué)生掌握相關(guān)知識之間的聯(lián)系。

2? ?簡析生物模型構(gòu)建及其應(yīng)用

在高中學(xué)科教學(xué)中，模型構(gòu)建的教學(xué)方式應(yīng)用廣泛。就高中生物教學(xué)而言，在教師的有效引導(dǎo)下，通過開展生物模型的制作活動來學(xué)習(xí)有關(guān)知識，有利于促進學(xué)生深入理解和消化所學(xué)知識?，F(xiàn)階段，應(yīng)用于高中生物課堂上的模型形式多樣，可分為數(shù)學(xué)模型、物理模型和概念模型，不同模型具有不同的特點。

2.1數(shù)學(xué)模型

數(shù)學(xué)模型是指應(yīng)用數(shù)學(xué)語言和邏輯方法構(gòu)建的模型，能夠揭示問題的本質(zhì)特征。就高中生物教學(xué)而言，教師可借助公式、圖表等形式，形象且具體地展示出相關(guān)知識點，并助力學(xué)生準確掌握知識點。例如，在講解《種群數(shù)量的變化》一課時，學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，通過構(gòu)建的數(shù)學(xué)模型得出“J”形曲線，并根據(jù)客觀事實來修改模型，直至最后得出適應(yīng)客觀規(guī)律的“S”形曲線。由此可見，通過引導(dǎo)學(xué)生開展制作數(shù)學(xué)模型的活動，可以在幫助學(xué)生深化理解相關(guān)知識點的同時，促進學(xué)生構(gòu)建數(shù)學(xué)模型能力的有效培養(yǎng)和鍛煉。

2.2物理模型

物理模型是指通過使用真實對象或圖片來可視化和識別對象，進而呈現(xiàn)知識點的模型。就高中生物教學(xué)而言，通過構(gòu)建實物物理模型來直觀展示相應(yīng)知識點，把抽象的生物學(xué)知識轉(zhuǎn)化成具體的實物，可以幫助學(xué)生更好地理解生物知識。例如，在分析和研究細胞膜的特性時，教師可引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)細胞膜的組成結(jié)構(gòu)，制作細胞膜的物理模型，并借助模型深入探討細胞膜的性質(zhì)。這種教學(xué)方式，不僅能提升學(xué)生的動手實踐能力，而且有利于學(xué)生在分析和解決問題時靈活應(yīng)用所學(xué)知識。

2.3概念模型

概念模型是指針對認識對象的本質(zhì)特征，運用文字表達進行的抽象概括，是對知識內(nèi)在聯(lián)系進行文字梳理的一種模型。高中生物教學(xué)中經(jīng)常會使用到概念模型。在面對相對復(fù)雜瑣碎的知識點時，教師會先梳理好其中的邏輯關(guān)系，并利用適當?shù)恼Z言完成表述，從而引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合概念模型分析、總結(jié)相應(yīng)知識點，最終做出準確的判定。例如，在“遺傳物質(zhì)DNA”的學(xué)習(xí)過程中，教師引入DNA的概念模型，將其立體結(jié)構(gòu)直觀地展示出來，這樣就很容易讓學(xué)生理解DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)，并通過結(jié)構(gòu)了解其主要的功能，起到深化理解概念的作用。

3? ?生物模型在高中生物教學(xué)中的具體應(yīng)用

3.1構(gòu)建生物模型，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣

在進行生物模型教學(xué)活動時，教師應(yīng)擺脫應(yīng)試教育的束縛，及時轉(zhuǎn)變落后的教學(xué)觀念，積極尋找更加符合新課程改革要求的先進教學(xué)模式，做到“輕教重學(xué)”，正視生物模型構(gòu)建在發(fā)展學(xué)生綜合能力方面的優(yōu)勢，積極響應(yīng)新課改號召，創(chuàng)造性地使用教材，靈活運用各種教學(xué)素材，巧妙設(shè)計出符合學(xué)生認知結(jié)構(gòu)的模型，引導(dǎo)學(xué)生在生物模型構(gòu)建和利用的過程中進行思考、探究、學(xué)習(xí)和發(fā)展。構(gòu)建物理模型是生物模型教學(xué)中最為重要的方式，主要將微觀的結(jié)構(gòu)、微觀的現(xiàn)象等作為切入點，對其進行放大，或者利用等比例的實物呈現(xiàn)出來，最終幫助學(xué)生直觀、詳細地了解所學(xué)的生物知識，使得學(xué)生能夠在模型的幫助下，對微觀結(jié)構(gòu)進行清晰的觀察，不斷提升學(xué)習(xí)能力。在構(gòu)建、運用和檢驗生物模型的時候，沒有刻板的程序，沒有固定的方法，必須要對多種知識、多種方法等進行綜合、靈活地運用，并在此基礎(chǔ)上充分發(fā)揮想象力，通過類比、聯(lián)想等，指導(dǎo)學(xué)生認真地演繹和歸納，最終對生物知識進行分析和綜合。例如，在“細胞的增殖”的教學(xué)中，針對“有絲分裂”這一微觀知識，教師可引導(dǎo)學(xué)生通過構(gòu)建生物模型的方式展開學(xué)習(xí)。教師可利用提前準備好的紙板、圖釘、細繩等物品，引領(lǐng)學(xué)生對有絲分裂各個時期的模型進行構(gòu)建，幫助學(xué)生在模型直接感知的過程中，直觀地了解細胞的增殖方式。如此一來，學(xué)生在生物模型構(gòu)建的過程中，可深入體驗生物知識的規(guī)律，加強了知識與實踐的聯(lián)系，提高了學(xué)生的主動性。另外，教師在借助生物模型開展生物教學(xué)時，還可以將細胞分裂的過程制作成動畫，以此構(gòu)建動畫式的生物模型，使學(xué)生在形象的畫面中，對有絲分裂各個時期的染色體變化過程進行詳細的觀察，以便于學(xué)生更好地明確染色體變化規(guī)律，最終使學(xué)生深刻掌握這一知識點。

3.2構(gòu)建生物模型，理解生物知識本質(zhì)

數(shù)學(xué)模型也是生物模型中最為重要的組成部分，主要是借助數(shù)學(xué)邏輯方法、數(shù)學(xué)相關(guān)語言等，為學(xué)生構(gòu)建一個科學(xué)模型、工程模型。具體來說，生物學(xué)科中的數(shù)學(xué)模型主要是利用數(shù)學(xué)函數(shù)、數(shù)學(xué)圖表、數(shù)學(xué)公式等，將生物的本質(zhì)規(guī)律展示出來，最終促使學(xué)生在數(shù)學(xué)模型的幫助下，總結(jié)生物規(guī)律，更好地理解生物知識的本質(zhì)。同時，在這一學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生自身的思維能力也隨之提升，落實了生物核心素養(yǎng)下的教學(xué)目標。例如，在“酶”這一部分知識的教學(xué)中，“影響酶活性的因素”是學(xué)生理解的難點。教師在開展生物模型教學(xué)時，可引導(dǎo)學(xué)生開展“影響酶活性底物濃度”實驗，指導(dǎo)學(xué)生在不同濃度的底物下，針對酶的活性展開分析，并結(jié)合實驗所得的數(shù)據(jù)進行記錄，繪制出曲線圖表。如此一來，在數(shù)學(xué)模型的幫助下，學(xué)生可對這一問題有直觀的了解，總結(jié)出當?shù)孜餄舛缺容^低的時候，伴隨著其濃度的增加，酶的活性也隨之增加，反應(yīng)速度也隨之加快；當反應(yīng)達到一定的速度之后，伴隨著底物濃度的增加，酶的活性不再隨之增加。在“pH值對酶的活性影響”的實驗中，也可借助數(shù)學(xué)模型的構(gòu)建，使學(xué)生更直觀地了解，只有pH值在最合適的時候，酶的活性才能達到高峰。并且在實驗中發(fā)現(xiàn)，酶的種類不同，受pH值影響也有所不同， 在pH值高于、低于酶的最適pH值時，酶促反應(yīng)的速度也隨之降低，同時在這一環(huán)境條件下，酶逐漸失去活性。如此一來，通過數(shù)學(xué)模型的應(yīng)用，學(xué)生可對酶的活性的影響因素進行感知，并掌握促進反應(yīng)的因素。在數(shù)學(xué)模型的幫助下，學(xué)生有效地掌握了生物知識點，更好地理解了相關(guān)知識，顯著提高了生物學(xué)習(xí)效率。

3.3構(gòu)建生物模型，提升學(xué)生問題解決能力

構(gòu)建生物模型的過程，就是對生物原型客體進行科學(xué)的抽象過程?？茖W(xué)的抽象就是根據(jù)所研究問題的性質(zhì)、目的等，借助與原型本質(zhì)相似的模型。面對這一要求，首先應(yīng)對原型展開明確的分析，明確主次，并在此基礎(chǔ)上將次要因素、次要矛盾等找出來，將主要矛盾、主要因素凸顯出來，最終抓住本質(zhì)、關(guān)鍵性的問題。核心素養(yǎng)要求下，教師通過構(gòu)建生物模型，加強抽象生物知識與實際問題之間的聯(lián)系，為學(xué)生提供解決問題的方法和思路，讓學(xué)生在模型的構(gòu)建和利用中，提升自身的思維能力，實現(xiàn)提升生物核心素養(yǎng)的教學(xué)目標。在傳統(tǒng)的高中生物課堂教學(xué)模式下，教師過分追求成績，對學(xué)生開展多而雜的習(xí)題訓(xùn)練，不僅加重了學(xué)生的學(xué)習(xí)負擔，也難以提升學(xué)生解決問題的能力。面對這一現(xiàn)狀，高中生物教師在優(yōu)化課堂教學(xué)時，應(yīng)積極構(gòu)建生物模型，引導(dǎo)學(xué)生在生物模型的幫助下解決相關(guān)問題，使學(xué)生在解決問題的過程中，不斷提升自身的能力。例如，在“酶的作用和本質(zhì)”的教學(xué)中，教師在引導(dǎo)學(xué)生做練習(xí)題的時候，就可借助生物模型這一工具。教師將全班學(xué)生進行分組，并為每個學(xué)習(xí)小組準備了一個有關(guān)“酶作用”的模型，引導(dǎo)學(xué)生借助生物模型，在規(guī)定的時間內(nèi)將酶模型的運動流程呈現(xiàn)出來，最終使學(xué)生更好地理解酶的作用機制。

3.4構(gòu)建生物模型，體現(xiàn)生物知識規(guī)律

高中生物知識中涉及大量的計算和推理，是學(xué)生學(xué)習(xí)的重點和難點，在分析和解決這些問題的時候，通過數(shù)學(xué)模型的構(gòu)建，能夠透過繁雜的生物現(xiàn)象看到其中的生物規(guī)律，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)與探究能力。通過模型構(gòu)建，能夠幫助學(xué)生透過生物千變?nèi)f化的表面現(xiàn)象，理解造成生物現(xiàn)象的本質(zhì)規(guī)律，讓學(xué)生感受到大自然的鬼斧神工，體會生物知識的魅力。例如，在“自由組合定律”的教學(xué)中，教師可以給學(xué)生展示孟德爾用純種綠色皺粒和黃色圓粒親本雜交實驗，子一代沒有綠色皺粒的表型，然后用子一代黃色圓粒自交，子二代的表型比較豐富，各種性狀的豌豆都依據(jù)一定的規(guī)律呈現(xiàn)出來，學(xué)生進一步探究，發(fā)現(xiàn)子二代的主要性狀表現(xiàn)為黃圓∶黃皺∶綠圓∶綠皺為9∶3∶3∶1。隨后，教師將子二代的性狀進行單獨分析，黃色與綠色、圓粒與皺粒的比例都為3∶1，符合分離定律，其中黃色與圓粒為顯性性狀。因此，可以對遺傳因子的分離和自由組合進行假設(shè)，純種黃色圓粒為AABB，純種綠色皺粒為aabb，然后進行組合就能夠構(gòu)建出自由組合定律的數(shù)學(xué)基本模型，即9∶3∶3∶1模型。同時，結(jié)合具體的情況，該數(shù)學(xué)模型也可以發(fā)生變形，如9∶6∶1，15∶1，9∶3∶4，9∶7等，這樣既能夠提升學(xué)生的建模能力，又能夠幫助學(xué)生更好地解決實際問題。

3.5構(gòu)建生物模型，培養(yǎng)思維能力

構(gòu)建生物模型的最終目的是對學(xué)習(xí)對象進行概括性描述，以及對復(fù)雜的生物知識進行簡單的描述。在構(gòu)建生物模型的過程中，學(xué)生需要對其進行觀察、實驗、歸納、演繹等，并運用所學(xué)的生物知識進行假設(shè)、模擬。同時，在構(gòu)建生物模型的過程中，學(xué)生還可以將復(fù)雜的生物知識進行簡化，最終將知識的本質(zhì)屬性抽離出來。另外，在生物模型構(gòu)建的過程中，學(xué)生也經(jīng)歷了對知識的體驗、思考、探索過程，在親身體驗的過程中，加深了對生物知識的理解，提升了自身的理性思維能力。因此，面對高中生物核心素養(yǎng)下的教學(xué)目標，教師要引導(dǎo)學(xué)生在學(xué)習(xí)中積極構(gòu)建生物模型，引導(dǎo)學(xué)生在模型構(gòu)建的過程中培養(yǎng)科學(xué)思維能力。同時，在構(gòu)建生物模型的過程中，教師要充分發(fā)揮自身的引導(dǎo)價值，引導(dǎo)學(xué)生對所學(xué)的生物知識進行歸納、抽象和簡化。學(xué)生在構(gòu)建生物模型的過程中，使得抽象的生物知識更加具體化，收到了良好的學(xué)習(xí)效果，也促進了思維能力的提升。

綜上所述，生物模型教學(xué)作為新課程改革背景下的一種新型教學(xué)方法，對于激發(fā)學(xué)生的生物學(xué)習(xí)興趣，理解生物知識，提升自身的綜合能力，具有十分重要的價值，是提升學(xué)生生物核心素養(yǎng)的重要途徑。基于此，面對新課程改革背景下的高中生物教學(xué)目標，生物教師必須要及時更新教學(xué)理念，遵循一定的原則，精心制作生物模型，并將其靈活運用到生物教學(xué)中，在生物模型的幫助下，不斷提高生物課堂教學(xué)的有效性。

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