模型构建在生物教学中的运用

摘要：高中生物新课程标准指出：“提高每个高中学生的生物科学素养是本课程标准实施中的核心任务。”中学生物学知识点琐碎，记忆的知识点也比较多，我们应当把模型方法应用于课堂教学之中，增强知识点之间的联系，以提高学生的自主学习和科学探究能力。

关键词：模型构建；生物学教学；教学运用

中图分类号：G632.0 文献标志码：B 文章编号：1674-9324（2012）06-0161-03

许多生物教师在教学的过程中都有过这样切身的体会：生物学的知识非常琐碎，一节课往往要讲许多新的名词、概念，很多内容比较抽象，到下次上课时学生往往对很多知识都模糊了；或者少数同学掌握了概念，但是不能灵活运用，做填空题的时候往往也是无从下手，不知道怎么填写，所以一般很难得高分。笔者认为在生物学教学的过程中应该尝试运用模型的方法加强琐碎知识点之间的联系、比较、归纳和总结。加强模型构建在生物学教学中的运用不仅符合生物学本身发展的要求，也符合学生自身发展发展的需要。生物学教学不仅要使学生获得新的知识而且要提高学生的思维能力，从而形成良好的思维品质，造就一代具有探索新知识、新方法的创造性思维能力的新人。

一、用物理模型直观表达抽象的生物学概念

以实物或图画形式直观地表达认识对象的特征，这种模型就是物理模型。物理模型又可以分为静态的结构模型和动态的过程模型。细胞立体结构图，细胞膜结构的实物模型，沃森和克里克制作的著名的DNA双螺旋结构模型等，它们形象而概括地反映了所有结构的共同特征，这便是结构模型。例如：细胞的立体结构模型中，我们就可以让学生通过认识模型中各种细胞器的结构和名称，以及在细胞中的分布，给学生非常直观的感觉，也增强了对细胞结构的认识；DNA的双螺旋结构的模型更是很直观的体现出磷酸和脱氧核糖交替排列在外侧，构成DNA的基本骨架，碱基对排列在内侧的特点。物理模型还有另外一种形式就是动态的过程模型，体现着具体的某一个生理过程。例如教材中学生动手构建的减数分裂中染色体变化的模型、血糖调节的模型，我们以赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染大肠杆菌的实验为例，见图1。

不管是用放射性同位素标记噬菌体的蛋白质外壳，还是标记DNA；研究子代噬菌体的放射性的情况，你只要牢牢掌握T2噬菌体侵染大肠杆菌是将其DNA注入大肠杆菌的，噬菌体是一种寄生在细菌体内的病毒，合成子代噬菌体所需要的一切原料，酶等条件都来自宿主细胞——细菌，就可以灵活自如的解决这一类题目了。

二、用数学模型总结概括生物学规律

数学模型就是对于一个特定的事物为了一个特定目标，根据特有的内在规律，做出一些必要的简化假设，运用适当的数学工具，得到的一个数学结构。数学模型的第一种表达方式是建立数学表达式，遗传学之父——孟德尔从事豌豆杂交试验8年，进行了200多次杂交试验，观察植株27225株，详细记录了不同性状在各代中出现的数据。他对大量的实验结果进行数理统计，发现在一对相对性状的杂交实验中，子二代不同性状的数据虽然有差异，但显性与隐性之比都接近3∶1的比例关系；两对相对性状的杂交实验中，子二代存在（3∶1）2的展开式即（9∶3∶3∶1）的比例关系；我们不难退出，三对相对性状的杂交试验中，子三代便存在（3∶1）3的展开式即（27∶9∶9∶9∶3∶3∶3∶1）的比例关系。不管是几对相对性状，都可以用一对相对性状（3∶1）的比例，采用概率中的相乘法则计算，推算出后代表现型的比例。

曲线图是数学模型的另外一种表达方式，例如人教版教材研究种群“J”型曲线增长的数学模型中，模型假设：理想条件下（食物充足、空间充裕、气候适宜、没有敌害等），如果种群的起始数量为N0，并且第二年的数量是第一年的λ倍，那么我们就可以建立函数模型推算若干年以后理想条件下的种群数量。函数模型：t年后种群数量Nt＝N0λt，并且可以时间为自变量，每年的种群数量为因变量，利用描点法可以得到如下曲线图。

通过图2很直观的体现出理想状态下种群数量的变化趋势，利用曲线图表达出的种群数量变化情况比利用数学表达式更直观。此外，人教版教材中还有许多可以利用曲线图来描述的内容，例如酶降低化学反应活化能的图解，酶活性受温度影响示意图，酶活性受PH影响示意图，叶绿素和类胡萝卜素的吸收光谱变化曲线，影响光合作用的因素，影响呼吸作用的因素，染色体、DNA在细胞周期中的变化规律等都可以采用数学模型的办法直观的体现出其变化规律。

三、利用概念模型构建生物学知识体系

概念模型是对认识对象系统的一种简化的定性描述，用于表示系统组成和相互关系。构建概念模型的一种形式就是建立某个具体知识点的概念图，生物学的概念和专业术语比较多，以概念图的形式来归纳整理相关知识，用图文并茂、形象直观的知识体系呈现，可以增强学生的理解能力和记忆能力。例如在“物质跨膜运输的方式”一节的教学中，新授课结束时我们可以花两分钟，与学生共同可以构建如图3（见上页）的概念图，每一种跨膜运输方式再让学生举出典型例子，这样学生对该知识体系的把握便会更加牢固。

构建概念模型的另外一种形式就是构建某个章节纲要的知识体系，通常在专题复习课中使用。在复习过程中，可以引导学生学习建立某个专题的知识纲要，构建知识网络。例如在生态系统知识点的复习中，我们可以组织建立如图4（见上页）形式的知识纲要。

通过此概念模型，让学生很清晰地了解要从生态系统的组成、结构、功能、类型等方面全面掌握“生态系统”这一章节内容；而组成成分又包括生物成分（即生产者、消费者、分解者）和非生物成分（阳光、温度、空气、水等环境条件），整个知识条理十分清晰，此类教学方法在专题复习课中运用可以起到事半功倍的效果。

在高中生物学教材中的许多结构模式图、结构示意图、原理过程图解等插图都是教学中的科学模型，它所包含的生物学知识具有简单化、直观化的作用。新课程的背景下一定要注重学生思维品质的培养，而模型构建可以培养学生的理性思维。因此，在生物课堂教学中应突出生物学科的特色，课堂中多构建模型来解释生物学规律，多运用模型方法来解释生物学问题，这样不仅能够提高课堂教学效率，更加能够提升学生的生物学素养和解决问题分析问题的能力。

参考文献：

[1]赵善程.运用图解构建生物学知识体系[J].生物学教学，2011，（2）：13-16.

[2]黄玮.组织策略在生物学教学中的运用[J].生物学教学，2011，（1）：19-20.