探索高中生物建模的课堂效应

摘要：在生物教学中以模型建构为突破口，让学生在平等、激励、和谐的课堂气氛中通过“做”科学的过程，把微观抽象的知识简单化、具体化，既落实基础知识、基础原理，又能锻炼学生运用知识、解决问题的能力，必然对实现并提高生物课堂教学的有效性大有裨益。

关键词：高中生物 建模 课堂效应

《普通高中生物课程标准》把模型引入课程目标，利用模型方法解决问题，需先建立模型，简称生物建模。构建模型的教学将动手和动脑、主动获取新知识、分析和解决问题以及参与探究、交流与合作的机会提供给学生。学生在自主的、探索性的、创新性的环境中进行有效学习，对实现教学目标，促进学生自身发展具有十分重要的意义。

1 高中生物模型的多样性

1．1物理模型

以实物或图画形式直观地表达认识对象的特征。物理模型可以帮助学生熟悉对象的各个特征（如必修一第三章制作真核细胞的三维结构模型）或者可以在演示模型过程中掌握生命现象的本质（如必修三第三章建立血糖平衡调节的模型）。同时物理模型还可以多方位地训练学生的动手能力、思维能力、创造能力等。

1．2概念模型

用文字和符号突出表达对象的主要特征和联系，把原本零碎的生物学知识归纳到一起，构成彼此联系的知识网络，如必修一第一章自我检测的蛋白质分子的概念图。

1．3数学模型

用来描述一个系统或它的性质的数学形式，如：数学方程式、曲线图和表格等。数学模型是发现问题、解决问题、探索新问题的有效途径之一，如必修三第四章建构种群增长模型等。

2 模型构建的教学策略

2．1积极引导，把握教材模型核心

新课程教材（人教版）有关模型建构的内容有：制作真核细胞的三维结构模型；模拟减数分裂过程中染色体的变化；制作DNA双螺旋结构模型；建立血糖调节的模型。除此之外，教材中许多结构模式图、原理过程图、概念图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化、直观化的特点。

如在DNA双螺旋结构模型构建中，教师可引导学生了解科学家探究的学术背景，对研究的对象进行分析。学生尝试分步骤建立模型，不同小组对建立的DNA模型进行比较、分析，最后得出结论。在教师的引导下，通过学生亲自体验DNA双螺旋结构模型的建构过程，有利于学生在分析、综合、交流中发现科学研究的关键，从而形成对待科学问题正确的态度，培养科学精神。

2．2开拓思维，自主建构生物模型

让学生利用教材已有模型构建的方法和思路，结合所学知识，展开思维的翅膀，自主建构其他生物模型。如在模拟减数分裂过程中染色体的变化模型的基础上，利用已有的知识构建有丝分裂染色体的变化模型，学生可在此基础上进一步掌握两种分裂的区别.

2．3大胆尝试，进行模型间的转化

不同模型构建表现出不同的效果。在生物教学中可以有效地建立起物理模型、概念模型以及数学模型之间的转换，以提高学生的应变能力、理解能力。

3 模型建构教学的课堂效应

3．1多方位提高学生的能力

倡导探究性学习是普通高中新课程的一个基本理念。探究性学习不仅仅是学习方式的改变，而是通过学习方式的改变促进学生的全面发展，为每个学生的充分发展创造空间。以探究光照强度对光合作用的影响为例，先让学生设计光照强度对光合作用的影响实验方案，然后分组实验，学生通过观察、分析初步得出结论：在一定范围内，随光照强度不断增强，光合作用强度也不断增强。由于受到条件的限制，学生无法得到更准确的数据。这时可为学生提供一组在不同光照强度下的氧气释放量数据，让学生主动构建氧气释放量变化的数学曲线模型。曲线模型建成后，学生通过分析，自然引出光照强度与氧气释放量（光合作用的强度）不成正比的探究。这时，可进一步引导学生探讨：如果提高二氧化碳的浓度（其他条件不变），新构建的曲线模型与原曲线模型相比，有什么变化？在此基础上，又引导学生探究：如果提高一定温度（其他条件不变），新构建的曲线模型与原曲线模型相比，又有什么变化？在建构模型教学中，激发学生从现象中产生问题，驱动学生积极主动地进行收集资料、提出和求证假设、做出解释等构建知识的活动，并通过交流进一步拓展对知识的理解，从而提高质疑、推理的能力。

3．2培养学生创新能力

建构模型是培养学生创新能力的有效途径之一。如在减数分裂的物理模型基础上，对学生提出新的要求：构建DNA、染色体、染色单体数目变化的模型，形式不限。学生中有的采用表格构建模型，有的采用柱状图构建模型，有的采用曲线图形式的模型。其中后两种方法非常有创造性，柱状图横坐标代表时间，纵坐标表示数量，整个模型非常直观。模型的建立是一种创造性活动，要经过不断的分析、创新、修正才能得到，学生的创新意识与创新能力都能在此过程中得到有效地激发与培养。

3．3培养构建知识网络的能力

利用建构模型进行知识归纳总结，常用的方法有利用概念图和文字图解的形式。对知识的归纳范围可以是一节、一章、一个模块甚至模块间。在模型的建构过程中，应寻找知识的发散点，以此为中心，辐射出与之相关的各种知识，让各种知识串起来，构建知识的网络。在这点上，较传统的方法是由教师完成整个模型的建构，学生全盘照抄作为笔记。而新课程的理念是以学生为主体，因此应放手由学生自由构建或由教师构建模型的半成品再由学生完善模型。特别是新课程教材（人教版）选修三知识点多，学生学后感觉知识零乱，遗忘率高，利用建构模型对知识进行归纳整理，有利于学生的复习记忆，更有益于知识归纳和综合能力的提高。在高三总复习中更应重视构建知识网络，让学生在知识获取的过程中，训练思维方法，提高思维能力，从而促进学生发展。

3．4联系生活实际

与义务教育生物课程标准相比，高中生物新课程标准新提出了“注意与现实生活联系”的理念。联系现实生活，建构模型，更有利于学生对生物学核心知识和方法的理解与运用。如可利用“渗透作用”模型装置解释合理施肥、生理盐水的作用等。再如利用建立血糖调节的模型解释当身体不能产生足够的胰岛素，将会出现什么情况？此类模型的直观性让学生对生物学知识有了更加感性的认识，对解释生物学现象也是大有益处。

4 模型构建教学中关系的协调

4．1教师与学生的关系

在模型建构活动中，教师要面向全体学生，成为真正的引领者，让学生成为模型构建的主力军。主要表现在：①在指导学生构建模型时，教师只是发挥引导的作用，给学生提供充分的自主学习的空间和时间，鼓励学生大胆设想，充分挖掘潜力；②在引导中要帮助学生克服思维的盲目性，及时巡查，帮助学生解决探究中出现的问题、把握探究的方向，使学生的探究活动不偏离主题；③学生在构建模型时或多或少会存在不足，教师在肯定的同时，应给予正确的补充与指导，使其在获得成功的情感体验的基础上，进一步提高探究的欲望与兴趣；④教师应充分发挥主导作用，组织好课堂教学秩序，把握好课堂教学节奏，防止学生的自由放散和无效探究，从而提高教学的有效性。

4.2学生与学生的关系

学生之间存在着差异性，有的学生思维活跃，有的学生动手能力强。因此教师在合作小组成员安排方面要做好协调，相互搭配，这样有利于同学之间互相学习、取长补短。学生在自主建模或合作建模的基础上和其他同学进行合作交流，由于思维方式不同，通过交流的过程可以使学生从不同的角度去思考和分析问题，对自己和他人的成果进行反思，进而相互启发，培养学生的合作精神和参与意识。

综上所述，在生物教学中以模型建构为突破口，让学生在平等、激励、和谐的课堂气氛中通过“做”科学的过程，把微观抽象的知识简单化、具体化，既落实基础知识、基础原理，又能锻炼学生运用知识、解决问题的能力，必然对实现并提高生物课堂教学的有效性大有裨益。