普通高中新课程生物模型建构研究

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　　【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。” 新课程标准对生物模型建构研究提出许多教学目标。所谓“模型”，就是模拟所要研究事物原型的结构形态或运动形态，是事物原型的某个表征和体现，同时又是事物原型的抽象和概括。它不再包括原型的全部特征，但能描述原型的本质特征。模型一般可分为物理模型、概念模型和数学模型等三大类。模型方法是通过构建模型来研究、揭示原型的形态、特征和本质的方法，是逻辑方法的一种特有形式。本文将进行模型建构的教学研究。
　　【关键词】高中 生物模型 研究
　　中图分类号：G633.91
　　1.物理模型
　　以实物或图画形式直接表达认识对象的特征，这就是物理模型。其中DNA双螺旋结构模型的成功就是一个范例。
　　1.1 实物建构模型活化了抽象知识
　　建立动植物细胞的模型，如动植物细胞的细胞器种类，细胞核、细胞器大小比例，如何体现细胞器之间的协调配合等等。我们采用白色橡皮泥捏成半圆做成细胞质；用白色泡沫塑料做成细胞质基质；用弹力布做成细胞膜；用各色彩泥，捏制成各种细胞器之后，如内质网是捏一条扁平的彩泥之后折叠在一起而成；高尔基体则用二个扁平的彩泥和三个小球表示；核糖体则用若干小球体表示，而且是最小的，并且有较多的放于细胞质中，一部分固定内质网上，用大头针固定于细胞质基质上；用半个蛋壳倒扣在细胞质中表示细胞核。通过模型制作体现了细胞结构和功能上的紧密联系。
　　1.2 图画构建模型提高了识图能力
　　实物模型在大小、色彩、视觉等方面有着一定的局限性，在日常教学中运用不是很广，但是以图画形式构建模型则相当普遍，如呼吸作用和光合作用、中心法则、各种细胞器结构的静态模型、研究DNA是遗传物质等过程模型、以及人体细胞与外界环境的物质交换模型等。通过多次这样的物理模型的构建，学生养成了一种思维习惯，凡遇抽象的结构或过程，都会尝试用简易的图画帮助理解、思考。而且，在高中生物中，识图能力极为重要。图表是生物科学研究成果的一种重要表现形式，所以在生物高考中注重考查学生读图、识图、析图和绘图的能力。
　　2.概念模型
　　概念模型是指以文字表述来抽象概括出事物的本质特征的模型。我们很多学生都存在这样的问题：课本中的单个知识点都掌握得很好，但是在做综合题时总有很多的“想不到”，究其原因是不能迅速地把相关知识联系起来，而构建概念模型可以改变这一状况。
　　2.1 构建概念模型，整合零碎知识
　　必修1《分子与细胞》，由元素、化合物、细胞结构和功能构建一条主线，围绕以细胞为核心，从外到内逐一规纳，使零碎的知识完整化；如内环境的成分和理化性质（神经-体液-免疫调节）、分泌蛋白的合成运输加工和分泌、生物膜在结构与功能上的联系等构建这样的概念模型；有利于学生对某个单元、某个模块知识进行加工、理解、储存，全面系统地掌握和记忆知识要点，有利于学生形成完整、清晰、系统、科学的知识体系，同时也促进了学生感知、记忆、想象能力的发展。
　　2.2 构建概念模型，简化复杂知识
　　必修3《稳态与环境》，其中血糖调节是“看不见，摸不着”，又极为复杂。故而教材中安排了一个模型建构活动：“建立血糖调节的模型”， 课前，明确胰岛A细胞和胰岛B细胞，它们所分泌的激素及作用，制作好了“糖卡”、“胰岛素卡”、“胰高血糖素卡“；现探究饭后半小时及运动时机体该怎样做才能恢复正常血糖水平，并用卡片进行操作。通过构建动态的物理模型，学生再根据在活动中的体验，构建出了图解式概念模型，将复杂的生理过程简化，不但有利于同学们识记，还能培养分析、综合、概括的思维能力，学会把看似复杂的知识进行整理，找到相关知识的联系，提高灵活运用知识的能力。这样高考中做常见的图形、图表题时，也不会再战战兢兢了。
　　3.数学模型
　　数学模型是根据具体情景，抽象出数学规律，并用公式或图表的形式表达。具有解释、判断、预测等重要功能；同时，通过科学与数学的整合，有利于培养学生简约、严密的思维品质。
　　3.1 构建数学模型，辨析易混知识
　　必修2《遗传与变异》，其中“减数分裂”一节，如减数分裂中同源染色体、四分体、染色体等之间的关系就可以用数学模型来表示：1个四分体=1对同源染色体=2条联会的染色体=4条染色单体=4个DNA分子=8条脱氧核苷酸链，学生通过构建这样的数学模型，很容易地掌握了这几个极易混淆的概念。再联系“DNA的复制”一节，DNA经n次复制所需游离的某种脱氧核苷酸数和第n次复制所需游离的某种脱氧核苷酸数的区别，课上，通过图解分析，师生一起构建了数学模型：n次复制所需游离的某种脱氧核苷酸数=（2n-1）m（注：m为1个DNA分子所含某种脱氧核苷酸数），第n次复制所需游离的某种脱氧核苷酸数=2n-1m，难题立即迎刃而解。
　　3.2 构建数学模型，化解重点难点
　　必修1《分子与细胞》，其中酵母菌呼吸作用过程中随氧浓度变化所释放的CO2与吸收的O2之间的变化特点、恒定温度条件下测某植物随光照强度变化所释放O2或吸收的CO2、单因子因素与多因子因素对光合作用的影响、有丝分裂过程中染色体、DNA和染色单体的变化曲线等，我们先引导学生构建表格式数学模型，然后转化成直观地坐标曲线，最后再让学生把集合在一张坐标图上，让学生归纳后加以比较，从而化解难点。通过构建数学模型，有利于学生对知识的理解和掌握，也使学生认识到在生物学中有许多现象和规律可以用数学语言来表示，很好地培养了学生的逻辑思维能力。
　　总之，模型的建构改变了传统的教师满堂灌局面，加强了师生间的互动，体现了新课程改革的理念，通过建构模型能够使生命现象或过程得到简化、纯化，对生物系统的发展状况有了更准确的认识。学生就会主动地去思考探索，顺着科学的思路和方法去感知、去思索，从中领悟和形成运用模型建构方法的能力，在不知不觉中领略科学知识的真谛。
　　参考文献：
　　[1]《普通高中生物课程标准（实验稿）》 人民教育出版社，2003年4月第1版
　　[2] 朱正威 赵占良 主编 普通高中课程标准实验书生物 2007 .北京：人民教育出版社
　　[3] 陶忠华 2006 生物学模型探析 生物学教学，31（8）：17～18
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