摘要：模型是人們?yōu)榱四撤N特定目的而對(duì)認(rèn)識(shí)的對(duì)象所做的一種簡(jiǎn)化的概括性描述，這種描述可以是定性的，也可以是定量的。模型的種類很多,包括物理模型、概念模型和數(shù)學(xué)模型等。模型的建構(gòu)改變了傳統(tǒng)的教師滿堂灌局面，加強(qiáng)了師生間的互動(dòng)，體現(xiàn)了新課程改革的理念。

 

關(guān)鍵詞： 生物學(xué)模型 模型建構(gòu) 模型類型 

 

生物科學(xué)是研究生命現(xiàn)象和生命活動(dòng)的科學(xué)。對(duì)生命研究從現(xiàn)象到本質(zhì)，從定性到定量，使各種生命現(xiàn)象和生命活動(dòng)從朦朧的神秘中逐漸展露清晰。高中生物教材選擇了生物科學(xué)中的核心、運(yùn)用廣泛與社會(huì)密切關(guān)聯(lián)的知識(shí)，在教學(xué)過(guò)程中微觀、復(fù)雜的內(nèi)容給學(xué)生和教師會(huì)帶來(lái)一定的困難。在生物學(xué)研究中，由于種種原因，不能直接對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，可以用模型代替研究對(duì)象來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。生物研究中運(yùn)用的模型方法同樣也可以運(yùn)用在教學(xué)中，改變課堂枯燥和乏味，激起學(xué)生探究生物科學(xué)的興趣，培養(yǎng)學(xué)生理性思維、動(dòng)手能力以及團(tuán)隊(duì)合作精神。

 

模型是人們?yōu)榱四撤N特定目的而對(duì)認(rèn)識(shí)的對(duì)象所做的一種簡(jiǎn)化的概括性描述，這種描述可以是定性的，也可以是定量的。有的借助于具體的實(shí)物或其他形象化的手段，有的則通過(guò)抽象的形式來(lái)表達(dá)[1]。這種運(yùn)用模型解釋復(fù)雜的研究對(duì)象的方法稱之為模型方法。

 

1.高中生物模型的分類

 

模型的種類很多，人民教育出版社出版的高中生物《分子與細(xì)胞》提出模型的形式包括物理模型、概念模型和數(shù)學(xué)模型等。其他也有將模型歸納為物質(zhì)模型和思維模型兩大類[2]。以下以人教版的分類逐一介紹高中生物中的生物模型。

 

1．1物理模型 以實(shí)物或圖畫(huà)形式直觀地表達(dá)認(rèn)識(shí)對(duì)象的特征，這種模型就是物理模型。包括天然模型和人工模型。

 

1．1．1 天然模型 在生物研究中會(huì)利用動(dòng)物來(lái)替代人體進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，在生物課堂上也就可以從自然環(huán)境中選擇動(dòng)物或植物體來(lái)對(duì)照說(shuō)明研究對(duì)象結(jié)構(gòu)或特征。例如：細(xì)胞的結(jié)構(gòu)包括細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核�？梢赃x用桃形象說(shuō)明其結(jié)構(gòu)分布，果皮是最外層的細(xì)胞膜，果肉代表細(xì)胞質(zhì)，果核與細(xì)胞核比較類似，包括了核膜和核仁。

 

1．1．2 人工模型 由專業(yè)人士、教師或?qū)W生以實(shí)物為參照的仿制品。放大或縮小實(shí)物，但真實(shí)反映研究對(duì)象的特征或模擬表達(dá)生命過(guò)程。例如：沃森和克里克制作的DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型、北京自然博物館展出的細(xì)胞模型、北京某中學(xué)制作的細(xì)胞模型。除立體的三維物理模型之外，在平面上用簡(jiǎn)化的圖形表示研究對(duì)象也是一種物理模型，這種圖象直觀的體現(xiàn)各類具體對(duì)象的總體特征以及運(yùn)動(dòng)歷程。例如：動(dòng)植物細(xì)胞模式圖、細(xì)菌結(jié)構(gòu)模式圖、分泌蛋白合成和運(yùn)輸示意圖等[3]。

 

1．2 概念模型 通過(guò)分析大量的具體形象，分類并揭示其共同本質(zhì)，將其本質(zhì)凝結(jié)在概念中，把各類對(duì)象的關(guān)系用概念與概念之間的關(guān)系來(lái)表述，用文字和符號(hào)突出表達(dá)對(duì)象的主要特征和聯(lián)系。例如：用光合作用圖解描述光合作用的主要反應(yīng)過(guò)程，甲狀腺激素的分級(jí)調(diào)節(jié)等。

 

1．3 數(shù)學(xué)模型 數(shù)學(xué)模型是用來(lái)描述一個(gè)系統(tǒng)或它的性質(zhì)的數(shù)學(xué)形式。對(duì)研究對(duì)象的生命本質(zhì)和運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行具體的分析、綜合，用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)形式如，數(shù)學(xué)方程式、關(guān)系式、曲線圖和表格等來(lái)表達(dá)，從而依據(jù)現(xiàn)象作出判斷和預(yù)測(cè)。例如：細(xì)菌繁殖N代以后的數(shù)量Nn=2n，孟德?tīng)柕碾s交實(shí)驗(yàn)“高莖：矮莖=3：1”，酶活性受溫度影響示意圖等。

 

2.高中生物模型的建構(gòu)

 

模型的建構(gòu)在高中生物課程中逐漸突出他的重要地位，建構(gòu)者由教師為主導(dǎo)地位逐漸轉(zhuǎn)變成以學(xué)生為主。建構(gòu)模型是在原型的基礎(chǔ)上從具體到抽象的過(guò)程，不同類型的模型建構(gòu)原則、方法和過(guò)程各不相同，成功建構(gòu)一個(gè)模型對(duì)于單個(gè)學(xué)生有一定難度。教師適時(shí)給予指導(dǎo)，引導(dǎo)學(xué)生組隊(duì)合作完成。

 

2．1 物理模型的建構(gòu)

 

2．1．1 建構(gòu)原則

 

⑴ 科學(xué)性 物理模型要盡可能真實(shí)、形象的反映研究對(duì)象。根據(jù)實(shí)物的形狀、顏色、大小的比例以及特征來(lái)制作，體現(xiàn)出實(shí)物的自然順序和自然位置。例如：選擇作為細(xì)胞膜的材料，備選的有塑料袋、普通布和彈力布，三種材料哪一種更適合，顯然是彈力布更符合細(xì)胞膜具有一定的流動(dòng)性這一特征。

 

⑵ 實(shí)用性 在比較短的時(shí)間內(nèi)（生物課堂上）完成一個(gè)物理模型，首先要考慮可行性，選擇簡(jiǎn)單而又有針對(duì)性的模型，否則一個(gè)過(guò)于復(fù)雜的模型，達(dá)成度不高會(huì)使學(xué)生積極性下降，起不到模型建構(gòu)的目的和效果，操作要方便，組裝和拆卸容易，并能反復(fù)利用。

 

⑶ 簡(jiǎn)易性 模型建構(gòu)材料時(shí)選擇容易獲得價(jià)格便宜材料或者廢棄物的再利用，培養(yǎng)學(xué)生的價(jià)值觀，形成良好的節(jié)約意識(shí)。

 

⑷ 美觀性 在以上原則之后同樣也要考慮模型的美觀，以及保留價(jià)值，并引導(dǎo)學(xué)生不斷完善模型。

 

2．1．2 建構(gòu)過(guò)程

 

物理模型主要是人工模型的建構(gòu)主要包括以下幾個(gè)步驟：

 

⑴選定建構(gòu)模型的對(duì)象，分組收集相關(guān)資料，討論分析模型的特征，初步設(shè)計(jì)方案。

 

⑵選擇模型建構(gòu)的材料。

 

⑶針對(duì)材料細(xì)化方案中各個(gè)步驟，確定模型制作的實(shí)施過(guò)程和具體分工。

 

⑷按照分工制作各部分配件，然后將配件組合。

 

⑸對(duì)照設(shè)計(jì)方案，處理細(xì)節(jié)以及修補(bǔ)存在的缺陷，完美模型。

 

⑹與其他各組交流比較，作出合理評(píng)價(jià)。

 

2．2 概念模型的建構(gòu)

 

概念模型的建構(gòu)主要是體現(xiàn)各個(gè)概念之間的關(guān)系，《分子與細(xì)胞》在第一個(gè)單元的自我檢測(cè)中提出了概念圖。概念圖就是用概念、連接以及表示概念間關(guān)系的連接詞來(lái)組織和表征知識(shí)的工具。有時(shí)在概念之間除了關(guān)系詞之外還有一些簡(jiǎn)單的符號(hào)（+、—）加以說(shuō)明。畫(huà)概念圖就是概念模型建構(gòu)的過(guò)程。概念圖只要是以綜合或分層的形式表示概念之間的相互聯(lián)系，通常關(guān)于一個(gè)主題或是一個(gè)章節(jié)內(nèi)容都可以用概念圖的形式表示。畫(huà)概念圖大致以下步驟：⑴ 首先確定主題，或復(fù)習(xí)章節(jié)。

 

⑵ 整理相關(guān)概念，梳理概念定義和聯(lián)系。

 

⑶ 將概念置于一定的位置，用箭頭連接。

 

⑷ 在連接之間用連接詞表示關(guān)系。

 

在多媒體教學(xué)逐漸普遍情況下又可以借助多媒體動(dòng)畫(huà)實(shí)現(xiàn)由靜態(tài)向動(dòng)態(tài)的轉(zhuǎn)變，演示光合作用物質(zhì)變化過(guò)程等。

 

2．3 數(shù)學(xué)模型的建構(gòu)

 

數(shù)學(xué)模型的建構(gòu)一般主要包括五個(gè)步驟：

 

⑴ 模型準(zhǔn)備──研究對(duì)象，提出問(wèn)題

 

⑵ 模型假設(shè)──根據(jù)問(wèn)題，提出假設(shè)

 

⑶ 模型建立──根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)形式對(duì)事物的性質(zhì)進(jìn)行表達(dá)

 

⑷ 模型的檢驗(yàn)──通過(guò)進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)或觀察，對(duì)模型進(jìn)行檢驗(yàn)或糾正

 

⑸ 模型的應(yīng)用──通過(guò)建立的模型對(duì)相關(guān)現(xiàn)象判斷和預(yù)測(cè)

 

3.模型建構(gòu)的意義

 

模型建構(gòu)從具體到抽象，不同的模型建構(gòu)在教學(xué)中表現(xiàn)出不同的效果。物理模型可以幫助學(xué)生熟悉對(duì)象的各個(gè)特征、微觀結(jié)構(gòu)的位置以及相互關(guān)系又或者可以在演示模型過(guò)程中掌握生命現(xiàn)象的本質(zhì)，如有絲分裂的意義是染色體復(fù)制后平均分配到兩個(gè)子細(xì)胞中，保證了親代與子代遺傳的連續(xù)性。由于物理模型操作簡(jiǎn)便，形象并且可以多次重復(fù)加深印象。而物理模型建構(gòu)的同時(shí)訓(xùn)練了學(xué)生的動(dòng)手能力和立體形象思維。概念模型的建構(gòu)把原本零碎的生物學(xué)知識(shí)歸納到一起，構(gòu)成彼此聯(lián)系的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，簡(jiǎn)單的概念又蘊(yùn)涵了豐富的信息有便于復(fù)習(xí)教學(xué)的展開(kāi)，同時(shí)也有利于學(xué)生的復(fù)習(xí)記憶，對(duì)知識(shí)的歸納和綜合能力會(huì)有進(jìn)一步的提高。目前，概念圖評(píng)價(jià)已經(jīng)在學(xué)生評(píng)價(jià)中展現(xiàn)優(yōu)勢(shì)，一般出現(xiàn)的題型有：填空式、據(jù)圖答題型和構(gòu)建型。數(shù)學(xué)方法的介入使人類對(duì)自然界有了更多的認(rèn)識(shí)，從數(shù)學(xué)角度探索生命的奧秘。通過(guò)各種數(shù)學(xué)形式對(duì)生命現(xiàn)象量化，運(yùn)用邏輯推理求解和運(yùn)算達(dá)到對(duì)生命現(xiàn)象進(jìn)行研究的目的。學(xué)生通過(guò)自己的努力建構(gòu)數(shù)學(xué)模型可以引導(dǎo)挖掘邏輯和推理能力。

 

模型的建構(gòu)改變了傳統(tǒng)的教師滿堂灌局面，加強(qiáng)了師生間的互動(dòng)，體現(xiàn)了新課程改革的理念，但是要注意的是在教學(xué)中注意模型的建構(gòu)不是放手讓學(xué)生游戲或是當(dāng)成制作一個(gè)工藝品，應(yīng)該有目的、有組織的進(jìn)行才能收到比較滿意的效果。模型建構(gòu)可以體現(xiàn)了師生的共同智慧，在今后的課堂中要不斷改革和創(chuàng)新。

 

參考文獻(xiàn)：

 

[1] 朱正威 趙占良 主編 普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)書(shū)生物3穩(wěn)態(tài)與環(huán)境 教師用書(shū)， 2007 ． 北京：人民教育出版社，40～41

 

[2] 陶忠華 2006 生物學(xué)模型探析 生物學(xué)教學(xué)，31（8）：17～18

 

[3] 朱正威 趙占良 主編 普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)書(shū)生物1分子與細(xì)胞， 2007 ． 北京：人民教育出版社，54～55

本文來(lái)自：逍遙右腦記憶 http://m.yy-art.cn/gaozhong/104570.html

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