關(guān)鍵詞 ： 生物教學(xué)模式構(gòu)建與應(yīng)用
模型是人們?yōu)樘囟康亩谱鞯恼J知對象的簡化一般描述。 它是科學(xué)研究中對復(fù)雜事物的簡單描述方法。 該描述可以是定性的或定量的。 的。 有些使用可視化具體事物的方式，而另一些則以抽象形式表達它們[1]。 通過模型，我們掌握事實的主要特征和功能，并以簡化的形式再現(xiàn)原型的各種復(fù)雜結(jié)構(gòu)和功能。 它是連接理論和應(yīng)用的橋梁，可以幫助人們認識客觀世界最本質(zhì)的東西。 預(yù)測并指導(dǎo)實踐。 生物學(xué)研究中常用的模型包括物理模型、數(shù)學(xué)模型和概念模型。
1物理模型
物理模型以實物或圖片的形式直觀地表達認知對象的特征。 其最顯著的特點是直觀的圖像。 通過教學(xué)過程中模型的搭建和展示，不僅有助于加深學(xué)生對所學(xué)知識的記憶和理解，而且引導(dǎo)學(xué)生進行發(fā)散性思維，提高學(xué)生的探究能力，學(xué)習(xí)基礎(chǔ)知識。科學(xué)研究方法。 通過物理模型教學(xué)還可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)科學(xué)精神和價值觀。
構(gòu)建物理模型的前提是以客觀事實為依據(jù)，去繁就簡、去偽存真。 在構(gòu)建物理模型之前，需要通過觀察、統(tǒng)計、實驗、查閱歷史資料等手段，掌握模型對象的特征，找到合適的模型展示方法，選擇合適的模型構(gòu)建材料。 在施工過程中，我們遵循先大后小、先簡單后復(fù)雜的原則，由外向內(nèi)、先框架、后細節(jié)逐步構(gòu)建。 模型初步構(gòu)建后，需要進一步審視模型的科學(xué)性和美觀性，并在此基礎(chǔ)上進一步修改和完善，力求客觀、真實地反映認知對象的特征。
在《高中生物課程標準》中，嘗試建立真核細胞模型，將作為學(xué)習(xí)細胞結(jié)構(gòu)的具體內(nèi)容標準。 在遺傳的分子基礎(chǔ)中，建議開展創(chuàng)建DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的活動[2]。 教學(xué)過程中，教師在介紹構(gòu)建物理模型的方法和過程的基礎(chǔ)上，重點引導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)新思維、自己動手，科學(xué)地、創(chuàng)造性地構(gòu)建物理模型。 學(xué)生搭建完模型后，還應(yīng)注重交流，在突出基礎(chǔ)知識的同時，表揚學(xué)生的活動成果。 在教學(xué)過程中，作者嘗試采用小組合作的方式，要求學(xué)生課后制作真核細胞模型。 各組學(xué)生對教材中提供的案例進行分析，找出自己的優(yōu)缺點，然后提出自己的創(chuàng)新想法。 得到老師的認可后，他們就分工了。 有的負責(zé)審核資料，有的負責(zé)收集材料，有的負責(zé)收集材料。 負責(zé)聯(lián)系生產(chǎn)現(xiàn)場。 生產(chǎn)過程中不斷發(fā)現(xiàn)新的問題，比如細胞器的大小比例和相對數(shù)量是否科學(xué)？ 如何修復(fù)細胞器？ 如何長期保存模型等等。通過學(xué)習(xí)專業(yè)資料和互相討論，大家完成了各種各樣的作品。 有些人以海綿為基材，加工塑料、木條、紙板、布料、電線和其他日常垃圾，創(chuàng)造出極具想象力的模型。 有的以柚子、葡萄、香蕉、蘋果等常見水果為主要材料制作“水果型真核細胞模型”。 學(xué)生們學(xué)習(xí)并享受其中。 最后，在課堂上進行了模型展示和評價。 各組同學(xué)不僅講解了本組制作的模型的科學(xué)性、美觀性和創(chuàng)造性，還現(xiàn)場解答了其他同學(xué)提出的問題。 不少同學(xué)還進一步暢談了組內(nèi)同學(xué)在制作過程中的深刻理解和感受，達成了學(xué)習(xí)的合作與分享。 學(xué)生模擬制作“細胞”三維結(jié)構(gòu)模型的親身經(jīng)歷，有助于細胞在現(xiàn)有實驗條件下從“微觀”向“宏觀”轉(zhuǎn)變，能夠更好地構(gòu)建其完整的知識體系[3]。 通過構(gòu)建模型所達到的教學(xué)效果絕不是傳統(tǒng)教師教學(xué)方法所能達到的。
構(gòu)建物理模型是實現(xiàn)有效教學(xué)的方法之一。 物理模型包括靜態(tài)物理模型和動態(tài)物理模型。 教學(xué)過程不能局限于課程標準中提到的內(nèi)容。 教師還需要深入研究教學(xué)內(nèi)容并具有創(chuàng)造性。 為開展本次活動，作者在教學(xué)中還引導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)建蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)模型、細胞膜結(jié)構(gòu)模型、物質(zhì)跨膜運輸模型、有絲分裂模型、生態(tài)系統(tǒng)模型等，取得了良好的教學(xué)效果。
2數(shù)學(xué)模型
數(shù)學(xué)模型是指為一定目的用字母、數(shù)字和其他數(shù)學(xué)符號建立的方程或不等式，以及描述客觀事物的特征及其內(nèi)在關(guān)系的圖表、曲線、框圖等數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)表達式。 如“J”型、“S”型種群數(shù)量變化曲線、符合孟德爾遺傳規(guī)律的后代性狀分離比例等。數(shù)學(xué)模型構(gòu)建的基礎(chǔ)是數(shù)學(xué)方法，由于其交叉學(xué)科性，對學(xué)生來說有一定的難度。 教師在教學(xué)過程中引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建數(shù)學(xué)模型初中物理模型法，有利于培養(yǎng)學(xué)生通過現(xiàn)象揭示本質(zhì)的洞察力。 同時，通過科學(xué)與數(shù)學(xué)的融合，有利于培養(yǎng)學(xué)生簡單、嚴謹?shù)倪壿嬎季S品質(zhì)，可以將一些復(fù)雜、難點、難點簡單化，既加深了對知識的理解，又培養(yǎng)了學(xué)生的邏輯思維能力。學(xué)生的數(shù)學(xué)思維能力。
構(gòu)建數(shù)學(xué)模型的一般步驟是：觀察研究對象并提出問題→提出合理的假設(shè)→根據(jù)實驗數(shù)據(jù)以適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)形式表達事物的性質(zhì)→通過進一步的實驗或觀察等來檢驗或修改模型。 4]。 數(shù)學(xué)模型的構(gòu)建過程不僅要求學(xué)生掌握步驟，還要求學(xué)生理解和總結(jié)其規(guī)律。 在學(xué)習(xí)孟德爾發(fā)現(xiàn)的遺傳基本規(guī)律時，可以引導(dǎo)學(xué)生思考：如果同時考慮n對等位基因，F(xiàn)1自交后F2表型的比例是多少？ 同學(xué)們思考后認為，如果這n對等位基因的分離和組合互不干擾，那么每對等位基因的分離都遵循分離規(guī)律，決定不同性狀的基因是自由的。結(jié)合遵循自由結(jié)合規(guī)律，故F2表型比例為(3:1)n。 最后，教師展示遺傳實驗數(shù)據(jù)，指導(dǎo)學(xué)生進行數(shù)據(jù)分析，并對構(gòu)建的模型進行測試和確認。 教材中有很多內(nèi)容涉及建立數(shù)學(xué)模型，如有絲分裂和減數(shù)分裂過程中染色體、染色單體和DNA數(shù)量的變化規(guī)律，呼吸、光合作用過程中ATP和CO2隨氧氣濃度增加的變化曲線等。光合作用強度隨光強、溫度、CO2等條件變化的變化曲線，脫氧核苷酸序列和遺傳信息的多樣性，堿基和氨基酸的對應(yīng)關(guān)系，調(diào)查人群中的遺傳病，用數(shù)學(xué)方法討論基因的變化在頻率上，探討自然選擇對群體基因頻率、種間關(guān)系等的影響。
建立具體數(shù)學(xué)模型的過程就是從具體的生物現(xiàn)象和規(guī)律建立抽象的數(shù)學(xué)模型，然后用抽象的數(shù)學(xué)模型來解釋具體的生物現(xiàn)象和規(guī)律的過程。 通過一系列數(shù)學(xué)模型的構(gòu)建，學(xué)生掌握構(gòu)建方法，學(xué)會從現(xiàn)象中揭示本質(zhì)和規(guī)律。 他們可以遷移所學(xué)的知識，提高分析和解決問題的能力。
3概念模型
概念模型是用于定義、解釋和描述變量之間關(guān)系的模型。 它是對現(xiàn)實世界中問題域中事物的描述。 它可以以敘述、描述、分類、可視化等不同的形式呈現(xiàn)。概念模型是利用抽象思維方法構(gòu)建的模型。 它是人們通過抽象生物原型某些方面的本質(zhì)屬性而構(gòu)思出來的。 它包括中心概念、內(nèi)涵和外延。 例如，生物學(xué)中的相關(guān)概念、不同概念相互聯(lián)系形成的概念圖、流程圖等都屬于概念模型。 通過構(gòu)建概念模型，一方面讓學(xué)生理解相關(guān)概念； 另一方面有利于培養(yǎng)學(xué)生的歸納能力、概括能力和語言表達能力。
血糖平衡的調(diào)節(jié)是重要但相對抽象的教學(xué)內(nèi)容。 如果僅由老師講授，學(xué)生會局限于記憶的水平初中物理模型法，很難真正理解。 筆者試圖通過建立血糖調(diào)節(jié)概念模型來解決教學(xué)難點。 首先引導(dǎo)學(xué)生預(yù)習(xí)血糖平衡調(diào)節(jié)的基本原理，思考三個問題：①血糖平衡調(diào)節(jié)過程涉及哪些概念？ 請把它們寫在小紙片上。 ②這些概念之間有什么聯(lián)系？ 請使用小紙片進行布局。 ③如何實現(xiàn)血糖平衡？ 畫一個圖解模型。 經(jīng)過思考和討論，學(xué)生們把血糖、胰島素、胰高血糖素、胰島A細胞、胰島B細胞、胰島的概念寫在小紙片上。 然后他們整理了這些概念并繪制了如圖1所示的模型圖。
圖1 血糖調(diào)節(jié)概念模型
有同學(xué)認為，在此基礎(chǔ)上，我們還可以添加肝臟和肌肉等器官組織、肝糖原、肌糖原、糖尿病、下丘腦等概念，通過這個模型來解釋糖尿病及其病因。 通過概念模型的構(gòu)建，不僅幫助學(xué)生更好地了解人體內(nèi)血糖水平是如何調(diào)節(jié)的，以及在此基礎(chǔ)上體內(nèi)激素如何調(diào)節(jié)生命活動的，而且培養(yǎng)學(xué)生結(jié)合現(xiàn)有的知識儲備和結(jié)合生活經(jīng)驗積極思考、討論、構(gòu)建模型，并能夠用構(gòu)建的模型來解釋生活中的具體問題。
學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中涉及到許多生物學(xué)相關(guān)的概念和技術(shù)流程。 通過構(gòu)建概念模型，他們可以理解基礎(chǔ)知識，識別知識點之間的聯(lián)系和差異，并在復(fù)雜情況下綜合應(yīng)用和執(zhí)行任務(wù)。 分析、判斷、推理和評價的有效方法。 尤其是概念模型中概念圖的研究在國內(nèi)外已經(jīng)非常普遍，并達成共識：概念圖有助于理解和有意義的學(xué)習(xí)[5]。 構(gòu)建概念模型不僅適合新課程的教學(xué)，而且在復(fù)習(xí)過程和學(xué)生創(chuàng)新實驗中也能起到事半功倍的效果。
4 模型構(gòu)建的注意點
模型構(gòu)建是科學(xué)研究中的通用方法，模型是模型構(gòu)建的結(jié)果。 模型雖然表達了客觀事物的特征，但模型與客觀事物之間仍然存在一定的差異。 在教學(xué)中，教師應(yīng)注重模型的構(gòu)建，而不是拘泥于模型。 “授人以魚不如授人以漁”。 應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生掌握構(gòu)建模型的方法。 高中生對模型搭建有一定的恐懼感。 教學(xué)中應(yīng)創(chuàng)設(shè)情境，鼓勵學(xué)生“退而結(jié)網(wǎng)，不至于深淵捕魚”，大膽嘗試、探索。 只有這樣，才能真正提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。
主要參考：
[1] 夏萍萍. 2006.模型法在生物高考復(fù)習(xí)中的應(yīng)用。 新高考（理科版）． 第7期、94期
[2] 中華人民共和國教育部． 2003.普通高中生物課程標準（實驗）。 北京：人民教育出版社，12、17
[3] 范祥利. 2007.論模型在高中生物教學(xué)中的作用。 中學(xué)生物。 第 7、14 期
[4] 朱正偉，趙占良． 2007.高中生物必修課3-穩(wěn)態(tài)與環(huán)境。 北京：人民教育出版社，65
[5] 蘇麗麗. 2008.基于概念圖的教學(xué)評價。 教學(xué)月刊（中學(xué)版）。 第 8、25 期
