面对高考模型和模型方法在生物教学中的应用

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1、模型和模型方法在生物教学中的应用黄灿华　　顺义第九中学关键词：模型模型方法建模生物教学内容摘要：中学生物学的教学应努力将模型方法应用于课堂教学之中，以提高学生的科学素养和科学探究能力。构建生物学模型有助于学生系统地、完整地学习和理解新知识，同时有助于学生运用生物学模型去解决生物学问题。在多年的高中生物教学中，经常会遇到学生提出这样的问题：“生物学应该怎样学，那么多的概念如何记？”“为什么生物学知识总是显得那么琐碎、零乱，不像数学、物理等科目那样有规律可循？”“我将概念和原理背得滚瓜烂熟，为什么到做题时还不会用？”笔者认为，产生这些问题的原因之一是我们在教学的过程中忽略了生物学模型的存在，忽

2、视了教给学生运用模型方法去理解生物学的概念，运用生物学原理，培养生物学能力。一、问题的提出美国《国家科学教育标准》把模型和科学事实、概念、原理、理论并列为科学主题的重点,并将构建、修改、分析、评价模型作为高中学生的基本科学探究能力。所谓"模型",是指模拟原型(所要研究的系统的结构形态或运动形态)的形式。它不再包括原型的全部特征,但能描述原型的本质特征。模型方法是以研究模型来揭示原型的形态、特征和本质的方法,是逻辑方法的一种特有形式。模型一般可分为物理模型和数学模型两大类，通常说的模型即指物理模型。物理模型可以模拟客观事物的某些功能和性质，它包括实物模型和思想模型两类。在高中生物课程中经常使

3、用的实物模型如反映生物体结构的标本。模拟模型如细胞结构模型、各种组织器官的立体结构模型等。思想模型是物质模型在思维中的引申，根据构建模型的思想方法的不同，又可以分为两类。一类是以形象化方法构建的具象模型，它是人们在思维中通过对生物原型的简化和纯化而构思出来的。具象模型具有一定的形态结构特征，如DNA分子双螺旋结构模型、生物膜液态镶嵌模型等。它能使研究对象直观化，既可以促进研究，又可以简略描述研究成果，使之便于理解和传播。另一类是以抽象思维方法构建的抽象模型，是人们抽象出生物原型某些方面的本质属性而构思出来的，例如呼吸作用过程图解、光合作用过程图解等过程抽象模型，食物链和食物网等系统抽象模型

4、。这类模型使研究对象简化,在科学研究中用于计算推导，引申观察和实验的结论等方面。Ⅰ实物模型Ⅱ具象模型物理模型Ⅲ思想模型模型抽象模型Ⅳ数学模型5在现代生物科学研究中，模型方法被广泛运用，DNA双螺旋结构模型的成功就是一个范例。在生物科学学习中，模型提供观念和印象。认知心理学认为，人的知识经验既包括概念系统，又包括表象。前者有概念、原理、规律、理论，后者的成分包含观念和印象。当代不少学者都主张把表象看做一种符号要素，与语言等其他符号要素一样具有抽象、概括、组合和再组合的功能，因而能构成思维的操作。因此，中学生物学教学的教学应努力将模型方法应用于课堂教学之中，以提高学生的科学素养和科学探究能力。

5、笔者多年的生物学教学实践证明，构建生物学模型有助于学生系统地、完整地学习和理解新知识，同时有助于学生运用生物学模型去解决生物学问题。二．模型和模型方法在教学中应用的实践1．新授课中，应尽可能运用实物、标本、图片、模式图等实物模型或具象模型。“形象大于思维”，新授课中，学生刚接触生物学某一方面知识，就会面临尽快记住大量概念，理解概念间的内在关系等诸多困难。出示模型既体现生物学学科特点，同时可以帮助学生认识事物原貌，有助于学生记忆、整理、理解和运用所学知识。高中生物教材中可向学生展示的模型大约有100个左右。比如有关细胞方面的模型就有：名称类别植物细胞结构模型Ⅰ动物细胞结构模型Ⅰ原核细胞结构模

6、型Ⅰ细胞器（线粒体、叶绿体、高尔基体、内质网、中心体、核糖体、液泡、溶酶体）结构模型Ⅰ生物模结构模型Ⅰ癌变细胞模型Ⅰ衰老细胞模型Ⅰ细胞周期模型Ⅰ植物细胞有丝分裂模型Ⅰ动物细胞有丝分裂模型Ⅰ有丝分裂染色体行为模型Ⅱ有丝分裂染色体数目变化模型、Ⅳ有丝分裂DNA数目变化模型Ⅳ无丝分裂模型Ⅱ精子形成过程模型Ⅱ卵细胞形成过程模型Ⅱ减数分裂染色体行为模型Ⅱ减数分裂染色体数目变化模型Ⅳ减数分裂DNA数目变化模型Ⅳ分泌蛋白形成模型Ⅲ植物组培模型Ⅲ动物细胞培养模型Ⅲ单抗制备模型Ⅲ细胞核心概念抽象模型Ⅲ围绕模型组织教学更有利于学生掌握核心概念，理解重点知识，建立知识联系。如图1是单抗制备模型，通过对模型的讲解

7、，学生不但轻松了解骨髓瘤细胞、效应B淋巴细胞、杂交瘤细胞、细胞培养等概念，而且很快领会了单克隆抗体的制备过程。5（图1）总之，以模型形式教学能更好地阐明生命活动规律，符合学生的认知规律，也有助于学生的记忆与理解，避免琐碎感和杂乱感。2．复习课中，根据事物的本质特征及内在联系，构建一些抽象模型有助于理解生物知识间的联系，做到融会贯通、牵一发而动全身的效果。生命运动是自然界中最复杂的运动形式，模型有助于学生真正理解组成模型的