新课程背景下模型和模型方法的教学实践与研究

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1、新课程背景下模型和模型方法的教学实践与研究摘要：传统教学中过分注重教师主导和讲授，忽略了学生建构生物模型过程的教学价值。新课改中已经明确指出：构建模型的方法在科学研究中有重要作用，要求培养学生的建模思维和建模能力。本文介绍了模型和模型方法的内涵，以教学中的具体实践为例，阐述了模型和模型方法在生物教学中的重要价值。关键词：模型模型方法实践研究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

2、因之一我们在教学的过程中忽略了学生建构生物模型过程的教学价值，忽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。模型构建在教学中因为所要时间太长，很难在课堂上完成，只能在课后完成后拿到课堂来展示。由于模型构建使学生辛苦老师也辛苦，所以传统教学中教师常常用实验室的现有模型或书本上的模型图片代替。在教学中这些本应由学生去体验的去伪存真的工作被教师全部的事先删除,让这一科学的体验探究过程不出现在课堂教学中，使学生的思维能力出现了缺陷。《高中生物课程标准（实验）》中明确指出：“了解建立模型等科学方法及其在科学研究中的作用，培养学生的建模思维和建模能力，领悟、建立数学模型等科

3、学方法及其在科学研究中的应用，培养学生的建模思维和建模能力，获得生物学的基本事实、概念、原理、规律和模型等方面的基础知识。”可见建模思维和建模能力在标准中被提到较高的高度，被认为是将来学生从事科学研究的必备能力。一、模型和模型方法20世纪30年代，贝塔朗菲在提出机体系统论概念的同时，主张用数学和模型方法研究生命现象。1．模型的内涵与分类所谓“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和数学模型两大类。物理模型就是根据相似原理，把真实事物按比例大小放大或缩

4、小制成的模型，其状态变量和原事物基本相同，可以模拟客观事物的某些功能和性质。物理模型可分为物质模型和思想模型。生物学中物质模型有实物模型和模拟模型，如生物体结构的模式标本；而细胞结构模式图、减数分裂图解等则属于模拟模型。思想模型是事物在人们思想中的理想化反映，是物质模型在思维中的延伸。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(或称为意象思维方法）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。如分子双螺旋结构、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

5、一类是以理想化方法(或称抽象思维方法)构建的模型，是人们抽象出生物原型某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理想模型，食物链和食物网等系统理想模型。5数学模型就是对于一个特定的事物为了一个特定目标，根据特有的内在规律，做出一些必要的简化假设，运用适当的数学工具，得到的一个数学结构。数学结构可以是数学公式，算法、表格、图示等。生物数学模型有两类，（1）确定性模型。它用数学方法接述和研究必然性现象，例如，某生物个体的生长曲线、细胞分裂过程中DNA数量变化曲线,同一植物不同器官对生长素浓度的反应曲线等；（2）随机模型，它用概率论和统计方法描述和研究随机现象。例如

6、，种群基因频率的变化没有确定性，有多种可能的结果。究竟出现什么结果是偶然的、随机的，但当种群由大量个体组成，并能随机交配繁殖后代时，基因频率和基因型频率的变化又表现出统计规律性。2．模型方法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。模型舍去了原型的一些次要的细节、非本质的联系，以简化和理想化的形式去再现原型的各种复杂结构、功能和联系，是连接理论和应用的桥梁（模型和原型的关系如下图）。原型模型理论抽象化解释证明具体化在生物科学学习中，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

7、和印象。当代不少学者都主张把表象看作是一种符号要素，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，所以模型提供的观念和印象，不仅是学生进一步获取系统知识的条件，而且是学生认知结构的组成部分。正因为如此，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。二、运用模型方法进行