模型和模型方法在生物教学中的应用200606

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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

2、学的过程中忽略了生物学模型的存在，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。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

3、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

4、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。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

5、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。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，

6、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

7、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，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

8、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