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建模法最早被用于數(shù)學(xué)與物理學(xué)科的教學(xué)，在高中生物課堂中，生物建模的主要作用是為了具象化生物學(xué)習(xí)的思維過程，加深學(xué)生對(duì)生物概念、原理的理解。在新課改背景下，生物建模作為一種科學(xué)高效的教學(xué)方法已經(jīng)逐漸走入高中生物課堂，為生物教學(xué)注入了新鮮血液。通過生物模型的構(gòu)建，學(xué)生得以建立全面的生物知識(shí)體系，有利于將教材中的知識(shí)點(diǎn)向?qū)W生個(gè)體轉(zhuǎn)移。學(xué)生在建模法潛移默化的影響下，自身的操作技能、信息檢索能力、實(shí)驗(yàn)探究能力都得到顯著提升。

一、物理模型構(gòu)建

物理模型指的是人們?yōu)榱四撤N特定的目的而對(duì)認(rèn)識(shí)對(duì)象的一種簡(jiǎn)化的概括性描述，通過圖形和實(shí)物的幫助，來幫助學(xué)生們實(shí)現(xiàn)對(duì)認(rèn)知對(duì)象的認(rèn)識(shí)。在高中生物教材中，典型的物理模型包括DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型、細(xì)胞膜的流動(dòng)鑲嵌模型和演示細(xì)胞分裂的橡皮泥模型。在實(shí)際生物教學(xué)中，教師不妨選取一些簡(jiǎn)單的模型，安排學(xué)生進(jìn)行建模訓(xùn)練，加深學(xué)生對(duì)生物概念的理解。例如，在高中生物“幾種細(xì)胞器的結(jié)構(gòu)和功能”章節(jié)的教學(xué)中，教師可以要求學(xué)生仿照教材中的圖片，利用橡皮泥、可樂瓶、乒乓球等器材來制作細(xì)胞器模型。在教師的分配下，有一組學(xué)生制作的是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)模型，他們將橡皮泥壓平后制作成褶皺的形狀，在將模型上噴上色彩，簡(jiǎn)單的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)模型即可建成。通過內(nèi)質(zhì)網(wǎng)物理模型的構(gòu)建，學(xué)生們認(rèn)識(shí)到，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是一種單層膜折疊體，是由生物膜構(gòu)成的互相連通的片層隙狀或是小管狀系統(tǒng)。在進(jìn)行物理建模的同時(shí)，教師可以及時(shí)利用學(xué)生們的思維火花，將內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能、特性介紹給學(xué)生們。對(duì)于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)而言，其是有機(jī)物的合成車間，也是蛋白質(zhì)運(yùn)輸?shù)耐ǖ?。教師有時(shí)會(huì)驚奇地發(fā)現(xiàn)，學(xué)生們認(rèn)識(shí)到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是蛋白質(zhì)運(yùn)輸?shù)耐ǖ溃谑菍W(xué)生們會(huì)在制作的橡皮泥模型上制作很多小孔，這就是學(xué)生們思維火花迸濺的成果。為了達(dá)到生物教學(xué)的系統(tǒng)性，教師往往繼續(xù)要求學(xué)生進(jìn)一步深入，將內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中的高爾基體和核膜也制作出來。通過物理模型的構(gòu)建，學(xué)生們?cè)谏鷦?dòng)有趣的建模過程中，對(duì)生物知識(shí)得到了更加深刻的認(rèn)識(shí)，課堂氛圍也到火活化。

二、數(shù)學(xué)模型構(gòu)建

數(shù)學(xué)模型指的是結(jié)合生物教學(xué)的實(shí)際需求，利用數(shù)學(xué)規(guī)律、公式或數(shù)學(xué)圖像來表達(dá)概念的一種模型。簡(jiǎn)言之，數(shù)學(xué)模型就是用來描述一個(gè)系統(tǒng)或是它的性質(zhì)的數(shù)學(xué)形式。通過數(shù)學(xué)模型的構(gòu)建，實(shí)現(xiàn)了生物與數(shù)學(xué)學(xué)科之間的聯(lián)系性。在高中生物教學(xué)中，典型的數(shù)學(xué)模型包括J型（S型）變化曲線、酶活性影響曲線、細(xì)胞分裂周期等。數(shù)學(xué)模型實(shí)現(xiàn)了生物知識(shí)的量化，體現(xiàn)了科學(xué)知識(shí)體系的嚴(yán)謹(jǐn)性。例如，在高中生物“真核細(xì)胞分裂方式”的教學(xué)中，學(xué)生們往往難以理清有絲分裂和減數(shù)分裂的類型和特點(diǎn)，在此不妨利用數(shù)學(xué)模型來幫助學(xué)生理解這兩種分裂方式。有絲分裂分為前、中、后、末期，不同階段的DNA含量、染色體數(shù)量都發(fā)生變化。減數(shù)分裂則主要是針對(duì)生殖細(xì)胞，例如精子和卵細(xì)胞的分裂就屬于減數(shù)分裂的類型。例如對(duì)體細(xì)胞的減數(shù)分裂，從精原細(xì)胞、初級(jí)精母細(xì)胞、次級(jí)精母細(xì)胞到最后形成的精子細(xì)胞過程。在減數(shù)分裂的過程中，染色體含量和DNA含量也是不斷變化的，為了達(dá)到加深學(xué)生理解的目的，教師可以繪制如下的數(shù)學(xué)模型。這一系列的數(shù)學(xué)圖形將有絲分裂和減數(shù)分裂的各個(gè)過程展示給學(xué)生們，有助于加深學(xué)生對(duì)這兩種分裂類型的理解。從數(shù)學(xué)模型中，我們可以看出這兩類分裂的區(qū)別：從起點(diǎn)和終點(diǎn)上來看，始末點(diǎn)處于同一水平位置的是有絲分裂，反之則是減數(shù)分裂。同時(shí)，利用下圖還可以判斷出染色體和DNA的曲線，傾斜線型即是DNA圖形（因?yàn)镈NA分裂需要一定的時(shí)間），若是突變，則是染色體的圖線。

三、概念模型構(gòu)建

概念模型，顧名思義，是利用文字的方式將生物學(xué)科的本質(zhì)概念抽象出來，從而達(dá)到系統(tǒng)性教學(xué)的目的。高中生物教材中常見的概念關(guān)系說明圖就是最典型的概念模型，例如教材中的自然選擇學(xué)說章節(jié)的概念圖、光合作用的過程以及能量變化關(guān)系、細(xì)胞器的共同特征等，都是利用概念模型構(gòu)建生物知識(shí)的典型。尤其是在生物學(xué)科的復(fù)習(xí)階段，概念模型是最直接高效的教學(xué)手段，教師必須合理利用。例如，在進(jìn)行“胰島素和胰高血糖素的血糖平衡調(diào)節(jié)”的教學(xué)中，教師不妨嘗試?yán)酶拍钅Ｐ瓦M(jìn)行輔助教學(xué)。在傳統(tǒng)的教學(xué)方式中，教師會(huì)利用口述的方式進(jìn)行教學(xué)：當(dāng)人體血糖濃度下降或是胰島素分泌增加時(shí)，會(huì)直接作用于胰島A細(xì)胞，致使其分泌胰高血糖素；當(dāng)血糖濃度上升或是胰島素分泌降低，則會(huì)自動(dòng)導(dǎo)致胰島A細(xì)胞的分泌減少。這是胰島素和胰高血糖素控制血糖原理，但是如此純粹性的理論教學(xué)，學(xué)生們難以感興趣。對(duì)此，教師為學(xué)生繪制了如下的生物概念模型，將整個(gè)控制過程利用概念之間的控制關(guān)系表示出來。在實(shí)際教學(xué)過程中，教師還為學(xué)生們帶來了“糖卡、胰島素卡、胰高血糖素卡”，安排學(xué)生進(jìn)行血糖濃度變化的探究性實(shí)驗(yàn)。學(xué)生們分別在飯后和運(yùn)動(dòng)半小時(shí)后測(cè)量自身血糖濃度值的變化，了解人體的血糖平衡工作原理。在生物概念模型和課后探究實(shí)驗(yàn)的雙重作用上，學(xué)生在該章節(jié)的課堂教學(xué)上表現(xiàn)得十分積極。在進(jìn)行其他類似章節(jié)的生物知識(shí)教學(xué)中，教師也同樣可以為學(xué)生們制作概念模型，幫助學(xué)生對(duì)生物概念達(dá)到更加深刻的認(rèn)識(shí)。

四、結(jié)語

總之，高中生物模型構(gòu)建的精髓在于教師的引導(dǎo)，教師必須為學(xué)生們創(chuàng)設(shè)有效的情境，將模型創(chuàng)建的過程的思路展示給學(xué)生們。只要幫助學(xué)生掌握模型制作的方法，才能真正達(dá)到模型構(gòu)建在生物教學(xué)中的作用，促使學(xué)生們?cè)趯?shí)踐探究的過程中不斷提高自身的生物學(xué)科素養(yǎng)。

作者：蔡玉芹 單位：江蘇省射陽縣陳洋中學(xué)