2022年新课程标准下模型建构在生物教学中的作用与意义 .pdf

新课程标准下模型建构在生物教学中的作用与意义刘淑平（甘肃省庄浪县紫荆中学，甘肃 744600）【摘要】：高中生物这一理科课程具有很大的抽象性，需要借助模型帮助学生学习，以解决学生对生物知识的抽象问题，并且扩展他们的思维，帮助其对知识的理解和掌握。本文主要介绍了生物教学中模型构建的含义及其建构方法等，重点阐述了模型构建在高中生物教学中的作用和意义。【关键词】：模型构建生物教学作用与意义高中生物课程标准指出：“提高每个高中学生的生物科学素养是本课程标准实施中的核心任务。”，并且在新教材中也特别列出了一个好方法，即“模型建构”。模型建构是 课程标准 倡导探究性学习，我们在高中生物教学中引入模型建构教学，不但教给学生一种认识和研究生命现象的新方法，也给我们的教学增加一种教学方式。模型建构教学活动，不仅有利于学生认知图式的发展，形成系统的科学认知观，而且促进学生的科学探究能力、创新能力，有利于培养学生的生物科学素养。1、模型构建的定义及类型必修1教材对模型的定义是：“模型是人们为了某种特定目的而对认识对象所做的一种简化的描述，这种描述可以是定性的，也可以是定量的；有的借助于具体的实物或其他形象化的手段，有的则通过抽象的形式来表达”。模型分三类：物理模型、概念模型、数学模型。物理模型如真核生物的三维结构模型、细胞膜的流动镶嵌模型、DNA 分子双螺旋结构模型；概念模型如血糖平衡调节的模型、达尔文的自然选择学说的解释模型等；数学模型如“J”型种群增长的数学模型 N t=N0t、基因分离与自由组合定律，有丝分裂中DNA 含量变化曲线等。2、模型构建在生物教学中的应用由于模型建构在生物新课程教学的运用中的重要性，为更好的把模型构建与生物新课程教学相结合，提倡应将模型建构与生物学常规教学有机融合，模型建构的前提应遵循以客观事实为依据，删繁就简，去伪存真的原则。在建构物理模型前需要通过观察、统计、实验、查阅研究史料等方法掌握模型对象的特征，寻找合适的模型展示方式，选择恰当的模型建构材料。在建构过程中，遵循先大后名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 1 页，共 4 页 -小、先简后繁的原则，由表及里、先框架后细节进行逐步建构。初步建构完模型后，还需要进一步审查模型的科学性和美观性，并在此基础上进行进一步修改完善，从而力求客观真实反映认识对象的特征。如 DNA 分子的结构模型、蛋白质结构模型、细胞膜结构模型、真核细胞三维结构模型等。同时，在模型构建过程中应注意以下几点：一是注重模型构建典型案例的选择。由于高中生物新课程教材中关于模型构建的内容的内容比较多（尤其是概念模型），鉴于课时的限制，要选择比较典型的内容给学生在课堂操作，其他一些内容布置给学生课后操作，某一段内容比较多时，还可以分成不同的组别进行操作，然后安排同学演示交流。二是提高模型构建的可操作性。无论要制作什么模型，首先要了解这个模型的基本特征，组成单位或基本元素，连接方式，需要条件等（含知识储备）。这些条件是一定要在课堂建构之前充分准备好的，否则将无法完成模型构建。只有对所要构建的模型有充分了解的基础上才能正确构建出模型，保证模型构建的科学性和准确性。三是充分发挥学生的主体作用。模型构建是为教学服务的，服务的主体是学生，所以模型构建要尽可能放手让他们自己去操作，从而让他们的能力得到锻炼和提高。3、模型建构在生物教学中的作用与意义模型方法在科学研究中具有重要作用，它在中学生物学课程中也有着重要的教育意义。科学模型是对所研究问题(原型)的简化、优化和理想化，是对已有的经验、知识进行去伪存真、去粗取精后建立起来的。因此，模型本身体现为对客体的已有认识的总结，是科学认识的一种阶段性成果。同时，模型又要代替原型成为研究对象，又加进了人们的新的猜测和假设，含有新的概念和思想。因此，科学模型，又是进一步研究客体的新起点。3.1 模型建构教学能够促进学生认知水平的发展认知心理学认为，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。在生物科学学习中，模型提供观念和印象，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。例如，对于概念的学习，模型建构是很直接很有效的教学途径之一。在学习“同源染色体”的概念时，让学生参照教材上的精子形成图解，用不同颜色的橡皮泥制作一对同源染色体，在制作的过程和运用“同源染色体”模型模拟“精子的形成过程 中，名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页，共 4 页 -学生通过对模型的自主评价，就会发现同源染色体的特征：长短相同(形态结构相同)、颜色不同(代表来源不同)、在减数第一次分裂前期配对(联会)，并且能够形成四分体，然后分裂到不同的生殖细胞中去。可见，用直观化的染色体加强了感性认识，使知识概念经验化，直观化，学生的认知水平逐步从具体向抽象过渡，在认知冲突中获得认知水平的跃进。3.2 模型建构教学有助于培养学生的创造性思维能力模型的建它过程就是一个科学探究过程。这需要学生自己确定对象，设置已知和未知，运用科学规律，选择研究方法，检验模型与实际是否一致。从这个层面看，构建模型的目的就不只是停留在模型本身的结构和性质的探索上，而是上升到科学能力发展的高度，这对学生探究能力和创新能力的培养是很有好处的。著名的沃森和克里克与 DNA 双螺旋结构模型的故事就完全证明了科学的模型建构是需要大胆的想象力和创造力的。当时其他科学家已经发现了大量的事实：DNA分子由含有 4种碱基的脱氧核苷酸构成的长链，而且A的量总是等于 T的量，G 的量总是等于 C 的量；X射线衍射法推算出该分子呈螺旋状，而且否定了该分子是单链或4链的可能。根据这些事实，沃森和克里克采用模型方法，试探着揭示 DNA 分子的结构。他们在构建模型的过程中，始终用这些科学事实来检验该模型。如：DNA分子能够自催化(自我复制)和异催化(能作为模板合成其他分子)。又如：他们构造出的右手性的双螺旋结构中碱基排列方式使得分子能量处于最低状态，并且与DNA 结晶的 X射线衍射图相符。经过紧张而又充满创造性的工作，他们终于成功构建了完全符合已知科学事实的DNA 分子结构模型。显然，建立DNA 双螺旋结构模型的过程，既有对已知事实的归纳、抽象、简化、舍去非本质属性的过程，也有对头脑中所构想的模型形象化、具体化的过程。3.3 模型建构教学有助于提高学生的科学探究能力模型的建立要根据研究的任务、目的抽象出被研究对象的本质特征，舍去许多次要的细节和非本质的属性，把要研究的现象、问题从纷繁复杂的交错关系中明确、清晰地显示出来，使问题得以简化和明确化，并制订出解决问题的程序，从而充分地发挥思维的能动作用，达到认识原型的目的。因此，模型的建立过程就是一个科学研究过程。在这一研究过程中，需要学生自己确定对象，设置已知与未知，运用科学规律，选择研究方法，检验模型是否与实际一致。从这个层面看，构建模型的目的就不只是停留在模型本身的结构与性质的探索上，而是上升到科学能力的发展的高度，这对学生研究能力的培养是很有好处的。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 3 页，共 4 页 -3.4、模型建构教学有助于学生提高解决实际问题的能力生命科学与人类生活、生产联系密切，这类实际问题可以让学生通过建立模型来理解。由于模型和模型方法在现代生命科学中起着越来越大的作用，是现代高中学生必须了解和应用的重要的科学方法，另一方面，这种科学方法的学习和应用，不仅有利于学生形成系统的科学认知观，同时还强化了与其他学科，如数学、物理、化学等学科的内在联系。因此模型教学有助于培养学生解决实际问题的能力。总之，中学生物学的教学应努力将模型构建及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。因此，生物学课堂教学中应突出生物学科的特色，课堂中多出示模型来解释生物学事实，多运用模型方法解决有关生物学问题，从而提高课堂效益，发展学生思维，提高学生能力。【参考文献】：1孙小礼科学方法中的十大关系【M】北京：学术出版社：214 2普通高中新课程标准实验教科书（必修一、二、三），人民教育出版社；3孙小礼科学方法中的十大关系【M】北京：学术出版社：2004 4张富国，卢庆生高中生物学模拟实验【J】生物学教学，20007：2224 5 杨佩娟生物数学模型的建构与教育价值【J】生物学教学，20069：1214 6陶忠华生物学模型教学探析【J】生物学教学，20068：1719名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 4 页，共 4 页 -