模型是大家为了某种特定目的而对认识对象所作的一种简化的概括性描述,这种描述可以是定性的,也可以是定量的;有些借用于具体的实物或其他形象化方法,有些则通过抽象的形式来表达。建构模型的办法是高中生物课程标准对学生提出的能力需要。高中生物学课程中的模型建构活动,其主要价值是让学生通过尝试打造模型,体验打造模型中的思维过程,领悟模型办法,并获得或巩固有关生物学定义。下面结合教程,以物理、定义和数学等模型的建构,对模型办法作一探讨。
1、物理模型的建构
以实物或图画形式直接表达认识对象的特点,这就是物理模型。教程中最著名的就是沃森和克里克构建的DNA分子双螺旋结构模型。
(一)实物物理模型的建构活化了抽象常识
打造细胞膜的模型,教程中并没指定具体的材料用具和详细的活动步骤,这给学生发挥各自的创造潜能留出了空间,也为教师的革新教学提供了机会。学完有关内容后,笔者布置学生6人一组。学生制作的模型中,细胞膜材料是多种多样,如塑料袋、纱布、弹力布等,同学可使用废弃可乐瓶瓶口部分做细胞膜,突现细胞三维成效。通过这首次模型构建,充分发挥学生的积极性和创造性,按学生我们的思路,自主动手、相互协作,在制作中把握细胞膜模型的科学、环保、准确等原则,领悟细胞结构与功能特征,更好地学会生物膜的流动镶嵌模型。
(二)图画物理模型的构建提升了识图能力
以图画形式构建物理模型相当常见,如呼吸用途和光合用途等过程模型,各种细胞器结构的静态模型,人体细胞与外面环境的物质交换模型等。通过多次模型的构建,学生培养了一种思维习惯,凡遇抽象的结构或过程,都会尝试用浅易的图画帮助理解、考虑。而且,在高中生物中,识图能力极为要紧。图表是生物科学研究成就的一种要紧表现形式,所以在生物高考考试中重视考查学生读图、识图、析图和绘图的能力。平常学习中培养构建图形的习惯后,对图形考试试题的解析也会更胸有成竹。
2、定义模型的构建
定义模型是指以文字表述来抽象概括事物本质特点的模型。构建定义模型有益于综合理解常识体系
(一)构建定义模型,整理零碎常识
引导学生构建的模型,将有关内容整理在一块,使零碎的常识系统化,这有益于学生对某单元、某模块常识进行加工、理解、储存,全方位系统地学会和记忆常识要素,有益于学生形成完整、明确、系统、科学的常识体系,同时也促进了学生感知、记忆、想象能力的进步。内环境的成分和理化性质、分泌蛋白的合成运输加工和分泌等,都可通过构建定义模型,使学生更系统地学会常识。
(二)构建定义模型,简化复杂常识
血糖调节是一个重点知识,且与人体健康有密切的联系,但这一内容既“看不见,摸不着”,又极为复杂。故教程中安排了一个“打造血糖调节的模型”活动,意在引导学生更好地理解人体内血糖的调节过程,并理解激素怎么样对生命活动进行调节,同时,引导学生初步知道建构定义模型的基本办法和意义。现在看到的不少教学设计和案例中,大多把主要精力放在模拟活动上。事实上,在模拟活动后,依据活动中的体验,构建图形解析式定义模型才是本活动的重点。血糖调节一课中,笔者在介绍胰岛、胰岛A细胞和胰岛B细胞及分泌的激素、用途后,和学生一块通过模型建构理解“胰岛素和胰高血糖素调节血糖平衡的过程”。请一组同学借助事先做好的“糖卡、胰岛素卡、胰高血糖素卡”示范,接着全班同学分组活动,依次探究饭后半小时及运动机会体是如何恢复正常血糖水平的,并用卡片进行演示。通过构建动态的物理模型,学生依据活动中的体验,构建出了图形解析式定义模型,通过各组代表交流最后总结如图4。通过模拟构建,学生对血糖的调节有了更深的理解。借助这一定义模型,学生掌握了剖析一些涉及到血糖变化的生理现象。通过构建定义模型,将复杂的生理过程简化,不但有益于识记,还能培养剖析、综合、概括的能力,掌握把看上去复杂的常识进行整理,找到有关常识的联系,提升灵活运用常识的能力
(三)数学模型的构建
数学模型是依据具体情景,抽象出数学规律,并用公式或图表的形式表达。在科学研究中,数学模型是发现问题、解决问题和探索新规律的有效渠道。引导学生建构数学模型,有益于培养学生透过现象揭示本质的洞察能力,同时,通过科学与数学的整理,有益于培养学生简洁、严密的思维品质。
(四)构建数?W模型,辨析易混常识
高中生物学中定义多,学生易混淆。用适合的数学模型可帮助学生理清定义。如,DNA经n次复制所需游离的某种脱氧核苷酸数和第n次复制所需游离的某种脱氧核苷酸数有什么区别,学生常混淆不清。课上,通过图形解析剖析,师生一块构建了数学模型:n次复制所需游离的某种脱氧核苷酸数=(2n-1)m(注:m为1个DNA分子所含某种脱氧核苷酸数和第n次复制所需游离的某种脱氧核苷酸数=2n-1m,难点立即迎刃而解。
(五)构建数学模型,解决重难题
有丝分裂、减数分裂均是微观的变化,虽然大家常用flash动态展示整个过程,但对于染色体、DNA的变化规律,学生总感觉非常难领悟。学习有丝分裂时,笔者先引导学生构建表格式数学模型,然后转化成直观的坐标曲线,最后再让学生把染色体与DNA的变化曲线集合在一张坐标图上,让学生总结后加以比较,学会染色体和DNA变化规律的特征和不同,从而解决难题。减数分裂的学习也是这样。为了让学生更好地理解有丝分裂与减数分裂过程中染色体、DNA变化的差异,笔者还设计了如此一个问题情境:某精原细胞经一次减数分裂后产生的一个精子顺利地与一个卵细胞发生了受精用途,形成的受精卵经过了一次有丝分裂,请你画出这个过程中的染色体、DNA变化曲线。于是,学生尝试着把两个分裂过程的染色体、DNA变化规律图整理在一块,通过比较剖析,更深刻地理解学会了难题。