吳海燕

摘 要： 新課標(biāo)將模型和模型方法列入課程目標(biāo)，學(xué)會(huì)構(gòu)建合理的模型并運(yùn)用相關(guān)的模型方法進(jìn)行科學(xué)探究，已成為高中學(xué)生必備的生物學(xué)素養(yǎng)之一。本文闡述了在“生態(tài)系統(tǒng)專題”復(fù)習(xí)中，利用教材中的模型，通過擴(kuò)增核心概念模型和構(gòu)建數(shù)學(xué)模型，提高“生態(tài)系統(tǒng)專題”復(fù)習(xí)的有效性，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生的建模思維和能力。

關(guān)鍵詞： 建構(gòu)模型 生態(tài)系統(tǒng)專題 生物學(xué)復(fù)習(xí) 概念模型 數(shù)學(xué)模型

模型是人們?yōu)榱四撤N特定目的而對(duì)認(rèn)識(shí)對(duì)象所做的一種簡(jiǎn)化的概括性描述，這種描述可以是定性的，也可以是定量的。有的借助于具體的實(shí)物或其他形象化的手段，有的則通過抽象的形式表達(dá)[1]。高中生物新課程標(biāo)準(zhǔn)將模型和模型方法列入課程目標(biāo)，要求學(xué)生領(lǐng)悟“建立模型”等科學(xué)思想和科學(xué)方法，學(xué)會(huì)運(yùn)用相關(guān)的模型方法進(jìn)行科學(xué)探究，因此，培養(yǎng)學(xué)生的建模思維和能力已成為高中生物學(xué)教學(xué)的一項(xiàng)重要內(nèi)容，尤其在高三總復(fù)習(xí)中，教師若能充分發(fā)揮模型的作用，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)建模，在高三二輪復(fù)習(xí)中，如果學(xué)生頭腦中呈現(xiàn)的不再是一堆概念、規(guī)律、錯(cuò)題，而是清清楚楚的幾個(gè)模型，那么學(xué)生在高考中一定會(huì)有出色表現(xiàn)。

1.擴(kuò)增核心概念模型，建立完善的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)

概念模型能將原本零碎的生物學(xué)知識(shí)歸納起來(lái)，構(gòu)成彼此聯(lián)系的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，了解各知識(shí)點(diǎn)在知識(shí)體系中的具體位置，清楚各知識(shí)點(diǎn)之間的聯(lián)系[2]。在構(gòu)建概念的復(fù)習(xí)中，要求學(xué)生能明確概念的內(nèi)涵和外延、相關(guān)概念間的關(guān)系。由于二輪復(fù)習(xí)采用“專題整合”的策略，將各章節(jié)中分散的“點(diǎn)”串成“線”，并進(jìn)一步構(gòu)成“網(wǎng)”，讓學(xué)生獨(dú)立建構(gòu)如此龐大的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)有一定的難度，因此教師可以為學(xué)生提供腳手架，即該專題的核心概念模型（圖1）。

在學(xué)生對(duì)該專題有了上述框架式的認(rèn)識(shí)后，為了幫助學(xué)生進(jìn)一步細(xì)化復(fù)習(xí)三個(gè)部分的內(nèi)容，可以針對(duì)每一個(gè)部分提出若干問題讓學(xué)生討論，然后要求獨(dú)立完善該概念圖：①生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)：是指生態(tài)系統(tǒng)的組成？由什么構(gòu)成？②生態(tài)系統(tǒng)的功能：僑光中學(xué)校園內(nèi)物質(zhì)能循環(huán)嗎？物質(zhì)循環(huán)的范圍是什么？物質(zhì)循環(huán)的方向是什么樣？簡(jiǎn)述能量流動(dòng)關(guān)于各營(yíng)養(yǎng)級(jí)能量的去路，能量流動(dòng)的特點(diǎn)是什么？研究能量流動(dòng)有什么意義？說出信息傳遞的類型、方向、意義。③生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性：有哪兩方面的表現(xiàn)？為什么能實(shí)現(xiàn)，原因是什么？影響該原因的因素是什么？抵抗力穩(wěn)定性與什么因素有關(guān)？學(xué)生在討論中，對(duì)這三個(gè)方面有了更為深入的理解。接著，以小組為單位，根據(jù)以上問題提示建構(gòu)概念模型，由于不同學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握情況、理解能力各不同，概念模型的建構(gòu)結(jié)果和完成速度可能差異較大，因此，對(duì)概念模型的建構(gòu)可以采用先小組內(nèi)合作再班級(jí)匯報(bào)的方式，修改和分析概念圖，最后將修改后的概念圖整合在一起，對(duì)原有的核心概念模型進(jìn)行擴(kuò)增，經(jīng)過加工整理，建構(gòu)如圖2所示的綜合概念圖。通過這一過程，學(xué)生對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的知識(shí)點(diǎn)建立起完善的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)這個(gè)過程還拓展了學(xué)生思維。

2.構(gòu)建數(shù)學(xué)模型，深化對(duì)易錯(cuò)知識(shí)的理解

數(shù)學(xué)模型是用字母、數(shù)字及其他數(shù)學(xué)符號(hào)建立起來(lái)的等式或不等式，以及圖表、圖像等描述客觀事物的特征及內(nèi)在特征的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)表達(dá)式[3]。教材中關(guān)于這個(gè)專題有大量的數(shù)學(xué)模型圖，這些模型是對(duì)知識(shí)的高度濃縮，在高三總復(fù)習(xí)中如果能充分利用教材現(xiàn)有的模型圖，則既能讓學(xué)生加深對(duì)知識(shí)的理解，又能達(dá)到縮短復(fù)習(xí)時(shí)間的效果。在本專題中，“能量流動(dòng)”是易錯(cuò)知識(shí)點(diǎn)，又是學(xué)生比較難理解清楚的內(nèi)容，可以通過建構(gòu)數(shù)學(xué)模型突破難點(diǎn)。

在復(fù)習(xí)“能量流動(dòng)”中關(guān)于初級(jí)消費(fèi)者同化量的去路時(shí)，可結(jié)合模式圖（圖3），引導(dǎo)學(xué)生思考：①初級(jí)消費(fèi)者獲得能量的方式是什么，其同化量的去路如果用兩條路徑表示，那么可以如何表示？②呼吸作用消耗的能量屬于用于生長(zhǎng)、發(fā)育繁殖的能量嗎？用于生長(zhǎng)、發(fā)育繁殖的能量有哪些去路？初級(jí)消費(fèi)者的同化量如果用三條路徑表示，可以如何表示？③如果按照定時(shí)定量的分析法，在調(diào)查的這段時(shí)間種群內(nèi)，還有一些個(gè)體并沒有死亡，也沒被下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)攝食，那么，初級(jí)消費(fèi)者的同化量又可以有幾條去路？④初級(jí)消費(fèi)者的糞便量屬于其流向分解者的能量之一嗎，為什么？如果不屬于，那么該算哪個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)的分解量？⑤請(qǐng)你用數(shù)學(xué)表達(dá)方式描述上述概念間的關(guān)系？

學(xué)生自主構(gòu)建以下模型：消費(fèi)者的攝入量=消費(fèi)者的同化量+糞便中的能量；糞便中的能量是上一營(yíng)養(yǎng)級(jí)同化量中的一部分；消費(fèi)者的同化量=呼吸作用消耗量+用于生長(zhǎng)發(fā)育繁殖的能量；消費(fèi)者的同化量=呼吸作用消耗量+進(jìn)入下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量+分解者利用；消費(fèi)者的同化量=呼吸作用消耗量+進(jìn)入下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量+分解者利用+未被利用（定時(shí)情況下）。通過上述數(shù)學(xué)模型的建構(gòu)過程，學(xué)生不僅掌握了建構(gòu)數(shù)學(xué)模型的方法，領(lǐng)悟、歸納出了規(guī)律，還深化了對(duì)易錯(cuò)知識(shí)的理解。

利用模型建構(gòu)可以將知識(shí)具體化、簡(jiǎn)單化、系統(tǒng)化。因此，在高三總復(fù)習(xí)時(shí)，教師應(yīng)該有意識(shí)地利用課本上各種模型、教參書和輔導(dǎo)書中相關(guān)的模型進(jìn)行講解，根據(jù)考試大綱的要求，指導(dǎo)學(xué)生用建模思維進(jìn)行專題復(fù)習(xí)，先自主建構(gòu)模型，將復(fù)雜的生物學(xué)知識(shí)整合為幾個(gè)模型，然后師生共同補(bǔ)充、修改、完善模型，最后結(jié)合習(xí)題，讓學(xué)生運(yùn)用建構(gòu)好的模型解決生物學(xué)問題。由于學(xué)生在建構(gòu)模型的過程中運(yùn)用了不同感官，這樣不僅能加強(qiáng)對(duì)各知識(shí)點(diǎn)之間聯(lián)系的認(rèn)識(shí)，形成較深層次的認(rèn)知分析，還能有效改變學(xué)生的認(rèn)知方式，提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，建模思維和能力得到了進(jìn)一步發(fā)展，對(duì)教學(xué)產(chǎn)生明顯的促進(jìn)作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]朱正威，趙占良.普通高中課程標(biāo)注實(shí)驗(yàn)書《生物3穩(wěn)態(tài)與環(huán)境》教師用書.北京：人民教育出版社，2007，40.

[2]周荷靜.利用模型方法提高“蛋白質(zhì)專題”的復(fù)習(xí)效率.生物學(xué)教學(xué)，2012.37（5）：26-27.

[3]黃偉權(quán).數(shù)學(xué)模型的常見類型和建構(gòu)方法.生物學(xué)教學(xué)，2010.5（8）：20-21.