王新齊

[摘 要]模型作為一種認(rèn)識手段和思維方式，是科學(xué)認(rèn)識過程中抽象化與具體化的辯證統(tǒng)一。它在生物教學(xué)中發(fā)揮著不可替代的作用。了解和掌握模型的作用，可促進(jìn)生物教師有效開展生物教學(xué)。

[關(guān)鍵詞]高中生物 模型 構(gòu)建 作用

模型是人們按照特定的科學(xué)研究目的，在一定的假設(shè)條件下，再現(xiàn)原型客體某種本質(zhì)特征（如結(jié)構(gòu)特性、功能、關(guān)系、過程等）的物質(zhì)形式或思維形式的類似物。模型的形式主要分為物理模型、數(shù)學(xué)模型和概念模型三種。模型作為一種認(rèn)識手段和思維方式，是科學(xué)認(rèn)識過程中抽象化與具體化的辯證統(tǒng)一。而聯(lián)系生物教學(xué)，高中生物模型可以使生物學(xué)知識直觀化、形象化、系統(tǒng)化、數(shù)學(xué)化，在教學(xué)中發(fā)揮著不可替代的作用。

一、模型使生物微觀領(lǐng)域的形態(tài)結(jié)構(gòu)宏觀化

生物新教材以《分子與細(xì)胞》開篇，但是細(xì)胞的形態(tài)結(jié)構(gòu)屬于微觀領(lǐng)域知識，學(xué)生看不見、摸不著。傳統(tǒng)的教法設(shè)置是利用課本的圖片、掛圖進(jìn)行講授，方法陳舊，模式單一。且一方面教學(xué)成效小，另一方面也滿足不了高中生旺盛的求知欲，容易造成學(xué)生在學(xué)習(xí)之初就喪失興趣。教材在恰當(dāng)?shù)臅r(shí)期和環(huán)境下安排了“真核細(xì)胞三維結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建”，適時(shí)地扭轉(zhuǎn)了這一困境。“真核細(xì)胞三維結(jié)構(gòu)模型”是物理模型，它借助具體的實(shí)物或圖畫等形象化的手段直觀地表達(dá)認(rèn)識對象的特征。它的特點(diǎn)就是能使微觀結(jié)構(gòu)宏觀化、直觀化。當(dāng)真核細(xì)胞模型憑借學(xué)生之手活靈活現(xiàn)地展示在眼前時(shí)，鮮艷的色彩，形態(tài)各異的細(xì)胞器，沖擊著大家的視覺，教師再用語言描述細(xì)胞各部分結(jié)構(gòu)的功能，學(xué)生便可深刻理解真核細(xì)胞。采用這樣的手段和方法，既讓學(xué)生通過“動手、動眼、動腦”積極主動地參與到了教學(xué)活動中，充當(dāng)了課堂教學(xué)的主體，又滿足了他們的求知欲與成就感。

二、模型能讓生物生理活動真正的“動”起來

生物個(gè)體及細(xì)胞的生理活動也是教學(xué)的主要內(nèi)容，例如細(xì)胞分裂、細(xì)胞衰老、生物生殖與發(fā)育等知識，這些活動都是動態(tài)的、連續(xù)的。一直以來，教學(xué)都是將變化過程分為幾個(gè)步驟分別講述，再通過歸納、分析將每一步串在一起，組建成整體，但教學(xué)效果往往是教師“蒼白無力”地講解，換來的卻是學(xué)生的“一頭霧水”。模型的構(gòu)建能讓這些生理活動“動”起來。例如，“減數(shù)分裂”是生物體形成生殖細(xì)胞的重要過程，染色體變化是其中的重難點(diǎn)。制作“減數(shù)分裂中染色體變化的模型”可模擬染色體在減數(shù)分裂中的動態(tài)變化過程：用橡皮泥做成“染色體”，通過兩個(gè)學(xué)生配合，一步步完成同源染色體的聯(lián)會、同源染色體的分離、非同源染色體的自由組合、姐妹染色單體的分離。這樣巧妙的模型設(shè)計(jì)，使得染色體在真正意義上“動”了起來，并且也展現(xiàn)出減數(shù)分裂的連續(xù)過程，可以使學(xué)生深刻地理解染色體、染色單體、DNA在減數(shù)分裂中的行為變化和數(shù)目變化特點(diǎn)，還可以利用模型聯(lián)系“有絲分裂”，指出二者的區(qū)別，本節(jié)的重難點(diǎn)也就迎刃而解。

三、模型可使生物理論知識系統(tǒng)化

掌握概念和理論是生物教學(xué)過程的中心環(huán)節(jié)。生物學(xué)概念和理論屬理性認(rèn)識，從內(nèi)容上看包含細(xì)胞——個(gè)體——種群——群落——生態(tài)系統(tǒng);形態(tài)結(jié)構(gòu)——生理功能;個(gè)體生命——生物進(jìn)化等，概念多，容量大，跨度大。學(xué)生要在短短的兩年時(shí)間里學(xué)習(xí)大量的生物學(xué)知識，而這些知識又主要來自于間接經(jīng)驗(yàn)，以致印象不深，易于遺忘，常常是“學(xué)前忘后，前后混淆”。因而，在教學(xué)中教師必須用多種方法來實(shí)現(xiàn)知識的系統(tǒng)化。概念模型就可擔(dān)當(dāng)此任，它采用文字、箭頭、方框等形式把各知識點(diǎn)的關(guān)系連通貫穿在一起，有助于使知識系統(tǒng)化。例如，“體內(nèi)細(xì)胞與外界環(huán)境進(jìn)行物質(zhì)交換的過程”是一個(gè)抽象又瑣碎的問題，一般的講解難以在學(xué)生的腦海中留下深刻的印象。學(xué)生們往往在課上聽懂了，但課下卻容易忘記，涉及此知識點(diǎn)的考核中?！皝G三落四”。在新教材的“技能訓(xùn)練”活動中讓可學(xué)生們課后制作“物質(zhì)交換過程”模型，它可將與物質(zhì)交換有關(guān)的多個(gè)內(nèi)容組建在一起：內(nèi)環(huán)境將組織細(xì)胞和體外環(huán)境搭建起了溝通的橋梁，是實(shí)現(xiàn)物質(zhì)交換的中心樞紐，圍繞此樞紐的有消化、呼吸，循環(huán)、泌尿系統(tǒng);消化系統(tǒng)參與固態(tài)營養(yǎng)物質(zhì)的消化與吸收、呼吸系統(tǒng)則與氧氣、二氧化碳?xì)鈶B(tài)物質(zhì)相關(guān)，循環(huán)系統(tǒng)擔(dān)負(fù)運(yùn)輸作用，泌尿系統(tǒng)排除代謝廢物，各司其職，又緊密聯(lián)系。

四、模型讓生物學(xué)滲透著“數(shù)學(xué)美”，實(shí)現(xiàn)了與數(shù)學(xué)的完美結(jié)合

數(shù)學(xué)是基礎(chǔ)的自然科學(xué)，應(yīng)用于各領(lǐng)域。數(shù)學(xué)方法的介入使我們對生物界有了更多的認(rèn)識，孟德爾遺傳定律就是應(yīng)用數(shù)學(xué)方法的光輝范例。數(shù)學(xué)模型在生物教學(xué)中也越來越表現(xiàn)出強(qiáng)大的生命力：它通過建立可以表述生命系統(tǒng)發(fā)展?fàn)顩r的數(shù)學(xué)系統(tǒng)，對生命現(xiàn)象進(jìn)行量化，以數(shù)量關(guān)系描述生命現(xiàn)象，再用邏輯推理、求解和運(yùn)算達(dá)到對生命現(xiàn)象進(jìn)行研究的目的。而數(shù)學(xué)模型的表達(dá)形式一旦建立，就蘊(yùn)含了生物學(xué)意義，可利用數(shù)學(xué)規(guī)律解決生物學(xué)問題。

由此可見，建立模型在高中生物教學(xué)中是很重要的方法和能力，教師在生物教學(xué)中運(yùn)用模型方法，不僅便于分析和解決有關(guān)生物學(xué)問題，而且能有效地提高學(xué)生的生物學(xué)習(xí)興趣和生物科學(xué)素質(zhì)。