陳亞羨

【摘 要】在高中生物教材中，概念教學占有重要地位，搞好生物概念教學是提高教學質量的根本。如何使學生準確、深刻地理解概念，掌握概念呢？通過物理模型、概念模型、數(shù)學模型的構建來促進高中生物概念的教學。

【關鍵詞】模型方法；高中生物；概念教學

1.研究背景

在《普通高中生物學課程標準（2017版）》中指出：“通過探究性學習活動或完成工程學任務，加深對生物學概念的理解，提升應用知識的能力?！备咧猩飳W課程標準研制項目的負責人——北師大科學教育研究中心主任劉恩山教授，在解讀新版課標時指出：模型建模、科學論證是發(fā)展學生理性思維的有效手段，需要老師們滲透到每一節(jié)課堂教學中。

概念的形成過程首先要基于事實，它是由事實而逐漸歸納所產(chǎn)生的反應事物一般的本質特征。必修教材中“資料分析”這部分內容往往是由一些科學實驗得出的事實性知識，由這些事實性知識自然而然形成的往往是生物學的重要概念。例如：必修1第3章第3節(jié)由資料分析得出細胞核控制著細胞的代謝和遺傳，必修2第3章第4節(jié)的資料分析得出基因是有遺傳效應的DNA片段。但還有一些概念本身比較抽象、過程復雜、不容易理解和掌握，比如：有絲分裂、減數(shù)分裂、基因的表達（轉錄、翻譯）、DNA雙螺旋結構等。利用模型方法構建這些抽象概念的形成過程，有利于理解概念的內涵，值得探討和研究。

2.什么是模型方法

模型方法就是把研究對象（原型）的一些次要的細節(jié)、非本質的聯(lián)系舍去、從而以簡化和理想化的形式去再現(xiàn)原型的各種復雜結構、功能和聯(lián)系的一種科學方法。模型方法具有可對事過境遷的自然現(xiàn)象進行研究，將自然現(xiàn)象放大或縮小等優(yōu)點。

生物學通常構建的模型有3種：物理模型、概念模型、數(shù)學模型。物理模型是以實物或圖畫形式直觀地表達認識對象的特征，常用來代表非常龐大或者及其微小事物的三維結構，如：細胞的亞顯微結構、DNA分子的雙螺旋結構、生物膜的流動鑲嵌模型等。概念模型一般用描述性文字表達抽象的過程，使學生建立某些流程，概念模型大多以概念圖的形式出現(xiàn)。數(shù)學模型就是為了某種目的，用字母、數(shù)學及其它數(shù)學符號建立起來的等式或不等式以及圖表、圖像、框圖等描述客觀實物的特征及其內在聯(lián)系的數(shù)學結構表達式。如：“J”“S”型種群數(shù)量變化曲線。

3.模型方法在高中生物概念教學中的應用

3.1物理模型在高中生物概念教學中的應用

首先，學生剛接觸生物學某一方面知識，經(jīng)常會面臨需要記住大量概念，理解概念間的內在關系等諸多困難。比如：學習細胞結構時，比較植物細胞與動物細胞在結構上有哪些相同點和不同點？細胞膜的結構特點是什么？DNA分子結構有何特點？這些概念通過學生自主閱讀教材、教師講解進行學習。有些中學實驗室可以完成的實驗如觀察植物細胞與動物細胞的結構，但也僅限于光學顯微結構，沒有辦法觀察亞顯微結構，所以學生對這些概念的感性認識不夠，理解不深刻。針對這些問題，可以組織學生自己動手制作各種模型，增進對所學知識的理解和運用。例如：我們組織學生在課外時間嘗試利用身邊的簡易材料制作動物、植物細胞的三維結構模型，制作生物膜模型，制作DNA分子結構模型等，所需材料全部自選，隨后進行展示評比。由于目標明確，學生的積極性高，充分調動想象力和創(chuàng)造力，能使一個個原本抽象、微觀的概念變得栩栩如生。通過構建物理模型幫助學生認識事物原貌，有助于學生從整體上理解、記憶相關概念的內涵。

其次，在過程比較復雜的概念教學中，構建具體過程的物理模型可以加深學生對復雜過程中核心內容的理解，在一定程度上可以促進概念教學。例如：在學習基因表達時，翻譯的過程、密碼子、反密碼子、起始密碼、終止密碼、mRNA、tRNA等這些概念也是容易混淆的，通過構建物理模型，演示翻譯的動態(tài)過程使這幾個概念之間的關系更加清晰。具體做法如下：參照課本，課前用卡紙剪出核糖體、轉運RNA若干個，長紙條代表mRNA，上面寫上RNA的四種堿基，mRNA前面有起始密碼AUG，后面有終止密碼UGA。在學會查密碼子表的基礎上，引導學生分小組用自制的模型演示翻譯的過程，然后請學生代表上黑板演示并講解過程。最后請學生代表小結翻譯的場所、條件、產(chǎn)物、遵循的原則、遺傳信息流動的方向。

3.2數(shù)學模型在高中生物概念教學中的應用

在生物學中由于概念繁多，有些概念之間相似易混，難以區(qū)別。用數(shù)學上的等式或建立坐標、曲線等圖像可以使其變得更具體。用坐標圖像表達自變量與因變量之間的關系，體現(xiàn)知識間內在的邏輯關系，便于學生的理解和掌握。例如：學習減數(shù)分裂這個核心概念時，必然會涉及到以下的一些概念：同源染色體、四分體、染色單體、DNA分子數(shù)、染色體數(shù)等，對這幾個概念辨析后，進一步提出問題：它們之間是什么關系呢？用數(shù)學等式的方式體現(xiàn)：1個四分體=1對同源染色體=4條染色單體=2條染色體=4個DNA分子。減數(shù)分裂過程中DNA分子數(shù)、染色體數(shù)又是如何變化的呢？在明確染色體復制前后染色體數(shù)目不變，DNA分子數(shù)加倍的基礎上，根據(jù)減數(shù)第一次分裂、減數(shù)第二次分裂過程中染色體行為的變化規(guī)律，計算出各個時期的染色體數(shù)和DNA分子數(shù)，用曲線圖直觀形象地展示出來：

圖中橫坐標表示時間，縱坐標表示DNA含量或染色體數(shù)目，在準確判斷出①曲線代表DNA分子數(shù)，②曲線代表染色體數(shù)后，要求學生說出a、b、c、d所代表的細胞名稱。通過構建數(shù)學模型，進一步理解減數(shù)分裂這個概念的內涵和外延。

3.3概念模型在在高中生物概念教學中的應用

我們在平時的教學過程中經(jīng)常會遇到學生提出這樣的問題：“生物學應該怎樣學，那么多的概念如何記？”學生產(chǎn)生這樣的困惑，原因之一是他們把概念一個個孤立起來，以為只要死記硬背就行。學生已經(jīng)獲得并建立了一個個零碎的概念，缺乏的是怎樣把一組相關的概念聯(lián)系起來，構建以大概念、重要概念為核心的概念體系。所以，概念模型方法往往在復習課中應用比較多，因此，在各類復習課中，教師要善于引導學生根據(jù)事物的本質特征及內在聯(lián)系，構建一些概念模型有助于理解生物知識間的聯(lián)系，幫助學生復習以前的概念、梳理和連貫新舊知識，建立良好的知識結構。例如：進行章復習時，充分利用教材每章自我檢測中的題目：畫概念圖。指導學生畫概念圖也應遵循由易到難的原則：可以先呈現(xiàn)留有部分空格的概念圖，學生的水平越高，空格就越多，需要連接的概念就越多。章檢測的概念圖就是以這樣的形式出現(xiàn)。當然，教師也可以呈現(xiàn)包含部分錯誤的完整概念圖，讓學生在改錯中學習知識，避免了學生自己構圖帶來的認知負擔。而學生要發(fā)現(xiàn)和改正概念圖中的錯誤，就必須認真分析整個概念圖，思考哪兒有錯。這避免了直接呈現(xiàn)“標準”概念圖帶來的被動學習。

將概念圖這一認知工具應用到生物學復習中，讓學生繪制概念圖，他們可主動參與知識的回顧與提煉過程，整合新舊知識，建構知識網(wǎng)絡，濃縮知識結構，達到靈活遷移知識的目的。

【參考文獻】

[1] 中華人民共和國教育部.普通高中生物學課程標準（2017版）[M].北京：人民教育出版社，2017

[2]鄭淵方，廖伯琴，王姍.探究式教學的模型建構探討[J].學科教育，2001（05）

[3]薛曉華.利用模型構建促進高中生物概念教學的實踐研究[D].北京師范大學，2012