摘要：隨著生物核心素養(yǎng)的提出，模型和模型構(gòu)建已經(jīng)成為高中生物課堂教學(xué)的重要內(nèi)容之一，本文主要對(duì)如何有效地在高中生物教學(xué)中開(kāi)展模型建構(gòu)進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：模型建構(gòu);有效開(kāi)展;步驟;豐富化

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(guò)抽象的形式來(lái)表達(dá)。模型分三類：物理模型、概念模型、數(shù)學(xué)模型。模型在生物教學(xué)中涉及范圍廣，出現(xiàn)頻率高，教學(xué)地位重要，值得仔細(xì)研究。

那么如何有效地在高中生物教學(xué)中開(kāi)展模型建構(gòu)呢？

一、明確模型建構(gòu)的一般過(guò)程

1.概念模型的建構(gòu)

概念模型是教師在課堂教學(xué)中利用一定的方法使學(xué)生掌握同類事物的共同本質(zhì)屬性過(guò)程，它將繁瑣的知識(shí)系統(tǒng)化，有利于學(xué)生形成完整，清晰，系統(tǒng)，科學(xué)的知識(shí)體系，同時(shí)促進(jìn)學(xué)生的理解與記憶。常常以概念圖，網(wǎng)絡(luò)圖的形式出現(xiàn)。（1）梳理已有的概念，理解概念之間的關(guān)系。（2）畫出初步關(guān)系圖，并建立聯(lián)系。關(guān)系可以用箭頭，虛線和實(shí)線來(lái)表示，包含與被包含的關(guān)系可以用大括號(hào)方式來(lái)體現(xiàn)，專業(yè)術(shù)語(yǔ)名稱可用方框或橢圓形圈起來(lái)。（3）在虛實(shí)線上表明概念之間的關(guān)系，關(guān)系描述力求簡(jiǎn)潔，明了，用詞要恰當(dāng)，一目了然，不能含蓄，正確為首要。（4）對(duì)概念圖做進(jìn)一步的檢查與修正。

2.物理模型的建構(gòu)

以實(shí)物或圖畫形式直觀地表達(dá)認(rèn)識(shí)對(duì)象的特征，這種模型就是物理模型。它能將復(fù)雜的知識(shí)簡(jiǎn)單化，更有利于學(xué)生的理解。以“重組DNA分子的模擬操作”為例來(lái)說(shuō)明：（1）了解重組DNA分子的基本構(gòu)造，DNA分子是由兩條反向平行的脫氧核苷酸雙鏈構(gòu)成的，它有四種堿基是A.T.G.C.（2）制作基本原件，紅色硬紙條上的字母代表目的基因，上有兩個(gè)限制酶切位點(diǎn)，綠色紙條上的字母代表質(zhì)粒環(huán)上的基因序列，上有一個(gè)相同的限制位點(diǎn)，剪刀和透明膠帶。（3）了解各基本原件之間的關(guān)系，剪刀代表限制酶，用來(lái)切割目的基因與質(zhì)粒環(huán)，膠帶代表DNA連接酶，現(xiàn)在我們模擬將目的基因插入質(zhì)粒環(huán)中。（4）按照相互關(guān)系連接基本原件，由于它們遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，所以按照A和T 配對(duì)，G 和T配對(duì)，將其連接在一起，呈現(xiàn)出目的基因—目的基因，目的基因—載體，載體—載體。（5）檢驗(yàn)與修補(bǔ)，目的基因—載體才是我們所需的重組DNA。

3. 數(shù)學(xué)模型的建構(gòu)

數(shù)學(xué)模型是用來(lái)描述一個(gè)系統(tǒng)或它的性質(zhì)的數(shù)學(xué)形式。它是用字母，數(shù)字及其它數(shù)學(xué)符號(hào)建立起來(lái)的等式或不等式以及圖表，圖像，框圖等描述客觀事物的特征及內(nèi)在聯(lián)系的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)表達(dá)式。 構(gòu)建步驟：（1）建模準(zhǔn)備：掌握基因頻率的計(jì)算方法，會(huì)熟練應(yīng)用孟得爾的分離定律。（2）模型假設(shè)：假設(shè)昆蟲的種群足夠大，雌雄個(gè)體間都能自由交配，沒(méi)有遷入遷出，自然選擇不起作用，沒(méi)有突變的發(fā)生。（3）建立模型：在上述條件下，種群的基因頻率和基因型頻率可以世代相傳不發(fā)生變化，保持平衡，叫做哈代-溫伯格定律，也叫遺傳平衡定律。 設(shè)A的基因頻率=p，a的基因頻率=q ，p+q= 1 （ p+q ） 2 = p2 + 2pq + q2 = 1（4）模型檢驗(yàn)：用孟德?tīng)柗蛛x定律，根據(jù)親代基因型頻率計(jì)算配子A和a的比率，再計(jì)算出子一代AA，Aa，aa的基因頻率，如此反復(fù)，推出子二代，子三代，看看基因頻率與基因型頻率是否是世世代代保持不變，最后帶入公式，驗(yàn)證公式是否與計(jì)算結(jié)果相同（5）模型應(yīng)用：找出2014年高考題的第一題，用來(lái)檢測(cè)學(xué)生的掌握情況。

二、基于書本而高于書本

高中生物，教師建構(gòu)模型就是基于書本，而教材設(shè)定的模型多是面向大眾學(xué)生，比較基礎(chǔ)和簡(jiǎn)單，為更好地理解內(nèi)容的本質(zhì)，更好地培養(yǎng)尖子生，教師要對(duì)模型進(jìn)行拔高，完善模型，豐富模型進(jìn)而拓展模型，使學(xué)生更加清晰，深刻理解內(nèi)容。

如選修三《重組DNA分子的模擬操作》這節(jié)課中，我們要對(duì)重組DNA進(jìn)行物理模型的建構(gòu)，書本上所涉及的比較簡(jiǎn)單，最后重組的結(jié)果只是目的基因—目的基因，目的基因—載體，載體—載體這三種，而實(shí)際上錯(cuò)誤方式不止兩種，學(xué)生通過(guò)自己動(dòng)手制作模型，發(fā)現(xiàn)有目的基因自身環(huán)化，載體自身環(huán)化，目的基因—載體反向插入等問(wèn)題出現(xiàn)，如何解決這類問(wèn)題呢，教師可引導(dǎo)學(xué)生用雙酶切法，它能有效地避免自身環(huán)化，相對(duì)成功的概率更高，學(xué)生科通過(guò)再次建構(gòu)，就更加明了。

三、模型建構(gòu)的豐富化

物理模型建構(gòu)材料的多樣化：在高中生物課本中有很多物理模型，比如《細(xì)胞的亞顯微結(jié)構(gòu)》用的材料是畫成的圖片，《DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)》用的材料是別針與塑料片，《真核生物三維結(jié)構(gòu)模型》用的材料是橡皮泥等等，我們?cè)谥笇?dǎo)學(xué)生進(jìn)行模型建構(gòu)的過(guò)程中，如果能有意識(shí)的引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用多樣化的材料進(jìn)行模型構(gòu)建，不僅可以提高學(xué)生的興趣，也可以提高學(xué)生的探究意識(shí)和創(chuàng)新興趣。比如，在構(gòu)建“DNA的雙螺旋模型”中，可以構(gòu)建“人體模型”。

數(shù)學(xué)模型建構(gòu)思維的拓展化：在構(gòu)建數(shù)學(xué)模型的時(shí)候，老師不僅僅指導(dǎo)學(xué)生建立出相關(guān)的曲線圖、方程式等，還應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生對(duì)建立的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行拓展，對(duì)同階段知識(shí)進(jìn)行串聯(lián)，提高學(xué)生的邏輯思維能力。在必修三《種群數(shù)量的變化》中，教師有必要在引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)J和S曲線時(shí)，進(jìn)一步探究增長(zhǎng)速率與增長(zhǎng)率隨時(shí)間的變化，另外，當(dāng)我們把J與S曲線畫在一個(gè)坐標(biāo)圖上，那么兩者之間的差距又是什么？這樣學(xué)生就理解什么是“環(huán)境阻力”，然后教師再加入達(dá)爾文的“生存斗爭(zhēng)”，這有利于知識(shí)的聯(lián)系。

概念模型建構(gòu)內(nèi)容的具體化：高中生物課本上有一些典型的概念模型，比如達(dá)爾文的“自然選擇學(xué)說(shuō)模型”，生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)等。因此，在模型構(gòu)建中我們應(yīng)著眼于課本中那些用大幅篇幅描述的內(nèi)容，去構(gòu)建出清晰的概念模型以助于學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解，幫助學(xué)生找出其中的邏輯順序。

四、同一內(nèi)容模型形式的多樣化構(gòu)建

高中生物，很多知識(shí)抽象，艱澀難懂，模型建構(gòu)能有效輔助學(xué)生理解實(shí)質(zhì)，有的內(nèi)容并不拘泥于某一種形式的模型建構(gòu)，有的即便是建構(gòu)了一種類型，形式也是大為不同，那么輔助學(xué)生建構(gòu)多樣化的模型，也可以增長(zhǎng)見(jiàn)識(shí)，開(kāi)拓視野。如種間關(guān)系這塊內(nèi)容，我們要建構(gòu)捕食者與被捕食者的種群數(shù)量隨時(shí)間的變化曲線，這是數(shù)學(xué)模型，我們也可以用大小圈與箭頭來(lái)建構(gòu)概念模型，再者，關(guān)于此處知識(shí)，即便是建構(gòu)數(shù)學(xué)模型，建構(gòu)的形式內(nèi)容上也是千差萬(wàn)別的，如圖甲和乙所示，均是描述捕食關(guān)系的數(shù)學(xué)模型，模型千變?nèi)f化，只有你用心學(xué)習(xí)，便不足為懼。

最后，模型建構(gòu)能豐富課堂教學(xué)，調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，教師應(yīng)充分掌握教學(xué)目標(biāo)，并與運(yùn)用模型建構(gòu)相匹配，才能更好地駕馭課堂，多用才能熟用精用。

參考文獻(xiàn)

1 淺談模型建構(gòu)在高中生物學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用 尹虎軍 期刊論文 《中學(xué)生物學(xué)》 2017-05

2. 淺談高中生物課堂教學(xué)中模型構(gòu)建的運(yùn)用策略 郭智 期刊論文 《新課程·下旬》 2018-09

姚夢(mèng)潔?河南省許昌高中