本站原创摘 要：中学生物学的教学应努力将模型方法应用于课堂教学之中,以提高学生的科学素养和科学探究能力.构建生物学模型有助于学生系统地、完整地学习和理解新知识,同时有助于学生运用生物学模型去解决生物学问题.
关 键 词：高中生物教学；模型；方法应用
在多年的高中生物教学中,经常会遇到学生提出这样的问题：“生物学应该怎样学,那么多的概念如何记?”“为什么生物学知识总是显得那么琐碎、零乱,不像数学、物理等科目那样有规律可循?”“我将概念和原理背得滚瓜烂熟,为什么到做题时还不会用?”
笔者认为,产生这些问题的原因之一是我们在教学的过程中忽略了生物学模型的存在,忽视了教给学生运用模型方法去理解生物学的概念,运用生物学原理,培养生物学能力.
一、问题的提出
在现代生物科学研究中,模型方法被广泛运用,DNA双螺旋结构模型的成功就是一个范例.在生物科学学习中,模型提供观念和印象.认知心理学认为,人的知识经验既包括概念系统,又包括表象.前者有概念、原理、规律、理论,后者的成分包含观念和印象.当代不少学者都主张把表象看做一种符号要素,与语言等其他符号要素一样具有抽象、概括、组合和再组合的功能,因而能构成思维的操作.因此,中学生物学教学的教学应努力将模型方法应用于课堂教学之中,以提高学生的科学素养和科学探究能力.笔者多年的生物学教学实践证明,构建生物学模型有助于学生系统地、完整地学习和理解新知识,同时有助于学生运用生物学模型去解决生物学问题.
二、模型和模型方法在教学中应用的实践
1.新授课中,应尽可能运用实物、标本、图片、模式图等实物模型或具象模型.
“形象大于思维”,新授课中,学生刚接触生物学某一方面知识,就会面临尽快记住大量概念,理解概念间的内在关系等诸多困难.出示模型既体现生物学学科特点,同时可以帮助学生认识事物原貌,有助于学生记忆、整理、理解和运用所学知识.高中生物教材中可向学生展示的模型大约有100个左右.比如有关细胞方面的模型就有：
围绕模型组织教学更有利于学生掌握核心概念,理解重点知识,建立知识联系.如图1是单抗制备模型,通过对模型的讲解,学生不但轻松了解骨髓瘤细胞、效应B淋巴细胞、杂交瘤细胞、细胞培养等概念,而且很快领会了单克隆抗体的制备过程.总之,以模型形式教学能更好地阐明生命活动规律,符合学生的认知规律,也有助于学生的记忆与理解,避免琐碎感和杂乱感.
2.复习课中,根据事物的本质特征及内在联系,构建一些抽象模型有助于理解生物知识间的联系,做到融会贯通、牵一发而动全身的效果.
生命运动是自然界中最复杂的运动形式,模型有助于学生真正理解组成模型的各元素之间既是普遍联系的,又是对立统一的矛盾复合体.如图2：以“细胞”为核心概念以辐射的方式将“细胞的化学组成”、“细胞的结构和功能”、“细胞的分化、癌变和衰老”、“细胞的增殖”及“细胞工程”等内容有机地组织在一起,以一个抽象模型的形式开展教学,可以帮助学生认识细胞这一概念的实质,将相关知识点有机地联系起来,实现对细胞相关知识全方位、多角度的认识.
学生对高二教材中有关高等动植物的有性生殖过程、个体发育过程感觉头疼,因为课本中对这些知识是分散在几节内容中讲的,因为概念多,过程复杂,学生很难构建一个完整、连续的印象.很多概念间有些相似,稍不注意,就会张冠李戴,如：“极体”与“极核”,“胚柄”与“胚根”,“囊胚”与“胚囊”等.如图3和图4采用了过程抽象模型分别显示高等植物和高等动物的一生.遵循事物发展的顺序,以一条主线将一系列知识点象珠子一样贯穿起来.使学生从总体上把握住这些知识.有效地掌握了知识点之间的联系与区别.收到了很好的效果.3.习题课中,应帮助学生学会运用熟悉的模型去解题,或根据题干所提供的条件主动构建模型解题.例如,“设计并制作生态瓶”制作的是一个活体实物模型,运用这个模型进行的是对生态系统运行的模拟实验.在科学研究中,有时受客观条件的限制,不能对某些自然现象进行直接实验,这时就要人为地创造一定的条件和因素,就本题来说,一方面需要对生态瓶的组成成分、结构、环境、性能等做分析,另一方面需要对系统的能量转换和物质流动状态及其调控做分析.这对学生深入理解生态系统的结构、生态系统中的物质循环和能量流动的基本规律及其应用、生态系统中的信息传递、生态系统的稳定性等,无疑具有重要的教育价值.模型方法解题,有助于学生展开思维,迅速把握题目的已知和未知条件.有助于学生看清题目所要考的核心知识,对题目进行归类,能举一反三,而不致于陷入题海之中产生无助感.如：（2003高考题）小麦品种是纯合体,生产上用种子繁殖,现要选育矮杆（aa）、抗病（BB）的小麦新品种；马铃薯品种是杂合体（有一对基因杂合即可称为杂合体）,生产上通常用块茎繁殖,现要选育黄肉（Yy）、抗病（Rr）的马铃薯新品种.请分别设计小麦品种间杂交育种程序,以及马铃薯品种间杂交育种程序.要求用遗传图解表示并加以说明（写出包括亲本在内的前三代即可）.此题难点就在要求学生自己去构建符合解题要求的亲本杂交组合模型上!只要读懂题意,是不难写出亲本组合类型的.小麦：第一代（P）：AABB×aabb马钤薯：yyRr×Yyrr亲本杂交.
通过数学方法建模,则可以定量地分析生物学问题,训练学生运用数学这门工具学科的意识,培养学生,识图能力及图文转换的能力,对生命现象的空间关系和数量关系进行描述、分析和计算.例如,以条形图、曲线图、统计图等来表现某一生命现象的统计数字大小及其变化,这在生物课程中已广泛应用.如某生物个体的生长曲线、细胞分裂过程中DNA数量变化曲线等.概率计算在遗传分析中运用广泛.熟悉统计学的加法原理、乘法原理就可以解决大部分遗传计算题.还有运用排列组合和数学归纳法等数学模型解题,如由4种氨基酸最多能形成几种不同的三肽?必须用排列组合思想来解决.又如：Aa连续自交n次后,AA占Fn的比为多少?则需用数学规纳法思想来解决.
总之,生物学是研究生命现象和生命活动规律的一门科学.因此用模型来描述生命现象,有助于学生从总体上去认识生命的原貌,把握生命的本质特征.用建模的办法来反映生命活动的规律,则其规律更容易被学生接受,起到事半功倍的效果.因此,生物学课堂教学中应突出生物学科的特色,课堂中多出示模型来解释生物学事实,多运用模型方法解决有关生物学问题,从而提高课堂效益,发展学生思维,提高学生能力.