浅谈高中生物模型建构教学

实验高级中学  刘小明

在高中生物教学中，越来越多的教师发现对于某些内容的教学很难让学生接受并记忆深刻。例如，在DNA分子结构的教学中，虽然教师已经详细讲解了DNA分子的结构特征，但是让学生在黑板上板书时还会出现这样或那样的错误，考试时也不能轻松应对。而让学生使用纸片或铁丝、木棒和橡皮泥亲手制作的模型后，学生对DNA分子的平面或空间结构就有了直观的认识，记忆也变得深刻了。可见模型教学在高中生物教学中的作用不可低估。

一、模型的概念及种类

梁佩昕关于模型的定义是指将真实世界中存在的原型，按人们要求的比例、仿真度、取舍度、取整度等，制作成的实物样品。供原型的相关人士（所有者、管理者、研究学习者、观赏收藏者、潜在购买者等）在相对舒适的环境（展览场所、研究场所、会议场所等）中使用（研究、观赏、学习等），解决原型过大、过小、过于昂贵或使用不便等问题，在一定程度上起到替代原型的作用。

模型可以取各种不同的形式，不存在统一的分类原则。按照模型的表现形式可以分为物理模型、概念模型、数学模型、结构模型和仿真模型等。

在人教版高中生物教材中主要介绍了物理模型、概念模型和数学模型三种模型。在生物教学过程中通常会将一些细胞结构、细胞器结构等微观结构利用模型使其宏观化，像这种以实物或图画形式直观在表达认识对象的特征，这种模型就是物理模型。而在讲述性状分离过程时对性状分离过程的模拟模型以及中心法则、基因概念等，像这种利用通过抽象思维构建的反映原型某些方面的本质属性的概念来进行研究的模型属于概念模型。还有在描述减数分裂过程中DNA、染色体、染色单体、四分体数量变化曲线图，肽链数=脱去的水分子数=氨基酸数－肽链数关系式等，像这种用符号、公式、图像等数学语言表现生物学现象、特征和状况的模型属于数学模型。

二、课堂教学中生物模型的应用

1在新授课中的应用

在新授课中应用生物模型能够更好地让学生把握生物原型的本质特征。如利用叶绿体的模型，可以更直观地理解叶绿体的结构特点，也可以直接看到其双层膜结构、基粒等结构，而基粒的绿色表示能够说明里面含有色素。比利用板书画出叶绿体的结构更加容易让学生理解和接受。

又如，利用橡皮泥制作物质跨膜运输模型，学生在制作过程中就复习了细胞膜的相关知识，特别是在制作主动运输过程中的能量供应时，为后面要学习的细胞呼吸作了很好的铺垫。

学生在通过观察或者亲自动手制作模型的过程中，对生物原型的本质特征的理解是深刻的，同时发现，亲自动手制作模型与观察模型相比较，学生对亲自动手制作过的模型的印象记忆更持久。

2.在复习课中的应用

复习课的质量是否高效，重点在于教师是否能够有效地归纳和总结已授课程。在复习课上，依据知识的内在联系构建抽象模型能够有效地归纳和总结已授课程目标。这样构建出的抽象模型能够有效地帮助学生把握知识之间的内在联系，达到融会贯通的学习效果。

例如，在复习分泌蛋白的合成、运输和分泌时，可以在复习完相关知识点时指导学生进行模型的建构。过程如下：第一步，5名学生用左手和右手分别代表氨基与羧基模拟氨基酸在核糖体（需要2名学生面对面将双手握紧举起）上的脱水缩合过程（此处复习了氨基酸的结构通式、翻译过程及多肽链的形成）。第二步，5名学生手拉手地形成多肽链进入由10名学生模拟的内质网内模拟在内质网内的加工（5名学生在内质网内变成具有一定空间结构的蛋白质，）。第三步，由组成内质网的相邻5名学生包围蛋白质形成“囊泡”向由5名学生组成的高尔基体运动，并与组成高尔基体的学生发生“膜融合”。第四步，蛋白质在高尔基体内进行进一步的修饰加工，然后由高尔基体上的相邻5名学生包围蛋白质形成“囊泡”向由5名学生组成的细胞膜运动，并与组成细胞膜的学生发生“膜融合”将蛋白质分泌到细胞外。在分泌蛋白的合成、加工和运输过程中所需要的能量提供者——线粒体可由教师扮演，以便正确指挥整个模拟过程。

3.在习题课中的应用

在习题课中，我们也会发现一些题目限于客观条件，而无法直接用实验的方法来认识问题。所以需要培养学生解决不同问题的方法，拓展学生的思维。这时数学模型在解决一些题目时就能起到非常重要的作用。例如，在计算两对或多对相对性状遗传中后代的某种基因型或表现型的概率等，就可以用数学模型进行解决。

生物模型建构过程有助于培养学生的思维能力、观察能力、创造能力、合作能力、交流能力等。而生物模型也使学生能够抽象出被研究对象的本质特征，舍去很多次要的细节和非本质的属性，把要研究的对象或问题简化或明确化，并制定出解决问题的程序，从而充分发挥思维的能动作用，达到认识原型的目的。总之，无论构建的是何种模型，都离不开严密的思维和科学的探究精神，也是小组学习、合作学习的一种体现。