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高中生物教学中的模型建构

取得了良好的效果。

2.图画物理模型的构建提升了识图水平
实物物理模型在大小、色彩、视觉等方面有着一定的局限性,在日常教学中使用不是很广,但是以图画形式构建物理模型则相当普遍,如呼吸作用和光合作用、转录与翻译、噬菌体侵染细菌等过程模型、各种细胞器结构的静态模型、人体细胞与外界环境的物质交换模型等。

通过多次这样的物理模型的构建,学生养成了一种思维习惯,凡遇抽象的结构或过程,都会尝试用简易的图画协助理解、思考。

而且,在高中生物中,识图水平极为重要。

图表是生物科学研究成果的一种重要表现形式,所以在生物高考中注重考查学生读图、识图、析图和绘图的水平。

平时的学习中养成了构建图形这种良好的习惯之后,考试中对图形题也更胸有成竹了。

二、概念模型
概念模型是指以文字表述来抽象概括出事物的本质特征的模型。

我们很多学生都存有这样的问题:课本中的单个知识点都掌握得很好,但是在做综合题时总有很多的“想不到”,究其原因是不能迅速地把相关知识联系起来,而构建概念模型能够改变这个状况。

1.构建概念模型,整合零碎知识
学完必修1第3章后,我利用学案中事先设计好的框架,让学生构建了概念模型,将课本中第3章的第1节、第4章第1节、第2节、第3节的内容整合在一起,使零碎的知识完整化。

模型如下:
构建这样的概念模型,有利于学生对某个单元、某个模块知识实行加工、理解、储存,全面系统地掌握和记忆知识要点,有利于学生形成完整、清晰、系统、科学的知识体系,同时也促动了学生感知、记忆、想象水平的发展。

〔2〕内环境的成分和理化性质、分泌蛋白的合成运输加工和分泌、生物膜在结构与功能上的联系等等,很多方面的知识要点都能够通过构建这样的概念模型,使学生更系统地掌握、理解生物学知识。

2.构建概念模型,简化复杂知识
血糖调节是高中生物教材中一个重要的知识,而且与人体健康有密切的联系,但是这个内容既“看不见,摸不着”,又极为复杂。

故而教材中安排了一个模型建构活动:“建立血糖调节的模型”,意在引导学生通过这个探究活动,更好地理解人体内是如何对血糖含量实行调节的,并在此基础上理解体内激素如何对生命活动实行调节;同时,也力图引导学生初步了解建构概念模型的基本方法和意义。

当前看到的很多教学设计和案例中,绝大部分把主要的精力放在模拟活动上。

事实上,学生所做的模拟活动之后,再根据在活动中的体验,构建图解式概念模型才是本活动的重中之重。

也就是说,模拟活动旨在通过形象化展示肉眼看不见的过程,但这不是根本目的,在形象化的基础上再高度抽象出这个调节过程的本质才是关键。

因为上述原因,课前,小组长和我一起制作了“糖卡”、“胰岛素卡”、“胰高血糖素卡“。

课上,投影胰岛,示胰岛A细胞和胰岛B细胞,说明它们所分泌的激素及作用之后,我问到:“胰岛素和胰高血糖素是如何调节血糖的平衡的呢?”学生带着问题阅读课本“建立血糖调节的模型”的活动介绍,然后请一组同学示范活动方法,接着全班同学分组实行活动,依次探究饭后半小时及运动时机体该怎样做才能恢复正常血糖水平,并用卡片实行操作。

通过构建动态的物理模型,学生再根据在活动中的体验,构建出了图解式概念模型,通过各组代表交流最后归纳如下:
通过主动参与模拟活动,亲自构建概念模型,学生对血糖的调节有了更深的理解。

利用这个概念模型,学生学会了分析一些生理现象:马拉松运动中,胰岛是怎样实行分泌调节的?饭后胰岛又是怎样实行分泌调节的?当身体不能产生充足的胰岛素时,将会发生什么情况?当身体
产生的胰岛素过多时,又会怎样?健康人和糖尿病人同时口服葡萄糖,随后一段时间内两人血糖含量如何变化?
三大营养物质代谢及其关系、体温调节、水和无机盐平衡、免疫调节、生态系统的能量流动等等都能够用简明扼要的概念模型归纳。

通过概念模型,将复杂的生理过程简化,不但有利于同学们识记,还能培养分析、综合、概括的思维水平,学会把看似复杂的知识实行整理,找到相关知识的联系,提升灵活使用知识的水平。

这样高考中做常见的图形、图表题时,也不会再战战兢兢了。

三、数学模型
数学模型是根据具体情景,抽象出数学规律,并用公式或图表的形式表达。

数学模型是联系实际问题与数学的桥梁,具有解释、判断、预测等重要功能。

在科学研究中,数学模型是发现问题、解决问题和探索新规律的有效途径之一。

引导学生建构数学模型,有利于培养学生透过现象揭示本质的洞察水平;同时,通过科学与数学的整合,有利于培养学生简约、严密的思维品质。

1.构建数学模型,辨析易混知识
高中生物学中概念多,学生易混淆。

用适当的数学模型能够协助学生理清概念。

如减数分裂中同源染色体、四分体、染色体等之间的关系就能够用数学模型来表示:1个四分体=1对同源染色体=2条联会的染色体=4条染色单体=4个DNA分子=8条脱氧核苷酸链,学生通过构建这样的数学模型,很容易地掌握了这几个极易混淆的概念。

再如,DNA经n次复制所需游离的某种脱氧核苷酸数和第n次复制所需游离的某种脱氧核苷酸数的区别,学生常常混淆不清。

课上,通过图解分析,师生一起构建了数学模型:n次复制所需游离的某种脱氧核苷酸数=(2n-1)m (注:m为1个DNA分子所含某种脱氧核苷酸数和第n次复制所需游离的某种脱氧核苷酸数
=2n-1m,难题立即迎刃而解。

2.构建数学模型,化解重难点
有丝分裂、减数分裂均是微观的变化,虽然我们常用flash动态地展出整个过程,让学生体会细胞分裂过程中的变化特点,但是对于染色体、DNA的变化规律,学生总是觉得很难领悟。

学习有丝分裂时,我就先引导学生构建表格式数学模型,然后转化成直观地坐标曲线,最后再让学生把染色体与DNA的变化曲线集合在一张坐标图上,让学生归纳后加以比较,掌握染色体和DNA变化规律的特点和区别,从而化解难点。

减数分裂的学习时,我用了同样的方法,很快突破了难点。

为了让学生更好地理解有丝分裂与减数分裂过程中染色体、DNA变化的差异,我还设计了这样一个情境:某精原细胞经一次减数分裂后产生的一个精子顺利地与一个卵细胞发生了受精作用,形成的受精卵经过了一次有丝分裂,请你画出这个过程中的染色体、DNA变化曲线。

于是,学生尝试着把两个分裂过程的染色体、DNA变化规律图整合在一起,通过比较分析,更深刻地理解掌握了难点。

生物学中很多的难点能够通过这样的数学模型来化解,如酵母菌呼吸作用过程中随氧浓度变化所释放的CO2与吸收的O2之间的变化特点、恒定温度条件下测某植物随光照强度变化所释放O2或吸收的CO2、种群的“J”型增长与“S”型增长、单因子因素与多因子因素对光合作用的影响……
通过构建数学模型,有利于学生对知识的理解和掌握,也使学生理解到在生物学中有很多现象和规律能够用数学语言来表示,很好地培养了学生的逻辑思维水平。

通过建构模型能够使生命现象或过程得到简化、纯化,对生物系统的发展状况有了更准确的理解。

引导学生建构数学模型,既有利于培养学生透过现象揭示本质的洞察水平,又有利于培养学生简约、严密的思维品质,对提升学生的理科素养具有重要作用。

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