新課程標(biāo)準(zhǔn)下模型建構(gòu)在生物教學(xué)中的作用與意義.doc

新課程標(biāo)準(zhǔn)下模型建構(gòu)在生物教學(xué)中的作用與意義劉淑平（甘肅省莊浪縣紫荊中學(xué)，甘肅 744600）【摘 要】：高中生物這一理科課程具有很大的抽象性，需要借助模型幫助學(xué)生學(xué)習(xí)，以解決學(xué)生對(duì)生物知識(shí)的抽象問題，并且擴(kuò)展他們的思維，幫助其對(duì)知識(shí)的理解和掌握。本文主要介紹了生物教學(xué)中模型構(gòu)建的含義及其建構(gòu)方法等，重點(diǎn)闡述了模型構(gòu)建在高中生物教學(xué)中的作用和意義?！娟P(guān)鍵詞】：模型構(gòu)建 生物教學(xué) 作用與意義高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)指出：“提高每個(gè)高中學(xué)生的生物科學(xué)素養(yǎng)是本課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施中的核心任務(wù)?！?，并且在新教材中也特別列出了一個(gè)好方法，即“模型建構(gòu)”。模型建構(gòu)是課程標(biāo)準(zhǔn)倡導(dǎo)探究性學(xué)習(xí)，我們在高中生物教學(xué)中引入模型建構(gòu)教學(xué)，不但教給學(xué)生一種認(rèn)識(shí)和研究生命現(xiàn)象的新方法，也給我們的教學(xué)增加一種教學(xué)方式。模型建構(gòu)教學(xué)活動(dòng)，不僅有利于學(xué)生認(rèn)知圖式的發(fā)展，形成系統(tǒng)的科學(xué)認(rèn)知觀，而且促進(jìn)學(xué)生的科學(xué)探究能力、創(chuàng)新能力，有利于培養(yǎng)學(xué)生的生物科學(xué)素養(yǎng)。1、模型構(gòu)建的定義及類型必修1教材對(duì)模型的定義是：“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，有的則通過抽象的形式來表達(dá)”。模型分三類：物理模型、概念模型、數(shù)學(xué)模型。物理模型如真核生物的三維結(jié)構(gòu)模型、細(xì)胞膜的流動(dòng)鑲嵌模型、DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型；概念模型如血糖平衡調(diào)節(jié)的模型、達(dá)爾文的自然選擇學(xué)說的解釋模型等；數(shù)學(xué)模型如“J”型種群增長的數(shù)學(xué)模型N t=N0t 、基因分離與自由組合定律，有絲分裂中DNA含量變化曲線等。2、模型構(gòu)建在生物教學(xué)中的應(yīng)用由于模型建構(gòu)在生物新課程教學(xué)的運(yùn)用中的重要性，為更好的把模型構(gòu)建與生物新課程教學(xué)相結(jié)合，提倡應(yīng)將模型建構(gòu)與生物學(xué)常規(guī)教學(xué)有機(jī)融合，模型建構(gòu)的前提應(yīng)遵循以客觀事實(shí)為依據(jù)，刪繁就簡，去偽存真的原則。在建構(gòu)物理模型前需要通過觀察、統(tǒng)計(jì)、實(shí)驗(yàn)、查閱研究史料等方法掌握模型對(duì)象的特征，尋找合適的模型展示方式，選擇恰當(dāng)?shù)哪Ｐ徒?gòu)材料。在建構(gòu)過程中，遵循先大后小、先簡后繁的原則，由表及里、先框架后細(xì)節(jié)進(jìn)行逐步建構(gòu)。初步建構(gòu)完模型后，還需要進(jìn)一步審查模型的科學(xué)性和美觀性，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行進(jìn)一步修改完善，從而力求客觀真實(shí)反映認(rèn)識(shí)對(duì)象的特征。如DNA分子的結(jié)構(gòu)模型、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)模型、細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)模型、真核細(xì)胞三維結(jié)構(gòu)模型等。同時(shí)，在模型構(gòu)建過程中應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：一是注重模型構(gòu)建典型案例的選擇。由于高中生物新課程教材中關(guān)于模型構(gòu)建的內(nèi)容的內(nèi)容比較多（尤其是概念模型），鑒于課時(shí)的限制，要選擇比較典型的內(nèi)容給學(xué)生在課堂操作，其他一些內(nèi)容布置給學(xué)生課后操作，某一段內(nèi)容比較多時(shí)，還可以分成不同的組別進(jìn)行操作，然后安排同學(xué)演示交流。二是提高模型構(gòu)建的可操作性。無論要制作什么模型，首先要了解這個(gè)模型的基本特征，組成單位或基本元素，連接方式，需要條件等（含知識(shí)儲(chǔ)備）。這些條件是一定要在課堂建構(gòu)之前充分準(zhǔn)備好的，否則將無法完成模型構(gòu)建。只有對(duì)所要構(gòu)建的模型有充分了解的基礎(chǔ)上才能正確構(gòu)建出模型，保證模型構(gòu)建的科學(xué)性和準(zhǔn)確性。三是充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用。模型構(gòu)建是為教學(xué)服務(wù)的，服務(wù)的主體是學(xué)生，所以模型構(gòu)建要盡可能放手讓他們自己去操作，從而讓他們的能力得到鍛煉和提高。3、模型建構(gòu)在生物教學(xué)中的作用與意義模型方法在科學(xué)研究中具有重要作用，它在中學(xué)生物學(xué)課程中也有著重要的教育意義?？茖W(xué)模型是對(duì)所研究問題(原型)的簡化、優(yōu)化和理想化，是對(duì)已有的經(jīng)驗(yàn)、知識(shí)進(jìn)行去偽存真、去粗取精后建立起來的。因此，模型本身體現(xiàn)為對(duì)客體的已有認(rèn)識(shí)的總結(jié)，是科學(xué)認(rèn)識(shí)的一種階段性成果。同時(shí)，模型又要代替原型成為研究對(duì)象，又加進(jìn)了人們的新的猜測和假設(shè)，含有新的概念和思想。因此，科學(xué)模型，又是進(jìn)一步研究客體的新起點(diǎn)。3.1 模型建構(gòu)教學(xué)能夠促進(jìn)學(xué)生認(rèn)知水平的發(fā)展認(rèn)知心理學(xué)認(rèn)為，人的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)既包括概念系統(tǒng)，又包括表象。前者有概念、原理、規(guī)律、理論，后者的成分包含觀念和印象。當(dāng)代不少學(xué)者都主張把表象看做一種符號(hào)要素，與語言等其他符號(hào)要素一樣具有抽象、概括、組合和再組合的功能，因而能構(gòu)成思維的操作。在生物科學(xué)學(xué)習(xí)中，模型提供觀念和印象，不僅是學(xué)生進(jìn)一步獲取系統(tǒng)知識(shí)的條件，而且是學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)的組成部分。例如，對(duì)于概念的學(xué)習(xí)，模型建構(gòu)是很直接很有效的教學(xué)途徑之一。在學(xué)習(xí)“同源染色體”的概念時(shí)，讓學(xué)生參照教材上的精子形成圖解，用不同顏色的橡皮泥制作一對(duì)同源染色體，在制作的過程和運(yùn)用“同源染色體”模型模擬“精子的形成過程中，學(xué)生通過對(duì)模型的自主評(píng)價(jià)，就會(huì)發(fā)現(xiàn)同源染色體的特征：長短相同(形態(tài)結(jié)構(gòu)相同)、顏色不同(代表來源不同)、在減數(shù)第一次分裂前期配對(duì)(聯(lián)會(huì))，并且能夠形成四分體，然后分裂到不同的生殖細(xì)胞中去。可見，用直觀化的染色體加強(qiáng)了感性認(rèn)識(shí)，使知識(shí)概念經(jīng)驗(yàn)化，直觀化，學(xué)生的認(rèn)知水平逐步從具體向抽象過渡，在認(rèn)知沖突中獲得認(rèn)知水平的躍進(jìn)。3.2 模型建構(gòu)教學(xué)有助于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維能力模型的建它過程就是一個(gè)科學(xué)探究過程。這需要學(xué)生自己確定對(duì)象，設(shè)置已知和未知，運(yùn)用科學(xué)規(guī)律，選擇研究方法，檢驗(yàn)?zāi)Ｐ团c實(shí)際是否一致。從這個(gè)層面看，構(gòu)建模型的目的就不只是停留在模型本身的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的探索上，而是上升到科學(xué)能力發(fā)展的高度，這對(duì)學(xué)生探究能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是很有好處的。著名的沃森和克里克與DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的故事就完全證明了科學(xué)的模型建構(gòu)是需要大膽的想象力和創(chuàng)造力的。當(dāng)時(shí)其他科學(xué)家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了大量的事實(shí)：DNA分子由含有4種堿基的脫氧核苷酸構(gòu)成的長鏈，而且A的量總是等于T的量，G的量總是等于C的量；X射線衍射法推算出該分子呈螺旋狀，而且否定了該分子是單鏈或4鏈的可能。根據(jù)這些事實(shí)，沃森和克里克采用模型方法，試探著揭示DNA分子的結(jié)構(gòu)。他們在構(gòu)建模型的過程中，始終用這些科學(xué)事實(shí)來檢驗(yàn)該模型。如：DNA分子能夠自催化(自我復(fù)制)和異催化(能作為模板合成其他分子)。又如：他們構(gòu)造出的右手性的雙螺旋結(jié)構(gòu)中堿基排列方式使得分子能量處于最低狀態(tài)，并且與DNA結(jié)晶的X射線衍射圖相符。經(jīng)過緊張而又充滿創(chuàng)造性的工作，他們終于成功構(gòu)建了完全符合已知科學(xué)事實(shí)的DNA分子結(jié)構(gòu)模型。顯然，建立DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的過程，既有對(duì)已知事實(shí)的歸納、抽象、簡化、舍去非本質(zhì)屬性的過程，也有對(duì)頭腦中所構(gòu)想的模型形象化、具體化的過程。3.3 模型建構(gòu)教學(xué)有助于提高學(xué)生的科學(xué)探究能力模型的建立要根據(jù)研究的任務(wù)、目的抽象出被研究對(duì)象的本質(zhì)特征，舍去許多次要的細(xì)節(jié)和非本質(zhì)的屬性，把要研究的現(xiàn)象、問題從紛繁復(fù)雜的交錯(cuò)關(guān)系中明確、清晰地顯示出來，使問題得以簡化和明確化，并制訂出解決問題的程序，從而充分地發(fā)揮思維的能動(dòng)作用，達(dá)到認(rèn)識(shí)原型的目的。因此，模型的建立過程就是一個(gè)科學(xué)研究過程。在這一研究過程中，需要學(xué)生自己確定對(duì)象，設(shè)置已知與未知，運(yùn)用科學(xué)規(guī)律，選擇研究方法，檢驗(yàn)?zāi)Ｐ褪欠衽c實(shí)際一致。從這個(gè)層面看，構(gòu)建模型的目的就不只是停留在模型本身的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的探索上，而是上升到科學(xué)能力的發(fā)展的高度，這對(duì)學(xué)生研究能力的培養(yǎng)是很有好處的。3.4、模型建構(gòu)教學(xué)有助于學(xué)生提高解決實(shí)際問題的能力生命科學(xué)與人類生活、生產(chǎn)聯(lián)系密切，這類實(shí)際問題可以讓學(xué)生通過建立模型來理解。由于模型和模型方法在現(xiàn)代生命科學(xué)中起著越來越大的作用，是現(xiàn)代高中學(xué)生必須了解和應(yīng)用的重要的科學(xué)方法，另一方面，這種科學(xué)方法的學(xué)習(xí)和應(yīng)用，不僅有利于學(xué)生形成系統(tǒng)的科學(xué)認(rèn)知觀，同時(shí)還強(qiáng)化了與其他學(xué)科，如數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)等學(xué)科的內(nèi)在聯(lián)系。因此模型教學(xué)有助于培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力?？傊袑W(xué)生物學(xué)的教學(xué)應(yīng)努力將模型構(gòu)建及模型方法應(yīng)用于課堂教學(xué)之中，以提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和科學(xué)探究能力。構(gòu)建生物學(xué)模型有助于學(xué)生系統(tǒng)地、完整地學(xué)習(xí)和理解新知識(shí)，同時(shí)有助于學(xué)生運(yùn)用生物學(xué)模型去解決生物學(xué)問題。因此，生物學(xué)課堂教學(xué)中應(yīng)突出生物學(xué)科的特色，課堂中多出示模型來解釋生物學(xué)事實(shí)，多運(yùn)用模型方法解決有關(guān)生物學(xué)問題，從而提高課堂效益，發(fā)展學(xué)生思維，提高學(xué)生能力。【參考文獻(xiàn)】：1孫小禮科學(xué)方法中的十大關(guān)系【M】北京：學(xué)術(shù)出