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【摘 要】 模型和模型方法列入了课程目标之一。经过分章节的学习,学生已经积累了很多知识,但这些知识是零碎、不成体系的,很难使学生建立起知识的横向、纵向的联系,很难把握题目的切入点。如能指导学生在复习中通过构建模型,使学生将这些散乱的知识进行归纳整理,从而提高了复习效率。
【关键词】?模型构建? 物理模型 数学模型 形象化方法 理想化方法
模型方法是现代生物科学研究的重要方法。美国《国家科学教育标准》把模型和科学事实、概念、原理、理论并列为科学主题的重点,并将构建、修改、分析、评价模型作为高中学生的基本科学探究能力。我国的《新课程标准》也非常重视模型和模型方法。
新课标依据国际科学教育的发展,将模型和模型方法列入了课程目标之一。高中生物课程的各个模块都很注重模型构建。
1、 模型的内涵与分类
1.1模型的内涵模型是人们为了某种特定的目的,运用一定的手段而对认识对象所做的一种既突出其特点和规律,而又简化的、概括的描述。这种描述可以是定性的,也可以是定量的;可借助于具体的事物或其他形象化的手段,也可通过抽象的形式来表达。生物学的概念、结构、过程都可以建立一定的模型。构建模型主要要抓住模型的两大特点:首先要突出事物的特点、规律或趋势,其次是要注重简洁明了。
1.2 模型一般可分为物理模型和数学模型两大类。
1.2.1物理模型就是根据相似原理,把真实事物按比例大小放大或缩小制成的模型,其状态变量和原事物基本相同,可以模拟客观事物的某些功能和性质。物理模型可分为物质模型和思想模型。生物学中物质模型有实物模型和模拟模型,如生物体结构的模式标本;而细胞结构模式图、减数分裂图解等则属于模拟模型。思想模型是事物在人们思想中的理想化反映,是物质模型在思维中的延伸。根据构建模型的思想方法的不同,又可以分为两类:一类是以形象化方法(或称为意象思维方法)构建的具象模型,它是人们在思维中通过对生物原型的简化和纯化而构思出来的,具象模型具有一定的形态结构特征。如分子双螺旋结构、生物膜液态镶嵌模型等。它能使研究对象直观化,既可以促进研究,又可以简略描述研究成果,使之便于理解和传播。另一类是以理想化方法(或称抽象思维方法)构建的模型,是人们抽象出生物原型某方面的本质属性而构思出来的,例如,呼吸作用过程图解、光合作用过程图解等过程理想模型,食物链和食物网等系统理想模型。血糖平衡调节的概念理想模型。有丝分裂口诀理想模型的口诀,这类模型使研究对象简化。在科学研究中用于计算推导,引申观察和实验的结论等方面
1.2.2数学模型就是对于一个特定的事物为了一个特定目标,根据特有的内在规律,做出一些必要的简化假设,运用适当的数学工具,得到的一个数学结构。数学模型方法即用符号、算法、表格、图示等数学语言表现生物学现象、特征和状况的方法。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。
不论是物理模型还是数学模型,都能把抽象问题直观化,复杂问题简单化,同时还可以简略描述研究成果,使之便于理解和传播。模型方法是经常见到的研究问题的一种思想方法。在生物课堂教学中适当利用模型往往能够达到事半功倍的教学效果。
2、高三学生经过分章节的学习,已经积累了很多知识,但这些知识是零碎、不成体系的,很难使学生建立起知识的横向、纵向的联系,很难把握题目的切入点。如能指导学生在复习中通过构建模型,使学生将这些散乱的知识进行归纳整理,可以提高了复习效率。并发展了创造型思维。运用模型方法进行复习。在复习课中,若以理想化方法(或称抽象思维方法)构建的模型,根据事物的本质特征及内在联系,师生之间通过多种方式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。
2.1.通过制作模型课件提高复习效率
复习中结合计算机,利用多媒体,精心制作模型课件。模型课件具有动态效果,化静为动,化抽象为直观的特点。这样才能够充分发挥每一个学生的潜能,以下以有丝分裂与减数分裂的复习为例
2.1.1物理模型课件 通过构建如下模型。
可以复习减数分裂与遗传定律的概念及实质。如:1、同源染色体:(1)、形状、大小一般都相同;(2)、一条来自父方,一条来自母方;(3)、减数第一次分裂前期过程中联会。这样的两条染色体叫做同源染色体。图中1和2;3和4是同源染色体。哪些染色体是非同源染色体:1和3;2和4或1和4;2和3。2、等位基因:位于一对同源染色体相同位置上控制相对性状的基因。图中A和a;B和b是等位基因,A和B、A和b或a和B;a和b是非等位基因。3、基因的分离规律是指:在杂合体的细胞中,位于一对同源染色体上的等位基因具有一定的独立性,减数分裂过程,等位基因随着同源染色体的分开而分离,分别进入两个配子中,独立地随着配子遗传给后代。4、自由组合规律实质是:位于非同源染色体上的非等位基因互不干扰,在进行减数分裂形成配子时,同源染色体上的等位基因彼此分离同时,非同源染色体上的非等位基因自由组合。5、在生物的有性生殖过程中,精子与卵细胞融合成为受精卵的过程,叫做受精作用。受精卵属于是体细胞。受精卵中的遗传物质的来源于精子和卵细胞中的遗传物质。6、减数分裂和受精作用对于维持每种生物前后代体细胞中染色体数目的恒定,对于生物的遗传和变异都是十分重要的。
2.1.2通过构建如下有丝分裂与减数分裂的物理模型和数学模型结合,以动态的方式呈现。
在此过程中,教师要不失时机地提出下列问题:
染色体是什么时候进行复制的?
同源染色体何时分离?
染色体数目减半发生在什么时期?
经过减数第一次分裂的子细胞有无姐妹染色单体?
减数第二次分裂过程染色体行为与有丝分裂有何异同?
师生讨论得出结论。
以上通过构建物理模型,抽象出有丝分裂和减数分裂过程中染色体变化的本质特征。通过建立有丝分裂和减数分裂过程染色体和DNA数目规律变化的数学模型,理解染色体变化的本质特征,概述染色体、DNA数目规律变化的意义。通过两种分裂方式比较和两种模型构建方法结合使用,提高了复习效率。
2.2.通过画理想模型学会构建知识网络
新课程强调在促进每个学生身心发展的同时,培养学生终身学习的愿望和能力,让学生由“学会”转变为“会学”。生物知识点多,有一些概念容易混淆,通过引导学生根据生物知识的本质和内在联系,建立概念模型,能够帮助理解生物知识间的联系,做到整合知识,从多角度来认识相关生物知识,让学生会学、善学。如: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”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。同样如下图:以染色体为核心的概念理想模型,可以加深对所学知识全面、系统的理解,从而大幅度提升学习和复习的效率。
又如下生态系统的系统理想模型。使大量的文字表述用一幅图画就可以表达。
教师还可以指导学生在笔记本上画过程图、坐标图、柱状图建立过程模型和数学模型,让学生编口诀构建口诀理想模型或在复习及解题过程中让学生画出思维导图。这样,一方面让学生学会建构模型,又可以提高复习效率。通过模型教学,使学生能通过模型来认识世界,通过模型的建构过程,拥有认识世界的工具,学会对模型的分析,批判地看待模型,创造性地建构模型。达到知识与能力双发展。
在高三生物复习教学中,指导学生运用模型构建方法一方面可以培养学生的创新能力,有利于学生的发展,另一方面把些零碎的、不成体系的知识,建立起知识的横向、纵向的联系,将抽象表述转化为形象描述。从而把握题目的切入点。提高了复习的效率。
【参考文献】
[1]陶忠华 张迎春:<生物学模型教学探析>生物学教学 2006年 第08期
[2]卢尚华 张翠云<图解多功能解题题典》中南出版社2009
(作者单位:福建省南靖县第一中学).
【关键词】?模型构建? 物理模型 数学模型 形象化方法 理想化方法
模型方法是现代生物科学研究的重要方法。美国《国家科学教育标准》把模型和科学事实、概念、原理、理论并列为科学主题的重点,并将构建、修改、分析、评价模型作为高中学生的基本科学探究能力。我国的《新课程标准》也非常重视模型和模型方法。
新课标依据国际科学教育的发展,将模型和模型方法列入了课程目标之一。高中生物课程的各个模块都很注重模型构建。
1、 模型的内涵与分类
1.1模型的内涵模型是人们为了某种特定的目的,运用一定的手段而对认识对象所做的一种既突出其特点和规律,而又简化的、概括的描述。这种描述可以是定性的,也可以是定量的;可借助于具体的事物或其他形象化的手段,也可通过抽象的形式来表达。生物学的概念、结构、过程都可以建立一定的模型。构建模型主要要抓住模型的两大特点:首先要突出事物的特点、规律或趋势,其次是要注重简洁明了。
1.2 模型一般可分为物理模型和数学模型两大类。
1.2.1物理模型就是根据相似原理,把真实事物按比例大小放大或缩小制成的模型,其状态变量和原事物基本相同,可以模拟客观事物的某些功能和性质。物理模型可分为物质模型和思想模型。生物学中物质模型有实物模型和模拟模型,如生物体结构的模式标本;而细胞结构模式图、减数分裂图解等则属于模拟模型。思想模型是事物在人们思想中的理想化反映,是物质模型在思维中的延伸。根据构建模型的思想方法的不同,又可以分为两类:一类是以形象化方法(或称为意象思维方法)构建的具象模型,它是人们在思维中通过对生物原型的简化和纯化而构思出来的,具象模型具有一定的形态结构特征。如分子双螺旋结构、生物膜液态镶嵌模型等。它能使研究对象直观化,既可以促进研究,又可以简略描述研究成果,使之便于理解和传播。另一类是以理想化方法(或称抽象思维方法)构建的模型,是人们抽象出生物原型某方面的本质属性而构思出来的,例如,呼吸作用过程图解、光合作用过程图解等过程理想模型,食物链和食物网等系统理想模型。血糖平衡调节的概念理想模型。有丝分裂口诀理想模型的口诀,这类模型使研究对象简化。在科学研究中用于计算推导,引申观察和实验的结论等方面
1.2.2数学模型就是对于一个特定的事物为了一个特定目标,根据特有的内在规律,做出一些必要的简化假设,运用适当的数学工具,得到的一个数学结构。数学模型方法即用符号、算法、表格、图示等数学语言表现生物学现象、特征和状况的方法。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。
不论是物理模型还是数学模型,都能把抽象问题直观化,复杂问题简单化,同时还可以简略描述研究成果,使之便于理解和传播。模型方法是经常见到的研究问题的一种思想方法。在生物课堂教学中适当利用模型往往能够达到事半功倍的教学效果。
2、高三学生经过分章节的学习,已经积累了很多知识,但这些知识是零碎、不成体系的,很难使学生建立起知识的横向、纵向的联系,很难把握题目的切入点。如能指导学生在复习中通过构建模型,使学生将这些散乱的知识进行归纳整理,可以提高了复习效率。并发展了创造型思维。运用模型方法进行复习。在复习课中,若以理想化方法(或称抽象思维方法)构建的模型,根据事物的本质特征及内在联系,师生之间通过多种方式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。
2.1.通过制作模型课件提高复习效率
复习中结合计算机,利用多媒体,精心制作模型课件。模型课件具有动态效果,化静为动,化抽象为直观的特点。这样才能够充分发挥每一个学生的潜能,以下以有丝分裂与减数分裂的复习为例
2.1.1物理模型课件 通过构建如下模型。
可以复习减数分裂与遗传定律的概念及实质。如:1、同源染色体:(1)、形状、大小一般都相同;(2)、一条来自父方,一条来自母方;(3)、减数第一次分裂前期过程中联会。这样的两条染色体叫做同源染色体。图中1和2;3和4是同源染色体。哪些染色体是非同源染色体:1和3;2和4或1和4;2和3。2、等位基因:位于一对同源染色体相同位置上控制相对性状的基因。图中A和a;B和b是等位基因,A和B、A和b或a和B;a和b是非等位基因。3、基因的分离规律是指:在杂合体的细胞中,位于一对同源染色体上的等位基因具有一定的独立性,减数分裂过程,等位基因随着同源染色体的分开而分离,分别进入两个配子中,独立地随着配子遗传给后代。4、自由组合规律实质是:位于非同源染色体上的非等位基因互不干扰,在进行减数分裂形成配子时,同源染色体上的等位基因彼此分离同时,非同源染色体上的非等位基因自由组合。5、在生物的有性生殖过程中,精子与卵细胞融合成为受精卵的过程,叫做受精作用。受精卵属于是体细胞。受精卵中的遗传物质的来源于精子和卵细胞中的遗传物质。6、减数分裂和受精作用对于维持每种生物前后代体细胞中染色体数目的恒定,对于生物的遗传和变异都是十分重要的。
2.1.2通过构建如下有丝分裂与减数分裂的物理模型和数学模型结合,以动态的方式呈现。
在此过程中,教师要不失时机地提出下列问题:
染色体是什么时候进行复制的?
同源染色体何时分离?
染色体数目减半发生在什么时期?
经过减数第一次分裂的子细胞有无姐妹染色单体?
减数第二次分裂过程染色体行为与有丝分裂有何异同?
师生讨论得出结论。
以上通过构建物理模型,抽象出有丝分裂和减数分裂过程中染色体变化的本质特征。通过建立有丝分裂和减数分裂过程染色体和DNA数目规律变化的数学模型,理解染色体变化的本质特征,概述染色体、DNA数目规律变化的意义。通过两种分裂方式比较和两种模型构建方法结合使用,提高了复习效率。
2.2.通过画理想模型学会构建知识网络
新课程强调在促进每个学生身心发展的同时,培养学生终身学习的愿望和能力,让学生由“学会”转变为“会学”。生物知识点多,有一些概念容易混淆,通过引导学生根据生物知识的本质和内在联系,建立概念模型,能够帮助理解生物知识间的联系,做到整合知识,从多角度来认识相关生物知识,让学生会学、善学。如: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”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。同样如下图:以染色体为核心的概念理想模型,可以加深对所学知识全面、系统的理解,从而大幅度提升学习和复习的效率。
又如下生态系统的系统理想模型。使大量的文字表述用一幅图画就可以表达。
教师还可以指导学生在笔记本上画过程图、坐标图、柱状图建立过程模型和数学模型,让学生编口诀构建口诀理想模型或在复习及解题过程中让学生画出思维导图。这样,一方面让学生学会建构模型,又可以提高复习效率。通过模型教学,使学生能通过模型来认识世界,通过模型的建构过程,拥有认识世界的工具,学会对模型的分析,批判地看待模型,创造性地建构模型。达到知识与能力双发展。
在高三生物复习教学中,指导学生运用模型构建方法一方面可以培养学生的创新能力,有利于学生的发展,另一方面把些零碎的、不成体系的知识,建立起知识的横向、纵向的联系,将抽象表述转化为形象描述。从而把握题目的切入点。提高了复习的效率。
【参考文献】
[1]陶忠华 张迎春:<生物学模型教学探析>生物学教学 2006年 第08期
[2]卢尚华 张翠云<图解多功能解题题典》中南出版社2009
(作者单位:福建省南靖县第一中学).