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在生物课堂中培养学生建模能力 　　摘要　试从三个方面说明如何在生物课堂中培养学生建模的能力。构建实物型物理模型用以帮助直观的认识，构建示意图物理模型用以帮助感性的理解，构建文字型物理模型用以促进抽象认知的发展；构建环状概念图用以理解知识的联系，构建等级概念图用以纠正知识的偏差，构建放射概念图用以建立知识的网络；构建表达式数学模型用以计算精确变化，构建曲线型数学模型用于观察发展趋势，构建表格式型数学模型用于收集原始数据。 　　关键词　模型构建　物理模型　概念模型　数学模型 　　中图分类号　G633.91　文献标识码　B 　　 　　新课标下的高中生物新课程改革已经越来越深入，新课标始终强调学生不仅仅应该掌握科学知识，更应该学习科学研究的一般方法，因为这些科学研究的方法对学生的发展具有更为重要的价值。科学研究的一般方法在教材中介绍了很多，构建模型的方法是教材中首次提出但极为重要的一种理性思维方法。模型的方法是以研究模型来揭示原型的形态、特征和本质的方法，是以简化和直观的形式来显示复杂事物或过程的手段，是逻辑方法的一种特有形式。 　　 　　 　　 　　 　　模型舍去了原型的一些次要的细节、非本质的联系，以简化和理想化的形式去再现原型的各种复杂结构、功能和联系，是连接理论和应用的桥梁(模型和原型的关系如图1所示)。 　　关于模型的形式或种类，教材中介绍了物理模型、概念模型和数学模型三种类型。这三种模型有一个共性就是用来学习被认为相似的事物的工具，笔者在三年的课堂教学摸索中始终坚持对学生建模能力的培养，不仅适应学生的认知规律，也可以提升课堂的内涵，帮助学生在更好的掌握知识的同时学会研究方法，提升生物教学的价值和魅力。 　　 　　1　构建物理模型 　　 　　为了形象、简捷地处理问题，人们经常把复杂的实际情况转化成一定的容易接受的简单情境，从而形成一定的经验性的规律，即建立物理模型。教材中对物理模型的定义就是以实物或图画形式直观地表达认识对象的特征，它在教材中应用非常频繁，比如细胞模型、细胞的亚显微结构示意图、DNA的双螺旋结构、生态农业系统等。物理模型既包括静态的结构模型，又包括动态的过程模型，如教材中学生动手构建的减数分裂中染色体变化的模型、血糖调节的模型等，就是动态的物理模型。 　　1.1　构建实物型物理模型用以帮助直观的认识 　　教材中对物理模型的定义就是指以实物或图画形式直观地表达认识对象的特征，它可以形象而概括地描述事物的一般特征，实物型物理模型是最直观的物理模型。尤其是在学生学习《分子和细胞》的时候，学生第一次接触到系统的严谨的微观知识，对于刚刚进入高一的学生来讲，此时构建实物型的物理模型可以帮助学生建立直观的认识。例如人教版教材“分子和细胞”中呈现了北京某中学制作的细胞模型就可以让学生真实的感受到细胞的结构。在“物质跨膜运输的实例”中，“原生质层”的概念对于学生来说总是很难理解，学生尚不具备这样的想象能力，如果能够制作一个成熟的植物细胞的实物模型，那么学生对原生质层的结构以及它的两侧的溶液的理解就非常清楚了，具有了最直观的认识。 　　在教学过程中，建立实物型物理模型的知识点还是很多的，有“减数分裂”、“DNA分子的结构”等。虽然建立这种模型有一定的困难，需要教师寻找合适的材料，做大量的准备工作，课堂教学进度放慢等。但是教师可以采取兴趣小组、课外活动等形式加以避免。实物型物理模型的作用和效果是非常明显的，尤其是减数分裂的模型很好地解决了学生学习的困难，在帮助学生学习的同时也锻炼了学生的动手能力和合作能力。 　　1.2　构建示意图物理模型用以促进理性的转化 　　示意图物理模型就是指以图画形式直观地表达认识对象，在教材中也有丰富的示意图形式的模型，这些内容相对微观、抽象、复杂，不便于制作实物型模型，示意图式的物理模型可以促进学生感性的理解。因为这类模型学生很常见，所以构建起来难度并不大。例如在“细胞膜的结构”的教学过程中，在学生理解了磷脂的特性之后，师生共同构建磷脂在空气一水的界面上的物理模型和在细胞膜中的模型(图2)。图2磷脂在空气一水的界面上和在细胞膜中的模型 　　学生完成上述模型并不是太困难，在此基础上让学生独立思考，构建某植物细胞中存在某个以磷脂为膜包裹的小油滴的物理模型。要完成这个模型，学生要对磷脂的特性和油、水的分布很清楚，学生构建还是有一定的困难，教师可以先让学生进行讨论再总结，通过这个情景转换可以巩固学生的感性认识。 　　构建示意图物理模型学生可以把复杂的知识简化，可以把抽象的知识形象化，但真正的关键作用是学生在构建这些模型的时候已经融入了自己的思维，完成构建过程可以促进感性向理性的转化。 　　1.3　构建文字型物理模型用以发展抽象的认知 　　上述两种物理模型都与图形