安南将军2019-05-25
⼀、物理模型构建
读树李国文
物理模型指的是⼈们为了某种特定的⽬的⽽对认识对象的⼀种简化的概括性描述，通过图形和实物的帮助，来帮助学⽣们实现对认知对象的认识。在⾼中⽣物教材中，典型的物理模型包括DNA分⼦双螺旋结构模型、细胞膜的流动镶嵌模型和演⽰细胞分裂的橡⽪泥模型。在实际⽣物教学中，教师不妨选取⼀些简单的模型，安排学⽣进⾏建模训练，加深学⽣对⽣物概念的理解。例如，在⾼中⽣物“⼏种细胞器的结构和功能”章节的教学中，教师可以要求学⽣仿照教材中的图⽚，利⽤橡⽪泥、可乐瓶、乒乓球等器材来制作细胞器模型。在教师的分配下，有⼀组学⽣制作的是内质⽹模型，他们将橡⽪泥压平后制作成褶皱的形状，在将模型上喷上⾊彩，简单的内质⽹模型即可建成。通过内质⽹物理模型的构建，学⽣们认识到，内质⽹是⼀种单层膜折叠体，是由⽣物膜构成的互相连通的⽚层隙状或是⼩管状系统。在进⾏物理建模的同时，教师可以及时利⽤学⽣们的思维⽕花，将内质⽹的功能、特性介绍给学⽣们。对于内质⽹⽽⾔，其是有机物的合成车间，也是蛋⽩质运输的通道。教师有时会惊奇地发现，学⽣们认识到内质⽹是蛋⽩质运输的通道，于是学⽣们会在制作的橡⽪泥模型上制作很多⼩孔，这就是学⽣们思维⽕花迸溅的成果。为了达到⽣物教学的系统性，教师往往继续要求学⽣进⼀步深⼊，将内质⽹中的⾼尔基体和核膜也制作出来。通过物理模型的构建，学⽣们在⽣动有趣的建模过程中，对⽣物知识得到了更加深刻的认识，课堂氛围也到⽕活化。 ⼆、数学模型构建
数学模型指的是结合⽣物教学的实际需求，利⽤数学规律、公式或数学图像来表达概念的⼀种模型。简⾔之，数学模型就是⽤来描述⼀个系统或是它的性质的数学形式。通过数学模型的构建，实现了⽣物与数学学科之间的联系性。在⾼中⽣物教学中，典型的数学模型包括J型（S型）变化曲线、酶活性影响曲线、细胞分裂周期等。数学模型实现了⽣物知识的量化，体现了科学知识体系的严谨性。例如，在⾼中⽣物“真核细胞分裂⽅式”的教学中，学⽣们往往难以理清有丝分裂和减数分裂的类型和特点，在此不妨利⽤数学模型来帮助学⽣理解这两种分裂⽅式。有丝分裂分为前、中、后、末期，不同阶段的DNA含量、染⾊体数量都发⽣变化。减数分裂则主要是针对⽣殖细胞，例如精⼦和卵细胞的分裂就属于减数分裂的类型。例如对体细胞的减数分裂，从精原细胞、初级精母细胞、次级精母细胞到最后形成的精⼦细胞过程。在减数分裂的过程中，染⾊体含量和DNA含量也是不断变化的，为了达到加深学⽣理解的⽬的，教师可以绘制如下的数学模型。这⼀系列的数学图形将有丝分裂和减数分裂的各个过程展⽰给学⽣们，有助于加深学⽣对这两种分裂类型的理解。从数学模型中，我们可以看出这两类分裂的区别：从起点和终点上来看，始末点处于同⼀⽔平位置的是有丝分裂，反之则是减数分裂。同时，利⽤下图还可以判断出染⾊体和DNA的曲线，倾斜线型即是DNA图形（因为DNA分裂需要
科技奥运⼀定的时间），若是突变，则是染⾊体的图线。
三、概念模型构建体操运动员比赛前
概念模型，顾名思义，是利⽤⽂字的⽅式将⽣物学科的本质概念抽象出来，从⽽达到系统性教学的⽬的。⾼中⽣物教材中常见的概念关系说明图就是最典型的概念模型，例如教材中的⾃然选择学说章节的概念图、光合作⽤的过程以及能量变化关系、细胞器的共同特征等，都是利⽤概念模型构建⽣物知识的典型。尤其是在⽣物学科的复习阶段，概念模型是最直接⾼效的教学⼿段，教师必须合理利⽤。例如，在进⾏“胰岛素和胰⾼⾎糖素的⾎糖平衡调节”的教学中，教师不妨尝试利⽤概念模型进⾏辅助教学。在传统的教学⽅式中，教师会利⽤⼝述的⽅式进⾏教学：当⼈体⾎糖浓度下降或是胰岛素分泌增加时，会直接作⽤于胰岛A细胞，致使其分泌胰⾼⾎糖素；当⾎糖浓度上升或是胰岛素分泌降低，则会⾃动导致胰岛A细胞的分泌减少。这是胰岛素和胰⾼⾎糖素控制⾎糖原理，但是如此纯粹性的理论教学，学⽣们难以感兴趣。对此，教师为学⽣绘制了如下的⽣物概念模型，将整个控制过程利⽤概念之间的控制关系表⽰出来。在实际教学过程中，教师还为学⽣们带来了“糖卡、胰岛素卡、胰⾼⾎糖素卡”，安排学⽣进⾏⾎糖浓度变化的探究性实验。学⽣们分别在饭后和运动半⼩时后测量⾃⾝⾎糖浓度值的变化，了解⼈体的⾎糖平衡⼯作原理。在⽣物概念模型和课后探究实验的双重作⽤上，学⽣在该章节的课堂教学上表现得⼗分积极。在进⾏其他类似章节的⽣物知识教学中，教师也同样可以为学⽣们制作概念模型，帮助学⽣对⽣物概念达到更加深刻的认识。
谓语城
总之，⾼中⽣物模型构建的精髓在于教师的引导，教师必须为学⽣们创设有效的情境，将模型创建的过程的思路展⽰给学⽣们。只要帮助学⽣掌握模型制作的⽅法，才能真正达到模型构建在⽣物教学中的作⽤，促使学⽣们在实践探究的过程中不断提⾼⾃⾝的⽣物学科素养。
作者：蔡⽟芹单位：江苏省射阳县陈洋中学
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