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    通过模型建构打造生物高效课堂的几个方法

    作者:第一论文网 更新时间:2019年03月01日 14:54:52

     人教版高中生物必修1教材对模型的定义是:&ldquo;模型是人们为了某种特定目的而对认识对象所做的一种简化的描述,这种描述可以是定性?#27169;?#20063;可以是定量?#27169;?#26377;的借助于具体的实物或其他形象化的手段,有的则通过抽象的形式来表达&rdquo;。《美国国家科学教育标准》中的表述是:&ldquo;模型是与真实物体、单一事件或一类事物对应的而且具有解释力的试探性体系或结构&rdquo;。关于模型的形式或种类,不同论著中的说法有所不同,人教版教材中将模型分成物理模型、概念模型、数学模型三?#20013;?#24335;。
      1 建构物理模型,使知识形象化、直观化、给力生物高效课堂
      1.1 物理模型的概念及作用
      物理模型是指以实物或?#35745;?#24418;式直观地表达认识对象特征的模型,既包括静态的结构模型,如人工制作或绘制的DNA分子双螺旋结构模型、真核细胞的三维结构模型、细胞膜的流动镶嵌模型等?#25381;职?#25324;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。教师引导学生建构物理模型可以使研究对象形象化、直观化,使相关知识便于学生理解,在有限的教学时间完成更多的教学内容,给力高效课堂。
      1.2 物理模型给力生物高效课堂的实例
      如人教版《遗传与进化》模块中的&ldquo;DNA分子的结构&rdquo;一节,重在引导学生模仿科学家建立DNA结构的模型。在教学中,教师先引导学生复习DNA分子的组成单位&mdash;&mdash;脱氧核糖核苷酸及其结构组成;然后分发制作碱基、磷酸和脱氧核糖的材料如纸板、泡沫塑料,用订书钉、大头针代替氢键的连接物,DNA分子骨架的连接物用粗细?#23454;?#30340;铁丝代替;由学生分组建构4种脱氧核糖核苷酸的模型,随后建构脱氧核苷酸长链模型。在此过程中,教师提示脱氧核苷酸之间靠3&prime;-5&prime;磷酸二酯键连接,并纠正学生的错误。之后教师引导学生阅读教材中P47~48的阅读材料,让学生知道当时沃森和克里?#21496;軩NA衍射?#35745;?#25512;算出DNA分子应呈双螺旋结构,让学生继续建构模型。最后再引导学生从材料中得到&ldquo;DNA中碱基A与T配对,G与C配对&rdquo;的信息,让学生修改完成模型。建构DNA模型的过程既让学生高效率的学习DNA分子的双螺旋结构特点,又培养了学生的创新思维能力及合作探究能力。
      在生物课堂上用到更多的是模拟实物的?#35745;?#29289;理模型,比如人教版必修一《分子与细胞》模块中&ldquo;探究酵?#22919;?#32454;胞呼吸的方式&rdquo;一节中的?#35745;?#27169;型(图1),此模型的建构要注意两个问题?#23401;?设计了两组实验,一组探究有氧呼吸,一组探?#35838;?#27687;呼吸;② 该实验模型的设计遵循了单一变量原则、等量原则、对照原则。此模型可帮助学生在较短时间达成以下目标,实现生物教学的高效课堂?#23401;?判断酵?#22919;?#30340;呼吸方式类型;② 判断酵?#22919;?#30340;有氧呼吸和无氧呼吸是否都产生二氧化碳;③ 计算酵?#22919;?#26377;氧呼吸和无氧呼吸产生二氧化碳量的多少;④ 判断酵?#22919;?#30340;有氧呼吸和无氧呼吸是否都产生酒精。
      2 建构概念模型,展?#31181;?#35782;间内在关系,助力生物高效课堂
      2.1 概念模型的概念及作用
      概念模型是美国?#30340;?#23572;大学学者诺瓦克和戈尔提出?#27169;?#20063;叫概念图法,是以文字表述来抽象概括出事物本质特征的模型。一般方法是将一系列相关概念置于方框或圆圈中,再以各种连线将相关的概念连接,是一种由概念节点和连线组成的结构化表征,其中的连线则表示各种概念间的内存逻辑关系。如蛋?#23383;式?#26500;层次的表述、蛋?#23383;识?#26679;性和生物多样性的关系的文字描述、物质跨膜运输方式的模型、现代生物进化理论的概念图、中心法则概念图、内环境稳态概念图、种群基本特征概念图、生态系统结构模型等。概念模型可以使学生深入理解基础知识,辨析知识点之间的联系与区别,使知识结构化,同时有利于培养学生的归纳、概括和语言表述能力。
      2.2 概念模型助力生物高效课堂的实例
      比如人教版《遗传与进化》模块中的&ldquo;现代生物进化理论&rdquo;一节,涉及的新概念较多?#20918;?#36739;难懂,与生活实际联系?#27426;啵?#23398;生学习起来晦涩难懂,教师的讲解也比较枯燥。借助于概念模型的构建(图2),学生会明确现代生物进化理论核心内容的相互关系。该模型内容简单,各观点间的相关关系明了,易于学生掌握。通过对生物学核心概念的探究和学习,能有效提高学生对生物学知识的认知能力、理解能力及创新运用能力,切实提高生物教学效率,助力生物高效课堂。
      再比如人教版《分子与细胞》模块中&ldquo;生命活动的主要?#26800;?#32773;&mdash;&mdash;蛋?#23383;?amp;rdquo;一节,关于蛋?#23383;式?#26500;层次的讲解中新的概念名?#24335;?#22810;,如果单纯用文字描述讲解,学生一定感觉非常的凌乱且搞?#27426;?#21508;层次之间的关系。如果教师用概念图的形式(图3)呈现蛋?#23383;式?#26500;层次,可以非常清晰地将各概念的关系展现在学生面前,对学生的学习起到事半功倍的效果。
      3 建构数学模型,揭示问题本质、打造生物高效课堂
      3.1 数学模型的概念及作用
      数学模型是指用来描述一个系统或它的性质的数学形式,是联系实际问题与数学的桥梁,具有解释、判断、预测的功能。数学模型建构的一般步骤为:观察研究对象,提出问题&rarr;提出合理的假设&rarr;根据实验数据,用?#23454;?#30340;数学形式对事物的性?#24335;?#34892;表达&rarr;通过进一步的实验或观察等对模型进行检验或修正。比如种群增长规律的数学模型、基因频率与基因型频率计算的数学模型、蛋?#23383;?#30456;关计算,遗传病发病率计算的数学模型,DNA分子复制中有关计算等。教师引导学生建构数学模型,有利于学生透过现象解释本质的?#24202;?#33021;力。
      3.2 数学模型打造生物高效课堂的实例
      比如人教版《遗传与进化》模块中DNA分子复制中的有关计算。若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个,经过n次复制需要消?#27597;?#33073;氧核苷酸数为m&times;(2n-1)个,第n次复制需要消?#27597;?#33073;氧核苷酸数为m&times;2n-1个。
      【例1】 一个DNA分子中有1 000个碱基对,其中腺嘌呤?#25216;?#22522;总数的20%,如果连续复制两次,需要?#21355;?#30340;胞嘧啶脱氧核苷酸的总数是( )
      A. 600 B. 1 200 C. 1 800 D. 2 400
      再比如人教版《遗传与进化》模块中遗传病发病率计算的数学模型。该模型的建构过程:假设某对夫妇的子代中?#25216;?#30149;的概率是m,?#23478;也?#30340;概率是n。则他们的子代中只?#25216;?#30149;的概率是m&times;(1-n),只?#23478;也?#30340;概率是n&times;(1-m),只患一种病的概率是m&times;(1-n)+n&times;(1-m)=m+n-2mn,两病兼发的概率是mn,完全正常的概率是(1-m)(1-n),患病概率是1-(1-m)(1-n)。
      【例2】   [本文由wWw. dYLw.neT提供,第 一论 文 网专业代写教育教学论文和毕业论文以及发表论文服务,欢迎光临DyLw.neT]有一对表现型正常的表?#32622;?#23130;配,生了一个既有白化病(基因a)又有色盲(基因b)的小孩。这位表?#32622;?#20877;生一个小孩患两种病的概率是( )
      A. 1/16 B. 1/8 C. 1/32 D. 1/64
      分析:此题的概率计算可以?#36152;?#27861;原则来解决。由表现型正常生出既有白化病又有色盲的小孩,可以推测?#25913;?#30340;基因型分别为AaXBY、AaXBXb,他们再生一个小孩患两种病的概率是1/4&times;1/4=1/16。
      通过建构数学模型可以对生命现象进行量化,以数量关系描述生命现象,再运用逻辑推理、求解和运算等,达到对生命现象进行研究的目的。在建构过程中使学生能从现象中揭?#22659;?#26412;质和规律,可以培养学生的分析、推理与综合的能力,便于学生迅速地理解新知识,提高学习效率,打造高效课堂。
      建立模型的过程是一个科学探究的过程,可以让学生置身于探索生物学现象、发现生命规律的活动中,在建立模型中,学会观察和统计的方法、实验的方法、归纳与演绎的方法、假设的方法等。教师在生物课堂中?#27426;?#36827;行模型建构思想的渗透,加强师生间的互动,充分发挥学生的主观能动性,在新授课、复习课、习题课中都可以灵活使用,能起到事半功倍的效果。

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