1、1人教版高中生物教材中生物模型的分布和应用举例【内容摘要】本文主要介绍了生物模型的概念、意义、分类及在高中生物必修教材中的分布。并通过教学中的一些实际案例说明模型在高中生物教学中的重要地位。 【关键词】生物模型 课堂教学 学会生存一书中有一段精辟的论述：“教师的职责是越来越少的传递知识，而越来越多地激励思考，除了他的正式职能外，他将越来越成为一位顾问，一位交换意见者，一位帮助发现矛盾点而不是拿出现成真理的人。 ”那么教师如何扮演好这一角色？新的课程改革给我们提供了很的大的舞台。我们要会利用好这个舞台。而模型建构就是一耙很好的利器，帮助我们完成好教师的职责 一、认识生物模型 （一）生物模型的概念
2、 生物模型是指应用现代物理学、数学原理，对生物的细胞、器官和整体各层次的行为、参数及其关系等知识建立相关模型的过程。 生物模型属于表象，表象是想象的基础，具有直观性、概括性的特征，能使学生的认知由感知向思维过度。由此可见模型建构在教学中的重要作用。 （二）生物模型的类型 1.物质模型 2物质模型中包括天然模型和人工模型。天然模型是自然界中本身就存在的一些模式，如果蝇等。人工模型是人为制造的科学模型，如细胞模型等。 2.思想模型 思想模型包括具象模型和抽象模型。具象模型如细胞膜的跨膜运输等。抽象模型如中心法则等。 3.过程模型 如光合作用过程模型等 4.数学模型 数学模型是能够表现和描述真实世界
3、某些现象、特征和状况的数学系统，数学模型能定量的描述生物物质运动的过程。一个复杂的生物学问题借助数学模型能转变成一个数学问题，通过数学模型的逻辑推理、求解和运算，就能够获得针对客观事物的有关结论，达到对生命现象进行研究的目的。例如，种群数量变化等。 （三）生物建模的一般程序 认知心理学的双编码理论认为，人的认知结构存在两个系统言语系统和表象系统，二者存在几个重要的联系关系。生物建模能够构建这些联结。首先要寻找生物学中的变量之间的关系，再把物质模型与过程模型建立一定的关系，通过推倒、计算等建立模型。生物模型建立完成，应可通过演绎推理能对生物学中的现象进行科学预测， 以至形成科学假说。 二、生物模
4、型在必修教材中的分布 3（一）物质模型 1.必修 1：细胞结构模型；细胞摸结构模型；细胞器结构模型；细胞核结构模型。 2.必修 2：豌豆；果蝇；小鼠；DNA 双螺旋结构模型。 3.必修 3：人体细胞与外界环境物质交换模型；血糖调节模型；金丝雀?草；生态瓶模型。 （二）思想模型 1.必修 1：细胞膜的跨膜运输模型。 2.必修 2：生物进化理论；中心法则。 3.必修 3：生态系统结构与功能模型；人的增长对环境影响的模型。 （三）过程模型 1.必修 1：有氧呼吸过程模型；光合作用过程模型；有丝分裂过程模型。 2.必修 2：减数分裂过程模型。 3.必修 3：能量流动过程模型；生物群落演替过程模型。 （
5、四）数学模型 1.必修 2：基因分离和自由组合定律；种群平衡的哈迪-温伯格定理。2.必修 3：种群数量变化的“J”型与“S”型曲线。 三、应用举例 （一）减数分裂过成模型 减数分裂内容教抽象，教材安排了一个模型构建，我在结合实际教4学时把这一模型构建做了改变。在讲述完减数分裂过程后，引导他们进行模拟假设：假设学生之间手拉手站成一个圆圈，模拟初级精母细胞，该细胞有 4 条染色体，染色体及染色单体也由学生来扮演，但一定要表示出同源染色体及姐妹染色单体在整个分裂过程中的行为变化和数量变化特征。经过一番热烈的讨论和策划后，由生物课代表组织、导演了一个初级精母细胞进行减数分裂的全过程： 从全班选出 48
6、 位同学，其中 8 位学生，4 男 4 女（分别表示来自父方和母方的染色单体） ，模拟两个四分体，其余 40 位学生手拉手围成一个圆圈表示细胞膜。表示一个四分体的两男两女的体型和身高接近，分别纵向排列成两列站在一起模拟联会现象；接着横向排成两行相向站立模拟四分体；接着两男和两女分开模拟同源染色体分离；同时 40 人围成的圆圈分成两个 20 人围成的圆圈，模拟减数第一次分裂的完成。接着，拉着手的同学分开模拟着丝点分裂。同时由 20 人围成的圆圈再分成 4 个由 10 人围成的圆圈，模拟减数第二次分裂的完成。 通过模拟实验过程，学生切身体会到了减数分裂过程在染色体的行为变化规律，有利于他们归纳总结
7、减数分裂的各个时期的主要特征，正确掌握减数分裂与有丝分裂的主要区别和联系，并且还能寓教于乐。 （二）细胞结构模型的构建 细胞结构模型的构建属于物质模型的构建，是教材安排的第一个模型构建，也是学生刚接触模型构建。对于模型构建的认识还较模糊。基于此，我在教学除介绍模型构建的程序、意义外，重点介绍了几种构建方法，如用橡皮泥等引导学生先模仿在创作。在把全班分组的基础上鼓5励学生发挥集体的智慧，充分挖掘身边资源进行模型构建。在一周的准备期后学生们纷纷展示出了他们的佳作。其中一个影响最深的是一组学生把一个煮熟的鸡蛋纵向一分为二，鸡蛋壳模拟细胞膜，鸡蛋黄模拟细胞核，鸡蛋白模拟细胞质。再在鸡蛋白上点缀着用橡皮
8、泥做的各种五颜六色的细胞器。整个模型不仅很好的表示出了细胞的结构，而且还惟妙惟肖。 四、应注意的一些问题 （一）模型构建不可省略 在教学中有些老师认为学生活动能力不行，再加上教学时间紧，教学任务重，感到模型构建只是一个辅助的教学活动，只要讲到，学生理解了不做也行。这是一种错误的认识，事实上只要我们教师组织好了学生一定会给我们惊喜。如果学生能把模型构建好不仅极大的加深了对知识的理解，节省了我们的教学时间。还大大激发了他们的学习兴趣，同时学生的动手能力、协作能力和创新能力都得到了极大的提高，我们何乐不为！ （二）不能等同于概念图 新教材的编写中概念图的应用是另一大特色，在教学中由于对两者认识不清，
9、容易把模型构建当成一个概念图来完成。尤其是过程模型和思想模型。在教学中要区分出概念图是为了让学生区分出几个概念之间的逻辑联系而通过箭头、方框等把概念连接起来的一种教学手段。而生物模型所要表达的是生物学知识、规律等的一般模式。两者有很大区别。6（三）注意模型构建过程的指导 模型构建对学生来说有一定的难度，尤其是过程模型、思想模型和数学模型。学生在构建过程中会遇到各种难题，这时需要教师及时指导，否则要么学生不能完成，要么敷衍了事，时间一长生物模型构建也就失去了意义。学生也不会提起兴趣。实践证明如果能把学生很好的分组，让学生互助，是一个很好的方法。 【参考文献】 1 徐红铃. 新课程理念下生物常规教学创新点设计的基本途径和方法J. 中学生物教学，2007（1-2）：4-5. 2 郑小毛. 建模思想在中学生物教学中的应用J. 中学生物教学，2008 （3）：15-16. （作者单位：安徽省阜阳市城郊中学）
