模型建构与初中生物概念教学

王晓泉

摘 要 本文介绍了物理模型、数学模型和概念模型在初中生物概念教学中的应用 ，以及模型建构的意义。

关键词 模型建构 物理模型 数学模型 概念模型

中图分类号：G633.91 文献标识码：A 文章编号：1002-7661（2017）15-0010-02

我国现行的生物学新课程标准明确提出 “倡导学生在解决实际问题的过程中深入理解生物学的核心概念”。生物学概念是反映生物学本质属性及特征的形式，是构成生物学知识体系的重要组成部分，常常也是教学的重点和难点。运用生物模型建构来达成重要概念教学的方法是值得深入探究的课题。

一、模型建构概述

模型建构是人们按照特定的科学研究目的，在一定的假设条件下，通过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。生物模型一般可分为物理模型、数学模型和概念模型。在生物学教学中，让学生结合学习内容，从生物现象入手或从生物的形态、结构等方面入手引导学生建构生物模型，从而促成学生对概念的建立、理解和应用。

二、模型建构在生物概念教学中的应用

（一） 建构物理模型

物理模型是以实物或图画形式直观地表达认识对象特征的模型。其思维要点是先將难以直接观察的结构或过程简化，把握其主要特征，再将这些特征形象化、具体化。在初中生物教学中，很多概念实际上是对生物的形态、结构的具体描述和直观反映，从某种意义上讲，学生只要具备有关生物形态、结构的形象再现能力也就掌握了这些知识，所以建构物理模型在生物教学中特别重要。

例如，生物实验室配备的物质模型如细胞结构模型、人体解剖结构模型等，要充分利用起来，课堂上引导学生观察，能拆卸、装配的活动模型要求学生做拆分再装配的观察；还有心脏结构模型，先让学生从外观上看心脏，区分前、后面，然后让学生拆分心脏模型，观察心脏四个腔和四个腔所连接的血管 ，比较四个腔的心壁厚度，看看心脏左右是否相通、上下是否相通，再看房室瓣 、动脉瓣的开口方向，这样学生就会获得深刻的印象和正确的感性认识，观察中，教师及时地、恰如其分地提出问题，以指明学生观察中的思考方向，产生学习新知识的强烈要求，促进他们的思维为学习新知识做准备，这样才能由现象到本质，全面、辩证地认识问题，帮助学生形成概念、理解并巩固知识。

（二）建构数学模型

数学模型是对研究对象的生命本质和运动规律进行具体的分析、综合，生物坐标曲线图是借助数学方法来分析生命现象，从而揭示生物体结构、生理代谢、生命活动以及生物与环境相互作用的关系等方面的本性特征，识图或画图的关键是先确定横坐标、纵坐标分别表示什么，联系相应的知识点，分析出横、纵坐标所示 的变量之间的内在联 系，再确定曲线中的一些特殊的点所表示的生物学意义，然后分析曲线的走向变化趋势，揭示各段曲线的变化趋势及其含义。如“青春期的身体变化曲线”，要认识青春期发育的特点，可建构男、女身高增长速度的曲线（图1）和男、女生殖器官增长速度的曲线（图2）并分析曲线中变化规律。

另外 ，集合图在生物的概念教学中也应用得比较多，可利用集合图比较几个概念之间的共同点、不同点概念内涵大小，例如，在人体、细胞、细胞核、染色体、DNA、基因的概念教学中，利用集合图或用大于号、小于号这些关系符号让学生建构出关于这几个概念的数学模型，这样有利于学生理解这些概念的内涵（图3）。

（三）建构概念模型

概念模型是科学模型中思维模型的一种形式，是学生利用已有的知识背景，在教师的引导下，自主建构知识体系的过程，常用于生物学核心概念的学习。

概念模型主要是概念图，而概念图是一种关于概念知识、思维过程和系统结构的图形化表征方式。概念图的绘制，课本中有所体现，将主题概念放在顶端或中央，向下或四周按概念等级一层一层辐射开来，并用线条把概念连接起来，并用连接词语注明连线，连接词语应能说明两个概念之间的关系。最后寻找概念图不同部分概念之间交叉连线的联结，并标明连接线。要注意的是在概念图中每个概念只能出现一次。如“植物体的结构层次” （图4）、 “性状遗传的物质基础” （图5）。

三、模型建构的意义

在这三类生物模型建构中，教师都通过创设情境引导学生进行探索，让学生独立思考，同时通过师生间、生生间多种交流活动，由学生主体积极、自主地建构，不断修改、完善模型，从而促进学生对生物重要概念的建立、理解和应用。学生在建构模型过程中，不仅很好地掌握了知识，而且学到了知识以外的能力、方法、情感态度价值观。结果表明，模型建构的活动并不是多余的。

参考文献：

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[3] 谭永平.高中生物学新课程中的模型、模型方法及模型建构[J].生物学教学，2009，34（1）：10-12.