林瑞清+黄秋玲
摘 要： 本文主要阐述生物课本中模型的分类和三种模型在生物课堂中的应用，通过具体例子展示其建构模型过程以及不同模型的优势。学生在构建模型过程中获得完整知识结构体系，让概念变得更加具体，明确事物发展的规律。
关键词： 生物课堂；模型；概念模型；物理模型；数学模型
新的课程标准对生物模型的构建和应用提出了较高的要求，如要求学生理解所学知识，并能够构建知识网络，能利用文字图表以及数学方式准确表达生物学信息，领悟建立模型等科学方法及其科学研究中的应用。
模型是人们将所要认识的对象进行一定程度的简化以及概括性的描述，这种行为是为了某些特定目的而进行的，而这种描述既可定量也可定性。模型可通过两种形式来表达：抽象化手段以及具体化形式。据此可分成三种类型：其一为概念模型：即构建相关概念、原理及生理过程的内在包含关系。其二为物理模型：借助图画或者实物对所要认识的对象进行直观的表达。例如克里克和沃森所制的DNA双螺旋结构模型、细胞结构模式等均属此类。其三为数学模型：用以描述一个系统或其性质的数学形式。如根据实验数据，用适当数学形式（数学公式、相关柱形图及曲线，如“J”型曲线、“S”型曲线等）对事物性质进行表达。
一、 构建概念模型，建构知识网络体系
在这一方面，概念图将有所帮助，把认知结构知识转化为陈述知识程序性，建立完整、系统的概念体系，降低或规避知识的负迁移。平时看到很多的孩子，笔记记得非常详尽，又整齐又漂亮，但是考试成绩并不理想，根据错题分析，对概念之间的内在联系并不清楚，而且容易混淆。故此教会学生利用概念图代替罗列的纲纲条条的笔记既节约时间，又可以达到笔记的效果。充分利用课后练习进行拓展训练，例如必修三《稳态与环境》第一章的自我检测第三题（图1）。
可以在学生填空的基础上，引导学生对此概念图进行拓展，将第一章的所有内容概括在一张概念图（图2）中，使得所学概念一目了然，得以呈现，并标明概念之间的内在联系。
通过这张概念图还可以训练学生获取信息的能力，让学生用语言进行描述：细胞生活的环境是内环境，包括淋巴、组织液、血浆以及三者的关系，内环境是细胞与外界环境进行物质交换的媒介；内环境中的成分和理化性质处于动态平衡中，理化性质包括温度、酸碱度和渗透压等，内环境的稳态是机体进行正常生命活动的必要条件。
再比如第五章自我检测第3题（1）中，用概念图将生态系统各部分结构关系立体地表达出来。
引导学生将第五章所学的核心概念以概念图形式表示出来，在完成复习的同时完成整章知识的笔记内容，一举两得。这样的教学过程适应了新课程改革的要求，体现了学生的主动性，不再是传统的教师讲为中心的复习课，学生的参与面大大增加，当绘制完整张概念图（图3）之后，绝大部分同学对“生态系统”的各个概念的相互联系、区别很清晰的展现在脑中。
概念图可以将概念间的隐性关系显性化，学生可借助该图了解到自身在认知结构方面的不足和相混淆的部分。学生利用概念图将知识展开、细化过程中，作出自我评价，发现知识的缺陷，及时记录、补充，又能促进学生的自我反思，及时发现，及早修正补充，理清众多概念之间的复杂关系，把握完整的知识结构。概念图是交流、合作的工具，好的概念图层次结构明晰，概念间的关系清楚。学生创作的概念图是其思维的体现，通过展示学生的作品，实现合作学习和信息资源共享。概念图和传统评价方法相比，后者仅从学习者在掌握零散知识方面进行考查；前者作为评价工具，能对学习者在把握知识结构和理清知识点间的相互关系两方面进行检测，使评价结果更为客观。评价是一個反馈的过程，可以在平时作业、考试时进行，当学生发现自己的知识网络结构存在缺陷时，应对原有的概念图进行修正，这是一个主动学习的过程，是学生主体意识觉醒的标志。
二、 构建物理模型，化抽象为具体，理解结构和功能相适应
从细胞模型到DNA的双螺旋结构模型，细胞、DNA的结构因为肉眼无法看到而变得比较抽象，所以创造机会让学生尝试构建它们直观的物理模型更能理解其结构和功能相适应的特点。“尝试制作真核细胞三维结构模型”是普通高中课程标准实验教科书《分子与细胞》（人教版）第三章的模型建构内容。课堂设计围绕“以学生为主体，以探究为核心”的基本理念，让学生在集体探究中体验乐趣，培养自身的科学能力。
1. 通过观察、建构平面模型、归纳总结——动植物细胞的结构和功能以及他们之间的区别，以小组为单位进行讨论和交流，以培养小组合作的学习习惯。
2. 通过细胞模型制作活动，使学生初步树立生物体结构与功能相统一的观点。
本小节教学难点在于培养学生制成完整正确的模型的能力。所以在教学过程中，运用小组合作学习的方式，集中小组的智慧来设计和创建模型。彼此分工合作，这样除了能培养学生交流和合作的能力之外，还能让他们切身体会不同细胞器的功能和关系，能帮助解决教学难点，有助于实现教学目标，力争使课堂成为学生自主构建知识系统、提升自身素质的过程。在整体上，要彰显以学生为主体、教师为主导的新课改精神。其中具体的教学过程是：先展示几种动植物细胞的显微照片，然后请学生在黑板上画出心中认为的细胞2个（动物、植物），从图中可以归纳动植物细胞的基本结构。教材中的亚显微结构的模式图是平面图画模型，若想更直观的体现细胞的结构——建构三维模型。思考讨论：制作过程中应注意什么问题？（建构真核细胞模型时，要注意细胞和各细胞器之间在形态、结构、比例大小以及空间位置的关系）。展示2个作品，介绍优点体现在哪里？接着：
1. 学生分组讨论
（1）小组分工合作的方式？
（2）你制作的是什么细胞的模型？
（先确定细胞的框架）
（3）在选择实验材料时都会考虑哪些因素？
（4）真核细胞的各个结构是如何执行具体的功能的？（各个结构的大小、形态、颜色、位置）endprint
第1～4小組制作动物细胞模型，第5～8小组制作植物细胞模型。
2. 设计方案，分工制作
巡视各组情况，加入到讨论中的同时在制作方面进行指导，并指出他们的不足和问题，对表现良好的同学和小组给予表扬和奖励。（展示动植物细胞亚显微结构图，各结构的三维动画模型）
3. 合作组装，讨论交流、修补完善
4. 小组自我评价
（组长在模型制作结束后填写小组合作学习评价表）附表格
5. 教师选择一些小组发表制作体会
（汇报过程中，提问结构是什么？为什么这么做？哪部分最有特色？巧妙的地方是什么？还有什么不足？）
本堂课的主要内容是制作真核细胞的三维结构模型，从中体会细胞身为基本生命系统，其复杂性和精巧性，在结构方面的完整性、在生命层次上的整体性以及在功能方面的统一性。细胞进行一切生命活动调节的前提是细胞要具有完整性。
三、 构建数学模型，让学生的思维更加缜密，透过现象看事物发展规律
在高中生物课本中涉及数学模型的有很多，如必修一环境因素对光合作用的影响，必修二用数学方法讨论基因频率的变化，有丝分裂、减数分裂过程中染色体、染色单体、DNA等数量的变化，必修三构建种群增长的数学模型等。
在讲述有丝分裂、减数分裂过程中理解了染色体的行为变化，再建构数学模型的曲线图，通过比较这两幅曲线图不但可以理解有丝分裂（图4）和减数分裂（图5）过程中染色体、DNA数量的变化规律，更可以比较两种增殖方式的区别：共同点是DNA都只复制一次，不同点是有丝分裂细胞分裂一次，而减数分裂细胞分裂两次，所以最终有丝分裂的结果是子细胞染色体、DNA数与亲代细胞一致，而减数分裂的结果是子细胞染色体、DNA数减半。所以数学模型可以帮助学生透过现象发现事物发展的规律和本质以及区别相似事物。
模型的建立实质上是探究科学的过程。积极为学生营造学习机会，让他们主动体验和领会模型的内在要素，随后建立知识系统将各要素有机地结合起来，通过不同的方式体现出来。杠杆作用指的是集中的、微小的行动，假如选对地方，则会给环境造成可观的、持续的变化。由此可知，在面对困难时，借助此项原则，就能得出最省力简便而又持久有效的解决方案。因此，不论在生物课堂中，还是课后的作业，尽可能让学生用不同模型类型，也可以进行模型之间的转变，实现省力、持久的记忆和理解。
参考文献：
[1]余秀琼.运用概念图教学的误区分析[J].中学生物教学，2008，3（176）：25-26.
[2]（美）彼得.圣吉.第五项修炼：学习型组织的艺术与实践[M].张成林译.北京：中信出版社，2009：70。
作者简介：
林瑞清，黄秋玲，福建省福州市，福州外国语学校。endprint
