生物模型建构教学十篇

导语：如何才能写好一篇生物模型建构教学，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

生物模型建构教学篇1

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分裂需要一定的时间），若是突变，则是染色体的图线。

三、概念模型构建

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。

生物模型建构教学篇2

一、概念模型的构建 

构建模型的方式有很多，可以用于生物课堂的模型类型也多种多样.针对具体的教学内容，教师要有针对性地选择模型的种类以及模型的构建方式，这样才能够让模型构建对课堂教学发挥辅助效用.生物课程中有着许多需要学生理解与体会的概念，很多概念对于初次接触的学生而言，理解上会存在一定的障碍.对于这一类教学知识点，教师可以尝试概念模型构建的方式来化解这些核心概念理解上的难度，帮助学生更好地认识与体会这些教学内容.在借助概念模型的构建来进行概念教学时，教师要让教学过程循序渐进地展开，模型的构建不能过于复杂，这样学生不仅接受起来障碍较大，也容易将相关联的概念混淆.合理地利用概念模型，才能够增进学生对于概念的体会，进而为知识教学提供辅助. 

例如，在讲“血糖调节”时，笔者介绍胰岛、胰岛A细胞和胰岛B细胞及分泌的激素、作用后，和学生一起通过模型建构理解“胰岛素和胰高血糖素调节血糖平衡的过程”.首先我请一组学生利用事先做好的“糖卡、胰岛素卡、胰高血糖素卡”示范，接着全班学生分组活动，依次探究饭后半小时及运动时机体是怎样恢复正常血糖水平的，并用卡片进行演示.通过构建动态的物理模型，学生根据活动中的体验，构建出了图解式概念模型，并且通过各组代表间的相互交流，最后将这几个核心概念归纳成图.对于很多关联概念以及理论性较强的概念而言，教学中教师完全可以透过概念模型的构建来化解知识点理解上的难度.这种教学方法，更容易被学生理解与接受，透过灵活应用这些概念模型后，学生对于概念的记忆会更加牢固，对于这部分知识点的理解程度也会更加深刻. 

二、数学模型的构建 

数学模型看似和生物课程间没有任何联系，学生也很难想象数学模型的构建对于生物教学的辅助效果.之所以会形成这样的印象，很大程度上源于教师对于课本知识的挖掘不够深入，对于数学模型的应用缺乏灵活性.对于生物课本中的有些知识点，数学模型的构建能够发挥积极的教学辅助功效，能够增进学生对于知识点的理解与体会.高中生物课程中涉及一些并不复杂的运算，对于这类知识点数学计算并不是难点，然而，找到正确的数学模型却是问题解决的突破口.因此，在知识讲解以及日常训练中，教师应当有意识地增强学生的数学模型构建能力，要让学生对于这部分知识有更透彻的体会，并且能够熟练地应用数学模型来解答实际问题. 

高中生物课程中的很多难点知识都可通过数学模型来化解，如酵母菌呼吸作用过程中随氧浓度变化所释放的CO2与吸收的O2之间的变化特点、恒定温度条件下测某植物随光照强度变化所释放或吸收的CO2、种群的“J”型增长与“S”型增长、单因子因素与多因子因素对光合作用的影响……构建数学模型，有利于学生理解和掌握知识，也使学生认识到在生物学中有许多现象和规律可以用数学语言来表示，培养了学生的逻辑思维能力.教师要善于借助具体问题的讲解来培养学生的模型构建能力，这不仅能够锻炼学生的思维，拓宽学生的解题思路，这也是让学生更好地应对各种难点问题的一种能力训练. 

三、物理模型的构建 

物理模型的构建是生物教学中一种有效的模型构建形式.最常见的一种方法就是以图画或者图表的形式来构建系统的知识框架，让学生意识到相关知识点间的联系，并且让学生形成更为完善的知识架构.物理模型的构建适用于较为复杂、知识点密集的教学内容.这样的内容通常是教学中的难点，而物理模型的构建则能够很大程度帮助教师突破这些教学难点，从而让学生更好地体会到知识点间的关联. 

生物模型建构教学篇3

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?⒛岩灾苯庸鄄斓慕峁够蚬?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）。

生物模型建构教学篇4

关键词：生物教学；模型构建；应用

中图分类号：G427文献标识码：A 文章编号：1992-7711（2013）18-087-1

一、运用模型方法进行概念教学

对于概念的学习，模型建构是最直接最有效的教学途径之一。在生物课堂教学中，学生对概念的掌握往往是一个逐步深入和提高的过程，一般都是由现象到本质，由简单到复杂，由具体到抽象的完善过程。模型和模型的方法有利于学生加强感性认识，使知识概念经验化，直观化，有助于学生记忆和理解。

【例1】 生态系统的概念学习

导入：学生观看情境剧《大草原上的生活》

设问：（1）大草原上所有生物共同构成一个生物群落，若再加上它们生活的无机环境又构成什么呢？（2）能否用自己的语言来描述什么是生态系统？

设计意图：通过情境剧增加了学生对课堂的参与，同时通过多感官激发学生的学习兴趣，使学生快速进入到学习环境中。

①生态系统是由哪些成分构成的？②非生物成分（无机环境）是与生物成分（生物群落）简单地相加吗？它们有没有联系？③若有联系，那么你认为它们是通过什么联系起来的？

讲：正是这些将生物群落和无机环境联系起来形成了一个整体，这样的整体才是一个生态系统。

设计意图：对概念的分解，使学生掌握概念的内涵和外延。

二、运用模型方法揭示生物现象本质特征

生态系统中的生物成分包含生产者、消费者和分解者，请大家首先来分析大草原上草、鹿和狼以及细菌所属的生物成分？然后根据行为表现来讨论它们在生态系统中的作用，并根据它们的作用来构建生物成分之间的关系模型。

活动一：分析大草原的生物组成成分

种类所属成分行为表现生态系统的作用

草生产者一手拿出“二氧化碳”、一手拿出“水”，在太阳标志下晃了晃，然后放到身后，说声：“变”，拿出“有机物”和“氧气”。

鹿靠近草，闻了闻，一口下去，说道：“味道真不错。我得到了草当中的营养。把无机物转化成有机物，为消费者提供物质和能量

鹿

狼消费者鹿吃完后，通过呼吸、排泄等方式把体内的一部分物质转化成二氧化碳、粪便等废物排出体外。

狼吃鹿，从鹿中获取了有机物。通过呼吸、排泄等方式把体内的一部分物质转化成二氧化碳、粪便等废物排出体外。加快物质循环和能量流动

细菌分解者拿过狼的“有机物”，边吃边扔出“二氧化碳”和“水”将动植物遗体分解为无机物

设计意图：生物在生态系统的作用往往是教材或教师呈现，但通过生物在生态系统中的行为表现来领悟它们在生态系统中的作用。

活动二：用线段和箭头，构建一个生产者、消费者和分解者的关系模型

设计意图：在明确了各种生物在生态系统中作用，学生可以构建出生物成分之间的关系模型，从而理解生物之间具有联系。

过渡：在学习过程中，学生可能会形成这样的认识：生产者是绿色植物，植物就是生产者，动物都是消费者，细菌都是分解者，这些说法对吗？

活动三：请大家判断下列说法对不对。

①生产者就是绿色植物；

②植物都是生产者；

③动物都是消费者；

④细菌都是分解者。

讲：硝化细菌能把无机物合成有机物，并把能量储存在有机物中，所以是生产者；菟丝子寄生在其他植物体上来获取营养物质，属于消费者，猪笼草通过捕捉昆虫来补充有机物，所以既是生产者也是消费者；秃鹫、蚯蚓、原生动物等以动植物残体为食的腐食动物属于分解者；

设计意图：在学生已有的观念或在活动二中的学习，可能会形成一些错误的观念，通过活动三让学生来先来判断正误，然后举出特例来纠正这些错误的观念。

过渡：生态系统中除了生物成分，还有非生物成分，构成了生物成分的生物环境，包含水、空气、土壤、光能和热能等物质和能量，那么生物成分与非生物成分之后有何关系呢？请大家讨论并完成生物成分与非生物成分的关系模型图。

活动四：构建生物成分与非生物成分之间的关系模型

讲：在构建模型之前，做两点提醒：①物质和能量通过何种生物的何种作用进入生物体内？②生物体内的有机物又可以通过什么作用回到无机环境中。

设计意图：通过生物成分与非生物成分的构建，让学生明白生物成分和非生物成分是相互联系，相互作用而构成一个统一的整体。

小结：通过模型的构建，我们发现生态系统中各组成成分之间的紧密联系，才使生态系统成为一个统一的整体，具有一定的结构和功能。

生物模型建构教学篇5

【关键词】模型建构探究性学习探究性教学新课标

《高中生物课程标准》指出：“要让学生领悟建立模型的科学方法及其在科学研究中的作用”。通过建构模型，排除、舍弃非本质因素，突出事物的本质特征，使生命现象或过程得到纯化和简化，让学生更容易地理解知识形成的规律和掌握教学目标的内容。因此，模型建构是学生必须掌握的科学方法。

一、模型建构

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，再现原型客体某种本质特征（如结构特性、功能、关系、过程等）的物质形式或思维形式的类似物。高中生物学课程中的模型构建活动，则是根据课程标准的要求设计的，让学生结合具体生物学内容的学习而进行的建立模型的活动。模型建构有三种：

1.概念模型：指以文字表述来抽象概括出事物本质特征的模型。如：蛋白质与酶的关系、对真核细胞结构共同特征的文字描述、光合作用过程中物质和能量的变化的解释、达尔文的自然选择学说的解释模型等；

2.物理模型：以实物或图片形式直观表达认识对象的特征。如：真核细胞的三维结构模型、细胞膜的流动镶嵌模型；DNA双螺旋结构模型；模拟植物或动物性状分离的杂交实验；利用计算机模拟人体某方面稳态的维持等。

3.数学模型：用来描述一个系统或它的性质的数学形式。如：酶活性受温度（PH值）影响示意图，不同细胞的细胞周期持续时间、J型增长曲线的公式：Nt=N0？t等。

二、探究性学习

倡导探究性学习，就是力图改变学生的学习方式，引导学生主动参与，乐于探究，勤于动手，逐步培养学生收集和处理科学信息的能力，获取新知识的能力，分析和解决问题的能力以及交流与合作的能力等，突出创新精神和实践能力的培养。

在高中生物教学中，探究性学习包括资料探究、科学史探究、实验探究和调查性探究等类型。但总归起来，科学探究的过程一般包括提出问题、作出假设、设计实验、实施计划、得出结论、表达和交流几个步骤，

探究性教学一般包括以下几大步骤：

（1）创设情境：教师根据所教学的内容创设情境，激发学生探究兴趣，让学生参与到教师的教学中。

（2）提出问题：提出的问题必须是学生兴趣的、能够吸引学生的、贴近生活的、能够引导学生思考推理的等。

（3）作出假设：根据已有知识、经验，对提出的问题给出合理的解释，即为“作出假设”。一般有两个步骤：第一步，提出假设；第二步，作出预期（推断）。至于假设是否对错应通过设计实验加以验证。

（4）设计实验：以小组为单位，讨论、设计实验方案，交流完善，并确定可能出现的现象。实验设计应注意以下几个原则：科学性原则、单一变量原则、等量原则、对照原则、平行复重原则。

（5）实施计划：按照设计的方案，各小组进行实验装置的组装并开始实验。

（6）观察记录实验现象，分析现象得出结论：各小组观察实验现象，并记录，同时联系实验假设，讨论后得出结论。

（7）表达和交流：学生归纳整理所得结论，去伪存真，教师帮助学生构建知识网络，并引导学生运用所得知识分析解决问题。

值得一提的是：探究性学习不一定要通过实验来完成。在模型建构教学方式中尝试探究性教学，就是在构建模型教学过程中，引导学生进行分析、推理、表达交流，最后得出结论，这需要教师精心设计、巧妙引导。

三、在模型建构教学方式中尝试探究性教学

在模型建构中尝试探究性教学，以学生为主体、教师为主导，符合新课程改革理念的教学方式。模型建构的过程就是不断发现问题、进行探究、解决问题的过程，要求学生在课堂中要“有思想、会质疑、懂思辨、能创新”；要求教师以引导者的身份与学生进行平等交流，较好地完成教学目标。

1.概念模型

教师创设情境，让学生置身于探究情景之中，在解决问题的过程中逐步修正原来不正确的概念，不断构建科学的概念，形成正确的概念系统。这样构建起来的概念，能有效地整合进学生的知识框架，内化为学生的经验和思维，成为进一步探究学习的基础。高中生物学课程中的概念模型建构活动，其主要价值是让学生通过尝试建立模型，体验建立模型中的思维过程，领悟模型建构方法，获得或巩固有关生物学概念知识。.

例如，血糖调节一课，可引入学生感兴趣的内容，创设情境，化抽象为直观，构建人体血糖平衡模型，还要求学生将生活经验和教材知识相结合，进行思考和交流，让学生分享获取经验和知识的喜悦。当模型建立时，马上就有学生产生疑问：“现在血糖浓度恢复正常，但胰岛素浓度还处于较高的水平，那血糖浓度不会继续被降低吗？”，教师释疑，自然而然地反馈调节的概念，从而让模型一步一步得到完善。在完善模型的过程中，学生就能在脑海中形成一幅思路清晰的血糖调节流程图，将感性认识上升为理性认识，使得教学效果更加明显。

2.物理模型

建构物理模型能培养学生的创新思维，巩固所学知识，还能反映出学生对知识的掌握程度，是教学反馈的有效手段。例如在学完细胞的亚显微结构以后，我们要求学生利用课余时间分小组制作细胞模型。当看到学生交上来的作品时，学生的作品使用了不同的材料和手段：有运用雕刻技术将马铃薯雕刻成细胞模型的；有使用琼脂形成凝胶代表细胞质基质，用各种糖果代表细胞器的；有使用核桃代表细胞核的；有使用弹珠代表核仁的。优秀作品真是数不胜数。

通过对模型进行评价，教师也能了解学生对知识掌握达到了什么水平，例如：有的学生作品并没有建构出粗面内质网，说明学生对分泌蛋白质的相关知识掌握还不牢固；有的学生作品使用椰子壳代表细胞壁，这不仅做到了“形似”，而且做到了“神似”，说明学生对细胞壁功能和成分的了解十分纯熟了。

3.数学模型

数学模型中的曲线模型直观简单，可以把实际中很多复杂多变的问题简单化明了化。如果能让学生体会到数学建模在生物学中的妙处，就会更好地去激发学生对生物学的学习兴趣，同时数学模型的构建也可以锻炼和培养学生们的创造性和探索性。学生在经过老师指导研究科学的过程中，既能锻炼和提高自身的思维能力，又能学习到很多专业的知识。在生物教学和学习中，构建合理的数学模型，能让学生灵活地应用知识，通过对数学模型的建立来培养理科方面的思维能力。

下面以“种群数量的变化”中“构建种群数量增长模型”为例加以说明：

1）创设情境。

联系生活实际，细菌过多的滋生和繁殖会引发疾病，对于有害细菌的繁殖如何进行有效地控制？细菌增值有什么规律呢？

2）提出假设。

假设在营养充足和空间无限的条件下，细菌种群的增长不会受到种群密度的增加以及其它生物因素制约的理想条件下，预测细菌的变化规律。

3）数学模型的构建。

在资源和空间无限充分的情况下，细菌的个体数增长呈指数增长方式。如果用时间表示X轴，用细菌的数量表示Y轴，教师引导学生画出种群增长的“J”型曲线。

4）检验建立的模型。

在实际中，生物的生存资源和空间都不是无限的，种群间的竞争会随着种群密度增大而加剧，同时该种群的天敌数量也会相应的增多，这就会导致死亡率增高，出生率降低，该种群的增长就会减慢直至停止。假设自然界中的生物种群都以“J”型曲线增长，那么大自然是无法承受的。在某个时期，生物种群的增长会稳定在某一水平。教师列出表格、分析数据、填写数据，并引导学生画出种群增长的“S”型曲线。

5）数学模型的应用：

利用自然界的生物种群的“S”型增长曲线，可以在实际中来指导我们正确地利用野生生物资源，较好地取得经济效益，生态效益和社会效益。例如在海洋生态系统中的小黄鱼，自然条件下小黄鱼的种群数量增长呈“S”曲线。全面禁止捕鱼，鱼体的生长发育成熟后，体重不再增加，同时还要不断地吃掉其它生物，一定阶段种群数量会停止增长；若过量的捕鱼使得小黄鱼的种群数量大大低于1/2K，则要经过很长一段时间才能恢复。所以，适量、适时地捕捞，使小黄鱼的数量维持在1/2K左右，就能保持较高的增长率，这样既获得了产品，又能使种群数量快速地恢复，这就是所谓的“合理利用就是最好的保护”。

生物模型建构教学篇6

由此可见，模型教学在高中生物新课程标准中被提到较高的高度，建模能力被认为是将来学生从事科学研究的必备能力。所以模型方法实施的研究不仅符合新课程标准的要求，也是教师适应新课程改革的必需。中学生物学的教学应努力将模型方法应用于课堂教学之中，以提高学生的科学素养和科学探究能力。

一、理论依据

构建模型的思想在教育领域的运用并不陌生。在皮亚杰和早期布鲁纳的思想中已经有了建构的思想，但相对而言，他们的认知学习观主要在于解释如何使客观的知识结构通过个体与之交换作用而内化为认知结构。美国视听教育家戴尔1946年写了一本书叫《视听教学法》，其中提出了“经验之塔”的理论，对经验是怎样得来的做了描述，认为经验有的是直接方式、有的是间接方式得来的。各种经验，大致可根据抽象程度分为三大类(抽象、观察和做的经验)、十个层次，如图所示：

在十个层次中，设计的经验是指通过模型、标本等学习间接材料获得的经验。模型、标本等是通过人工设计、仿造的事物，都与真实事物的大小和复杂程度有所不同，但在教学上的应用比真实事物更易于领会。从经验之塔可以看出，宝塔最底层的经验最具体，越往上升则越抽象。教育教学应从具体经验下手，逐步上升到抽象，有效的学习之路就应该先充满具体经验。目前我们教育教学最大的失败在于使学生记住许多普通法则和概念时，没有具体经验作它们的支柱，学生对这些法则和概念的理解只能是抽象的，不具体的。因此，要充分理解概念、定理等，最好从做的经验开始。模型构建是做的经验，通过模型构建，我们再去理解概念、定理等就容易多了。

二、在生物教学中进行模型建构教学研究的原因

从戴尔的经验之塔可以看出，模型建构更加符合中学生的认知实际。通过动手操作，不但可以获得做的经验。而且还可以将之总结运用，上升到抽象的经验，并推广运用，从而使我们的教学上升到一个新的台阶。模型可使研究对象直观化、简约化，使之便于研究；又可以简略地描述研究成果，使之便于理解和传播；还可以用于计算、推导，延伸观察和实验结论等。因此，应充分地利用模型资源，使抽象的内容具体化，引导学生进行探究。

生物新课程教材中，不少地方运用了模型建构的原理或方法介绍了有关生物学知识，如概念图、概率计算、样方调查、细胞模型、DNA的双螺旋结构等等，甚至在生物新课程教材中有一个专门的知识链接就是模型建构。中学生物学中的基本概念、规律相当多，许多生物学术语概念所反映的原形都是我们用肉眼无法观察到的或实际操作时费时费力或以目前条件根本无法达到的，因此模型建构教学将更有助于学生体验概念的形成和基本规律的探究过程，从而逐步将所学新知识构建成完整的知识体系，使得整个学习过程更加高效。

模型建构教学旨在贯彻提高学生的生物科学素养，面向全体学生，倡导探究性学习，注重与现实生活的联系等新课程基本理念。注重以学生为主体，强调将认知及反思过程还给学生，将参与探究的机会还给学生，将培养主动获取新知识的能力、批判性思维的能力、分析和解决问题的能力以及交流与合作能力的机会还给学生。这种教学能充分调动学生的学习积极性，培养学生的思维探究能力，促进了学生之间的交流和合作。无论是从落实新课程理念的角度，还是从教学的实际效果来看，模型建构教学都不失为一种值得提倡的教学形式。因此加强模型建构研究，用于指导生物新课程内容的教学就有极其重要的价值。

三、高中生物教材中常见的模型建构的要求

生物模型的形式有很多，高中生物教学中常见的有三种：概念模型、数学模型和物理模型。

1.概念模型

(1)定义：概念模型是对生物学中某个问题或事物进行描述。概念模型包括：中心概念、内涵、外延。在新课程生物教材中，概念模型通常以概念图的形式出现，表达概念之间的相互关系，体现知识的网络构架。通过概念模型的建构，有利于对概念知识的理解和联系。

(2)建构的一般步骤：①理清概念之间关系；②画出初步关系图并建立连接；③标明概念之间关系；④修改和完善。

(3)新课程教材涉及内容：高中生物新课程教材中涉一及概念的内容非常多，几乎每一章、每一节内容都可以用概念图的形式加以表示，在复习时，还可以将不同章节的相关内容以概念图的形式表现出来，以便同学们形成一定的知识网络，便于对知识的理解和复习。

2.数学模型

(1)定义：数学模型是用来描述一个系统或它的性质的数学形式；或者说是为了某种目的，用字母、数字及其它数学符号建立起来的等式或不等式。

(2)建构的一般步骤：①观察研究对象，提出问题；②提出模型假设；③根据实验数据，建构模型；④进一步观察，修正模型。

(3)新课程教材涉及内容：蛋白质的合成分子量和脱水量计算，蛋白质或多肽链水解后的某氨基酸数量，DNA的结构中碱基数量及比例计算，DNA分子的复制子代DNA数量、标记DNA比例及所需某种脱氧核苷酸比例，遗传规律的比例计算，遗传病概率计算，减数分裂配子类型计算，基因控制蛋白质合成的脱氧核苷酸、核糖核苷酸、氨基酸数量计算，基因频率计算，种群密度调查(样方法、标志重捕法、血球计数板计数等)，种群“J'，型增长，能量流动规律等。

3.物理模型

(1)定义：物理模型就是以实物或图画形式直观地表达认识对象的特征。在教材中出现的也有很多，比如细胞的亚显微结构模型，DNA的双螺旋结构模型等。

(2)建构的一般步骤：①了解建构模型的基本构造；②制作模型建构的基本原件(单位)；③了解各基本原件之间的关系；④按照相互关系连接各基本原件；⑤检验与修补。

(3)新课程教材涉及内容：生物体结构的模式标本，模拟模型如细胞结构模型、各种组织器官的立体结构模，型、DNA分子双螺旋结构模型、生物膜镶嵌模型、减数分裂中染色体变化模型、血糖调节模型等。

四、生物课堂模型建构的合理应用

为了更好地把模型建构与生物新课程教学相结合，我们提倡将模型建构与生物学常规教学有机融合，使之成为生物学教学的有机组成。需要注意以下几点。

1.注意使用的内容

由于高中生物新课程教材中关于模型建构的内容比较多(尤其是概念模型)，基于课时的限制，应选择比较典型的内容给学生在课堂操作。其他一些内容布置给学生课后操作，某一段内容比较多时，还可以分成不同的组别进行操作，然后安排同学演示交流。

2.注意使用的时机

模型建构内容可以穿插在各节教学内容中，也可以按照一定的专题进行教学操作，后者比较适用于复习时

使用，也可以用于章节回顾。在教学内容中使用时不要显得突兀，要注意与其他教学内容有机组合，保证教学效果。

3.要充分发挥学生的主体作用

模型建构是为教学服务的，服务的主体是学生，所以模型建构要尽可能放手让他们自己去操作，从而让他们的能力得到锻炼和提高。

4.明确需要制作模型的特点

无论要制作什么模型，首先要了解这个模型的基本特征、组成单位或基本元素、连接方式、需要条件等(含知识储备)。这些条件是一定要在课堂建构之前充分准备好的，否则将无法完成模型建构。只有在对所要建构的模型有充分了解的基础上才能正确建构出模型，保证模型建构的科学性和准确性。

5.对照制作步骤进行有序操作

不能因时间限制而使模型建构急于求成，而是要按照既定程序按部就班有序进行，每一步该做什么，要仔细检查，在保证这一步已经准确到位的基础上再进行下一步骤，这样建构出来的模型准确性才比较高，才更有说服力。

6.注意检验和完善

模型建构完成后，一定要注意通过课堂实际应用进行检验，看其是否有需要修改的地方，若有不够完善的地方要逐渐加以完善。

五、生物课堂模型建构对学生能力培养的作用

1.培养创新能力

创新能力是一个人根据当前的知识和经验，加工、处理并有机迁移或整合，创造出新知识或新技术的能力。生物学上的很多问题，有的可以找出答案，有的没有定论，但这些问题却可以让学生在制作模型时，加深对这些知识的理解，将来去探寻研究一些没有解决的问题，激发学生学习生物学的兴趣。模型建构的过程，也是学生根据自己所获取的知识进行创新的过程。因此，在高中生物学教学中应该充分利用模拟实验及建构模型的机会来培养学生的创新能力。

2.培养批判性思维能力

生物科学发展中的批判性思维是非常关键的，在学习前人遗留给我们的宝贵知识财富时，要勇于质疑，并通过研究使其科学化或加以丰富，在模型建构教学中，可以利用课本中的素材来培养学生的批判性思维能力。

3.培养建模思维和建模能力

建模思维，是学生所认识到的关于建立模型及进行模拟实验必需的理论、概念、原则、方法等方面的知识。而建模能力是在建模思想的指导下，综合建立模型，进行知识或技术创新所必需的知识、理论、技能，最终达到建立模型，完成创新过程的能力。在进行高中生物学教学时应充分利用模拟实验和建构模型的内容培养学生的建模思维和建模能力。

4.培养解决实际问题的能力

生命科学与人类生活、生产联系密切，这类实际问题可以让学生通过建立模型来理解。因此模型教学有助于培养学生解决实际问题的能力。

5.培养搜集信息和处理信息的能力

生物模型建构教学篇7

关键词 高中生物 模型建构 磁性软白板

中图分类号 G633.91 文献标志码 B

文件编号： 1003 - 7586（2016）11 - 0024 - 04

《普通高中生物课程标准（实验）》首次明确将“获得生物学模型的基本知识”作为课程的知识目标之一，并在“内容标准”和“活动建议”中作了具体的规定。新一轮的高中生物学课程标准修订工作正在实施推进中，核心素养是理科课程设计的指向标，生物学核心素养包括生命观念、理性思维、科学探究和社会责任。新课标更注重学生分析问题、解决问题的能力。

建构主义理论认为，学生是学习的主体，应该让学生经历对知识的主动探索、主动发现和主动构建过程。模型建构是学生学习科学知识、认识世界的一种手段和科学研究思维方法之一。它以简化和直观的形式来显示复杂的事物和过程，尤其是通过实物模型建构，可使较抽象的、难以理解的重要概念和原理清晰呈现，使零散的知识逐渐系统化和直观化，从而使学生获得生物学概念和原理的准确含义，进而准确利用。

目前高中生物教材中主要涉及物理模型、概念模型、数学模型三种建模基本知识，旨在引导学生通过定性或定量化的概括性描述，使抽象、难理解的知识变得形象直观，容易理解，进而促进知识的意义建构。据此，笔者依托学校“学生学具的开发与应用研究”课题，与同事一起，就“磁性软白板在生物学模型建构中的应用”进行了初步的探索与实践。磁性软白板具有价廉物美、擦写方便、便于展示与交流等优点，下面结合教学案例就其教学过程与应用方法作简要的介绍。

1 磁性软白板简介

磁性软白板采用优质橡胶磁制作而成，除了白色，还有红色、蓝色等多种颜色，厚度为0.65 mm，目前在各种文具市场或者淘宝等网店可以方便地购买到。磁性软白板与教学中常用的白纸、硬纸、卡纸相比，优点很多（表1）。

在教学中根据教学内容选择性地使用磁性软白板，师生都感到方便、直观和高效。

2 磁性软白板在建构生物学物理模型、概念模型、数学模型中的应用

2.1 利用磁性软白板建构物理模型

物理模型是以实物或图画形式直观地表达认识对象的特征。其主要表象是“有形”，一定性状的平面或立体图形及其组合，就是对象本质特征的具体化。例如真核细胞结构模型、DNA双螺旋结构模型等都属于物理模型，它们都形象概括地反映了描述对象的本质特征。

在学习“生物膜流动镶嵌模型”时，笔者采用小组合作学习模式，利用磁性软白板的画图展示功能，引导学生体验建构生物膜流动镶嵌模型的过程与方法，学生印象深刻且记忆持久。具体教学过程如下：

首先，学生自主学习科学家发现“细胞膜的主要成分是脂质和蛋白质”的过程，而后教师小结：经科学家的提取、分离和鉴定，发现脂质的成分就是磷脂分子，并介绍磷脂分子的结构特点：磷脂是由甘油、脂肪酸和磷酸等组成，磷酸“头”部是亲水的，脂肪酸“尾”部是疏水的（黑板画如图1所示）。

接着，教师提出问题情境1：“科学家把从人的红细胞中提取的磷脂分子在水―空气界面上铺展成单分子层，它会如何排布？”要求学生前后4人一组进行讨论，并将结果画在磁性软白板上。各学习小组派代表把磁性软白板贴到黑板上展示。结果每组学生都能正确画出如图2所示的磷脂分子排布示意图：亲水性的头部与水接触，疏水性的尾部背离水。

然后，教师提出问题情境2：“科学家测得红细胞细胞单分子层的面积恰为红细胞表面积的2倍，由此能得出什么结论？”要求学生经小组讨论后将结果画在磁性软白板上，并再次展示在黑板上，组间如有不同答案，由组代表进行解释，其他同学可质疑。经交流，学生很快达成共识：在水―水界质中磷脂分子必然排列成两层，两层磷脂分子的头部朝水，尾部相对，并画出如图3所示的磷脂双分子层示意图。这时，教师通过多媒体演示一个动物细胞，并设问引导：“细胞是立体结构，细胞膜内、外分别是怎样的环境？组成细胞膜的磷脂分子又应该如何排布呢？”学生经小组讨论后在磁性软白板上画出如图4所示的细胞膜截面示意图。

反思：在建构生物膜的流动镶嵌模型过程中，磁性软白板的画图与展示功能得到充分利用。在此过程中，学生通过自主、合作、探究性学习，像科学家那样经历了探索、发现、验证和理论建构的过程。一切习得不是教师灌输给学生的，而是他们根据已有的知识经验在新的学习情境中自主认知构建的，所以理解得透彻、印象深刻、记忆持久。

2.2 利用磁性软白板建构概念模型

概念模型是把抽象概念之间的复杂联系，用简单直观的图式进行描述。一般借助几何线形来连接，故其主要表象特征是“有线”，包括箭头、分支线、直线等，这些“线”就是概念之间本质联系的具体化。如遗传变异的概念模型，人口增长和开垦土地之间的关系等。

人教版高中生物必修3“细胞生活的环境”中涉及很多概念，如体液、细胞内液、细胞外液、血浆、组织液、淋巴、内环境等。弄清楚这些概念间的联系与区别是本课学习的重点与难点，历届学生在学习过程中都觉得这部分知识抽象复杂，难于认知。笔者一改以往的讲授教学方法，尝试利用磁性软白板引导学生建构概念模型，收到很好的效果。

生物模型建构教学篇8

关键词：高中生物；模型构建；建模思维

中图分类号：G632 文献标识码：B 文章编号：1002-7661（2015）18-367-01

在高中生物教学过程中，通过教师引导使学生利用生物模型对相关知识进行有效的理解和分析是常用的教学手段，生物建模可以培养学生抽象具体化、化整为零、简约严密的分析解决问题的能力，有利于学生养成理论联系实际、透过现象看本质的良好思维品质。多种多样的构建模型被用于高中生物教学中，对培养学生的思维能力起到了良好的推动作用，但是我们也应该注意到，由于日常教学中有些教师对构建模型教学方法的运用不恰当、掌握不到位，对学生掌握科学文化知识造成了额外的负担，反而降低了学习效率，起到了反作用。因此，及时的总结建模在高中生物教学中的教学经验并进行推广是摆在我们面前的一个新课题，对推动高中生物教学改革的深入进行大有裨益。

一、模型与模型构建教学

无论哪一门课程的教学都会用到各种模型，模型是指人们按照科学研究的特定目的，在一定的假设条件下借助具体的实物或者其他形象化的手段或者思维模式等抽象的形式再现原型课题的某种本质特征（例如客体的某些结构、功能、属性、关系、逻辑等）的一种方式。简而言之，模型就是将抽象的认识对象进行简单化、具体化、形象化的一种方法。模型构建是现代科技研究和社会实践中人们经常采用的一种方法，人们常常运用模型构建来分析和研究实物，解决实际问题。它既是一种科学方法，也是一种思维模式。从思维形式的角度来分生物模型的表现形式有物理模型、概念模型、数学模型、软件模型等，其中最常用的是前两种。物理模型是以实物或图画形式直观反映认识对象的形态结构或三维结构，例如DNA双螺旋结构模型、三倍体无籽西瓜的培育过程等。通过图画或者模具来模拟实物的形态。概念模型是以图表文字等通过适当的组合对事物的规律、作用机理进行描述的模型。例如光合作用示意图、中心法则图解、细胞分裂图解等等，通过简单的文字图片组合描述实物的本质特征，通俗易懂。

二、构建模型教学的意义

生物教学中采用构建模型的方法有助于培养学生消化吸收科学知识，形成独立思考的思维能力，有利于学生学习能力的提高。具体来说，具有以下几个方面的意义：

1、提高学生的学习乐趣。任何学生都喜欢活跃的课堂气氛和生动的学习对象，将高中生物知识模型化能够展示给学生十分直观、生动的客体，使得原本静止的文字变得生动活跃，刺激学生的感官，激发学生对高中生物的学习乐趣。生物模型的构建可以有多种多样的形式，有时甚至可以用一张纸或是一块橡皮对某个生物规律进行合理的模型化，变抽象为直观，变复杂为简单。学生们也乐于摆弄这些直观的小东西，并且可以亲自动手设计这样的生物教学模型，这无形中强化了学生在学习中的主体地位，自然能够激发学生的学习乐趣，在学习之余，独立构建模型的学生还能从中得到成功建模后的喜悦和成就感，生成自主学习的动力来源。

2、培养学生自主学习能力。高中新课改要求转变教育教学理念，以教师为主导，以学生为主体，强调学生在学习中的主动性、主体性。通过高中生物构建模型教学方法可以有效的提高学生自主探索、自主学习的能力，形成解决科学问题的思维模式。模型的构建首先是在大脑中形成的对生物问题的一种映射，然后通过实物或者图表等直观形式表现出来。经过一定训练后，学生自己完全可以靠自己的思维建立模型并通过模型解释和解决实际问题，教师应该给予学生足够的时间和空间进行自主学习，并鼓励学生之间进行合作和交流，通过合作交流，学生能够从中取长补短，从不同的角度理解思考问题，相互启发，共同进步，培养起求真务实、独立思考的学习氛围。教师在构建模型教学中应该承担起引导者的角色，努力开发学生建模的积极性和建模学习能力。

三、避免构建模型教学陷入误区

在日常生物教学中运用建模方法应该避免陷入以下误区：

1、构建过多的应用模型，增加学生学习压力。教学模型的应用可以简化一些抽象的生物概念或知识点，但是有的老师在实际教学中过度的应用模型，给学生建立起一系列的模型并希望学生按照自己的模型进行套用来理解，本来为了简化难点的模型反而使得学生学习起来更加繁琐，无形中增加了学生学习的压力。因此，老师在教学中模型应用应该适当，适用于一些难以理解的地方，一些较为容易的地方则不需要构建模型，做到具体问题具体分析。

2、重视传授模型，轻视自建模型。俗话说“授之以鱼不如授之以渔”，许多老师在教学过程中习惯于将自己构建的模型强加给学生，直接采用灌输的方法输出给学生，不注重对学生自己建立模型能力的培养和引导。固然，独立建立模型需要一定的理论基础，需要对相关知识点深入的把握和较高的思维能力，学生对自建模型的把握上可能不到位甚至有所偏颇，但是作为老师不能剥夺学生培养自创能力的权利，反而应该支持，应该教会学生如何建立模型而不是简单的给予和灌输。

3、教师对构建模型缺乏足够的思考，不具有普遍说服力。许多教师凭借多年的教学经验，随口就能构建一个模型对一些知识点进行演示或解释，但仔细研究后发现有的模型是不够严谨和科学的，缺乏足够的考虑。对于有些理解能力较强的学生来说可能可以接受和领会，但对其他学生则不能明白，这样反而不如直接讲解来得彻底，造成生物教学效果大打折扣，也有失公平。

总之，广大高中生物教师不但要注重构建模型在教学中的运用，还要对运用的方式方法进行升级和改造，另外还应注重学生自主构建模型能力的培养，为培养具备高超思维能力的高素质人才打下良好的基础。

参考文献：

[1] 吴志明.高中生物学教学中模型构建的常见误区与对策[J].生物学教学，2011，（6）：44-46.

生物模型建构教学篇9

关键词：物理模型；高中物理教学；模型构建

中图分类号：G632 文献标识码：B 文章编号：1002-7661（2015）08-356-01

物理是自然科学的一门基础学科，历史悠久，领域广阔，与不少学科均有交涉。物理学是一门研究物质运动及其形态、物质间相互作用及其规律的基础科学，所有事物的变化产生都是有规律，不管是必然的还是偶然的。为了研究物理某些现象和规律，必须使各种条件常态化、简约化，这就需要建立起相应的物理模型，然后设置一定的条件，用于处理特定的问题。物理模型是物理学中不可或缺的重要环节，也是高中物理教学中不可或缺的重要环节，近年来，对高中物理教学中物理模型的构建与运用的研究也越来越多。

一、物理模型与高中物理教学

1、基本定义

物理模型是在一定的场合和条件下，建立在科学的实验基础之上，抓住研究对象的主要因素，反映研究对象的本质所建立起来的，抽象化的物理现象，反映了物理现象发展变化的基本规律，并随着时间的推移不断的发展完善，不断接近真理的理性化物理规律。

2、重要意义

物理模型是物理研究中十分重要的途径，物理模型的构建过程也是物理概念和物理基本规律的发展过程，贯穿物理学的发展史，是不可或缺的重要环节。在物理研究中，构建物理模型，有利于更准确地理解物理概念，掌握物理规律，有利于培养大胆假设，小心求证的科学精神。

3、物理模型与高中物理教学

高中物理的教学和学习多是以物理模型为基础，可以说，高中物理的教学是基于物理模型之上的。运用物理模型进行教学，是教学生进行物理模型的构建，也是教学生如何运用物理模型进行实验，同时是学生能快速获得物理知识的一种方法。物理模型在现阶段的高中物理教学中占有非常重要的作用。

二、高中物理教学中物理模型的构建与运用

物理模型是将原有的复杂物理现象归纳总结成抽象的一个模型，在高中物理教学中构建和运用物理模型的过程便是抽象物理规律的过程，在潜移默化中培养学生物理模型的开阔性思维，帮助学生更好更快更深刻地理解知识点。

1、高中物理教学中物理模型的构建

（1）常见的物理模型

常见的物理模型有：概念模型、条件模型、状态与过程模型、数学模型、理想化模型等。

（2）物理模型的构建原则

物理模型是根据原型进行构建的，因此需要客观地反映研究对象的本质特征，在构建时还要抓住主要因素，例如，构建匀速直线运动，就是抓住主要因素，忽略运动中复杂的其他次要因素，设定一定的条件，将模型理想化。物理模型理想化方便我们处理实际的问题，但是理想化也是建立在实验的基础上的，物理模型的构建如果没有以坚实的实验为依据，是经不起推敲的，最典型的例子便是上世纪初卢瑟福α粒子散射实验，这个实验证实了他的老师汤姆逊“枣糕式”原子模型设想是不成立的，于是卢瑟福以实验为依据，又提出了自己的物理模型，即原子核结构，后人的实验也都证明了原子核结构的正确性。但并不是所有的实验都能经得起时间的检验，有些物理模型在当时的理论认知下是能解释得通的，但随着时间的推移和科技的发展，或者变换了场合和条件时，就出现问题了，这就要求我们根据认知和科技的进步，不断地对物理模型进行发展和完善。依旧是原子的模型，在汤姆逊发现电子之前，人们都认为原子是最小的物质，而卢瑟福又提出了原子核模型，在他们之后，玻尔的轨道量子化模型又进一步地完善了原子模型。因此，物理模型必须是不断“假设―实验―构建――假设―实验”的过程，是不断发展和完善的过程。

2、高中物理教学中构建物理模型的运用

高中物理教学中物理模型的运用必须遵循构建物理模型的原则，根据原则明确物理过程，建立物理框架，以下这个例子就是比较典型的运用案例。

案例一：“单摆”模型的构建

①设定一定的场合，一定的条件。认定小球摆角

②准备实验。准备一组两个悬线相同、质量不同的小球；一组两个悬线不同、质量相同的小球；一组两个悬线相同、质量无关的小球。

③演示实验。第一组和第二组摆角>5°，第三组摆角

④学生根据现象进行记录，找出规律，通过理论分析，将现象进行抽象；

⑤抓住主要因素，分组讨论类似“单摆”的运动，并进行类比以及实验；

⑥课后学生思维拓展，设定不同的场合和条件，讨论“单摆”运动的可行性以及规律变化。

通过物理模型的运用，让学生直观感受到将现象抽象成规律，构建成物理模型的过程，培养学生观察力的同时，也培养了学生唯物辩证的世界观，举一反三的思维能力等，这些方法不仅有利于学生有效率地学习物理，也有利于学生提高其他科目的学习效率，而学好物理和物理模型培养起来的发散思维，更是为高中打下良好的基础。

综上所述，物理模型就是考虑主要因素暂时性忽略次要因素的实验模型，高中物理教学中构建和运用物理模型能形象生动、深刻具体地反映事物的本质和变化，让学生建立起清晰的物理学框架，是十分有效的、必不可少的高中物理教学手段。

参考文献：

[1] 沈金林等.从建构主义认识论谈相异构想的形成及纠正策略[J].中学物理教学参考，2013，11（09）：77-78.

生物模型建构教学篇10

关键词　模型构建　物理模型　概念模型　数学模型

中图分类号　G633.91　文献标识码　B

新课标下的高中生物新课程改革已经越来越深入，新课标始终强调学生不仅仅应该掌握科学知识，更应该学习科学研究的一般方法，因为这些科学研究的方法对学生的发展具有更为重要的价值。科学研究的一般方法在教材中介绍了很多，构建模型的方法是教材中首次提出但极为重要的一种理性思维方法。模型的方法是以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，是逻辑方法的一种特有形式。

模型舍去了原型的一些次要的细节、非本质的联系，以简化和理想化的形式去再现原型的各种复杂结构、功能和联系，是连接理论和应用的桥梁(模型和原型的关系如图1所示)。

关于模型的形式或种类，教材中介绍了物理模型、概念模型和数学模型三种类型。这三种模型有一个共性就是用来学习被认为相似的事物的工具，笔者在三年的课堂教学摸索中始终坚持对学生建模能力的培养，不仅适应学生的认知规律，也可以提升课堂的内涵，帮助学生在更好的掌握知识的同时学会研究方法，提升生物教学的价值和魅力。

1　构建物理模型

为了形象、简捷地处理问题，人们经常把复杂的实际情况转化成一定的容易接受的简单情境，从而形成一定的经验性的规律，即建立物理模型。教材中对物理模型的定义就是以实物或图画形式直观地表达认识对象的特征，它在教材中应用非常频繁，比如细胞模型、细胞的亚显微结构示意图、DNA的双螺旋结构、生态农业系统等。物理模型既包括静态的结构模型，又包括动态的过程模型，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，就是动态的物理模型。

1.1　构建实物型物理模型用以帮助直观的认识

教材中对物理模型的定义就是指以实物或图画形式直观地表达认识对象的特征，它可以形象而概括地描述事物的一般特征，实物型物理模型是最直观的物理模型。尤其是在学生学习《分子和细胞》的时候，学生第一次接触到系统的严谨的微观知识，对于刚刚进入高一的学生来讲，此时构建实物型的物理模型可以帮助学生建立直观的认识。例如人教版教材“分子和细胞”中呈现了北京某中学制作的细胞模型就可以让学生真实的感受到细胞的结构。在“物质跨膜运输的实例”中，“原生质层”的概念对于学生来说总是很难理解，学生尚不具备这样的想象能力，如果能够制作一个成熟的植物细胞的实物模型，那么学生对原生质层的结构以及它的两侧的溶液的理解就非常清楚了，具有了最直观的认识。

在教学过程中，建立实物型物理模型的知识点还是很多的，有“减数分裂”、“DNA分子的结构”等。虽然建立这种模型有一定的困难，需要教师寻找合适的材料，做大量的准备工作，课堂教学进度放慢等。但是教师可以采取兴趣小组、课外活动等形式加以避免。实物型物理模型的作用和效果是非常明显的，尤其是减数分裂的模型很好地解决了学生学习的困难，在帮助学生学习的同时也锻炼了学生的动手能力和合作能力。

1.2　构建示意图物理模型用以促进理性的转化

示意图物理模型就是指以图画形式直观地表达认识对象，在教材中也有丰富的示意图形式的模型，这些内容相对微观、抽象、复杂，不便于制作实物型模型，示意图式的物理模型可以促进学生感性的理解。因为这类模型学生很常见，所以构建起来难度并不大。例如在“细胞膜的结构”的教学过程中，在学生理解了磷脂的特性之后，师生共同构建磷脂在空气一水的界面上的物理模型和在细胞膜中的模型(图2)。图2磷脂在空气一水的界面上和在细胞膜中的模型

学生完成上述模型并不是太困难，在此基础上让学生独立思考，构建某植物细胞中存在某个以磷脂为膜包裹的小油滴的物理模型。要完成这个模型，学生要对磷脂的特性和油、水的分布很清楚，学生构建还是有一定的困难，教师可以先让学生进行讨论再总结，通过这个情景转换可以巩固学生的感性认识。

构建示意图物理模型学生可以把复杂的知识简化，可以把抽象的知识形象化，但真正的关键作用是学生在构建这些模型的时候已经融入了自己的思维，完成构建过程可以促进感性向理性的转化。

1.3　构建文字型物理模型用以发展抽象的认知

上述两种物理模型都与图形有关，比较形象直观，而很多情景中用图形表示是非常复杂的，文字型物理模型就是在前者的基础上，以实物和图形作为蓝本，最终形成的物理模型只由简单的文字和箭头组成。实际教学过程中发现学生构建示意图型的物理模型并不是太困难，对于学生来说，构建文字性物理模型更加困难。下面就是通过构建物理模型来考察学生是否掌握细胞代谢以及细胞与相应内环境关系的一个例题：尝试构建人体肝脏内血浆、组织液、成熟红细胞内液之间O2、CO2扩散的模型(①在图形框间用实线箭头表示O2，用虚线箭头表示CO2；②不考虑C02进入红细胞内液)。在学生构建该物理模型(图3)时必须清楚成熟红细胞的代谢特征，只能进行无氧呼吸，清楚O2、CO2的扩散方式，扩散途径并且还要用简单的图形表示出来。

学生自己构建这样的物理模型，实际还是存在一定的困难，所以在建立这类模型的过程中，教师还是应该先从内环境的直观示意图出发，使学生能从示意图中能够很清楚地认识到肝脏细胞和组织液、组织液和血浆、红细胞和血浆之间发生的物质交换，以此为母版，构建文字型的物理模型也就水到渠成了。

根据皮亚杰所揭示的儿童认知发展规律，儿童进入青年期，认知功能渐渐的由具体、直观水平占优势过渡到抽象水平占优势，教师在面对这样的学生群体时，可以用语言或者其他符号来陈述抽象概念及关系。因此培养学生构建这样的物理模型不仅是适合学生心理和认知发展规律的，从教学的另一个本质上来讲，教学应该起到促进学生这种抽象认知发展的作用。

2　构建概念模型

概念模型是对真实世界中某个问题域内的事物进行描述，概念模型包括：中心概念、内涵和外延。在教材中，概念模型大多以概念图的形式出现。概念图是指利用图示的方法来表达人们头脑中的概念、思想、理论等，是把人脑中的隐性知识显性化、可视化，便于人们思考、交流、表达。构建概念模型的过程：选

取一个熟悉的知识领域；确定关键概念和概念等级；初步拟定概念图纵向分层和横向分支；建立概念之间的连接，并在连线上用连接词标明两者之间的关系；修改和完善。

2.1　构建环状概念模型用以理解知识的联系

环状概念模型的特点是当把相关概念建立链式模型后，模型的首尾可以根据某种关系相互连接起来，形成环状，它主要体现的是各个概念之间的联系。环状模型最典型的就是“激素调节的实例”(人教版)血糖平衡调节的模型。教学过程中，学生第一次接触激素对生命活动进行调节，是否能真正理解激素是如何调节的，调节的结果又是怎样的，生命活动又是如何处于动态平衡之中。教材中设计了学生活动，学生通过简单的翻糖卡对胰岛素和胰高血糖素的调节时机和结果有了一定的感性认识。这时候教师结合学生的感性认识，可以把关键词提供给学生，引导学生构建关于血糖平衡的概念模型(图4)，通过构建这样的环状模型，把学生直观感性的认识提高到抽象理性的认识，理解发生在体内的微观变化过程。

这种简单的概念图一般用于新授课中，尤其是概念之间有着紧密的联系的知识点，比如光合作用和呼吸作用的联系，正、负反馈等。从简单的概念图开始及时培养学生构建概念模型的能力，既能够帮助学生更好地理解知识之间的联系，又能逐渐培养学生构建概念模型的能力。

2.2　构建等级概念模型用以纠正知识的偏差

等级概念模型的特点是概念之间有着非常明显的层次关系，围绕一个中心概念，逐层展开次级概念，各等级的概念之间是包含关系，它体现的是概念之间的分类、从属关系。在生态系统的有关知识复习过程中，发现学生中普遍存在一个错误的概念：对生态系统的结构和生态系统的成分总是混淆不清，容易把生态系统的结构误认为是成分而忽略营养结构，于是构建了这样一张概念图(图5)。

通过这样的等级图可以清楚的看到生态系统的结构和成分是上下的等级关系、包含关系，学生就很容易纠正错误的概念。这样的概念图一般可以用于概念较多的新授课或者在完成了某一个章节的学习内容之后，可以设计这种模型。在人教版模块一《分子与细胞》中，几乎在每一章的自我检测中都有构建概念图的要求，注重培养学生的这种能力，同时也能够帮助学生逐步建立学科知识的网络。

2.3　构建放射概念模型用以建立知识的网络

放射概念模型的特点是确定一个核心概念，围绕这个核心概念，搜索与之相关的概念，建立它们之间的联系，使概念的构建呈发散状，它体现的是构建者形成的知识网络。随着知识的增加，尤其进入到总复习阶段的时候，形成知识网络，构建学生的知识体系显得十分重要，通过一些概念图设置可以帮助学生形成网络，提高学生的知识综合和迁移能力。例如笔者设计了这样一个概念图(图6)：请以“染色体”这一概念为核心，写出15个以上与“染色体”相关的概念，连接为一个较完整的概念图。

学生要完成这样一张概念图，必须掌握各种与染色体有关的概念并清楚概念之间的联系，知识运用涉及到模块二的大部分内容，很好地检测学生对概念的掌握和理解情况。把学生感知“孤立”、“散装”的概念纳入相应的概念体系之中，让学生获得一个条理清晰的知识网络，既能帮助学生理解新概念，又能进一步巩固深化已学概念，此外还锻炼了学生的联想能力和创造性思维。

在教学过程中，常发现许多学生在学习之初游刃有余，但随着知识点变得丰富、复杂，尤其是进入复习阶段时就容易出现概念的混乱，特别在是面对一些新情境下的问题，一脸茫然。教师将概念图这一认知工具应用到生物学教学中，在不同的教学情境中设计不同的概念图，让学生在构建过程中主动参与知识的回顾与提炼过程，整合新旧知识，建构知识网络，浓缩知识结构，达到灵活迁移知识的目的。

3　构建数学模型

教材中提到的数学模型指的是用来描述系统或它的性质和本质的一系列数学形式。具体来说，数学模型就是为了某种目的，用字母、数字及其他数学符号建立起来的等式或不等式以及图表、图像、框图等描述客观实物的特征及其内在联系的数学结构表达式。数学建模的过程一般为：模型准备一模型假设一模型建立一模型检验。

3.1　构建表达式数学模型用以计算精确变化

表达式数学模型是指用数学符号、字母、数字构建的数学模型，第一次出现是在模块三的“种群数量的变化”中，在实际教学工作中发现，构建数学模型对学生来说比上述两种模型的困难更明显。因此在教学过程中首先应强化模型构建的步骤，在这个过程中，学生不仅仅应该知道该数学模型，更应该让学生清楚构建每一个数学表达式模型成立的条件是什么，假设是怎样的，模型中各项参数又是什么含义。

培养学生构建数学模型的第一步，在此基础上应创设新情境，帮助学生寻找典型模型的应用规律。

例如创设这样的情境：东方田鼠喜欢野外环境，2007年6月下旬以来，栖息在洞庭湖的400多万亩湖州地中的约20亿只东方田鼠，随水位上涨部分内迁。它们四处打洞，啃食庄稼，严重威胁沿湖防洪大堤和近800万亩稻田。生态学家研究发现，东方田鼠种群迁入初期种群数量很少，一个月内随着水稻和芦苇等作物种植面积的不断扩大而迅速增长。为研究东方田鼠的种群数量的变化规律，生态学家构建了数学模型Nt=Ntλt，该数学表达式成立的前提条件是什么，从环境容纳量的角度思考，提出两项控制东方田鼠数量的有效措施。

学生要能够解答这样一个有关的数学模型习题，首先要能够对教材上已有的三种种群变化的数学模型进行比较，寻找它们之间的差异以及导致这种差异存在的根本原因，经过对比、引导和研究，能够发现三者的关键差异就在于模型的假设。学生清楚了三种模型之间的区别就可以对新的情景进行判断了。题中的情景与哪一种模型的假设相似，就应该应用何种模型解题，例题的情况应该属于物种入侵，典型的J型增长曲线，那么相对应的假设就是东方田鼠生存的空间和食物是足够的，且湖州地区的气候适宜，缺少天敌。第二问也就迎刃而解了。通过创设不同的情景，学生可以进一步的理解不同模型之间的区别，也可以更好的理解建立数学模型并加以应用。

这种表达式数学模型涉及到的知识点有很多，脱氧核苷酸序列与遗传信息的多样性，碱基与氨基酸对应关系，调查人群中的遗传病，用数学方法讨论基因频率的变化，探究自然选择对种群基因频率的影响等等。把数学的思维引入到生物学科，不仅能让学生感受到生物学科的严谨，也能让学生感受到不同学科知识之间的交叉与融合。

3.2　构建曲线型数学模型用于观察发展趋势

数学模型不仅仅是指上述等式的形式，还包括表格、曲线和柱状图等常见的形式。其中曲线型数学模型用于观察事物发展的趋势非常直观明了。教材中涉及到这类数学模型的内容还有很多，如有丝分裂和减

数分裂过程中染色体、染色单体以及DNA数量的变化规律，呼吸过程中随氧气的浓度增加ATP、CO2的变化曲线，光合作用中随光照强度、温度、CO2等条件的变化光合作用强度的变化曲线等。

在培养学生构建这类数学模型过程中，帮助学生掌握规律可以提高学生的建模能力。培养学生关于曲线的能力则包括很多方面，阅读曲线，识别曲线，绘制曲线等等，涉及的范围非常广，但都有规律可循，归纳起来关键是三个方面，理解坐标含义及横纵之间的联系，判断起点(尤其是否为原点)，判断走势。

学生在构建曲线型数学模型中的难点主要有两点，一是在构建过程中容易忽略对坐标的定义，尤其是单位；二是当学生在描点之后，容易对曲线随意的延伸；第三种最突出，针对没有具体数据的背景，学生在描述上升趋势的曲线时，不能分辨出下面的三种情况：类似“J”型、“S”型和直线型(图7)。

引导学生比较这三种曲线模型的区别，创设不同的情景：Aa的生物复制n次以后纯合体的比例；某池塘中随着某种鱼数量增加种内斗争的剧烈程度；随着溶液中尿素浓度的增加，尿素进入细胞的速度变化等，寻找出三者之间的差异，逐步培养学生构建曲线型数学模型的能力，一目了然地观察各情景下事物发展的规律，能使学生的知识发生正迁移，起到举一反三的效果。

在课堂教学过程中培养学生构建数学模型，有利于培养学生透过现象揭示本质的洞察力，同时通过科学与数学的整合，有利于培养学生简约、严密的思想品质，可使一些重、疑、难点化繁为简，既深化了对知识的理解，又培养了学生的数学思维能力。

美国的心理学家布鲁姆认为，人类记忆的首要问题不是储存而是检索，而检索的关键在于组织。上述模型就是一种知识的组织方式，构建这些模型的过程就是组织材料、建立记忆检索框架的过程。在建模过程中，学生可以识别知识之间的联系，用适当的图解来标明这些知识的内在联系，将新的、零散的知识与原有的知识整合构建一个意义结构。因此建模首先是一种较高水平的信息加工策略。