生物模型建构教学(6篇)

生物模型建构教学篇1

关键词模型构建模型变式高中生物复习课课堂教学实践

一、生物学模型的内涵

在人教版高中必修一中对模型的界定是：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的，也可以是定量的，有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。模型可分为物质模型和思维模型，其中思维模型又可分为物理模型、概念模型、数学模型。物理模型是指以实物或图画形式直观表达所需认识对象的特征的模型，如“细胞结构”、“细胞膜的流动镶嵌模型”、“DNA分子双螺旋结构模型”等；概念模型是指以文字表达来抽象概括出事物本身特征的模型，如“光合作用过程图解”、“种群各特征间的相互关系”等；数学模型是指用来描述一个系统或它的性质的数学形式，包括数学公式、曲线、图表等，如教材中的“染色体数量的变化曲线”，“J种群增长的Nt=N0λt数学模型”、“孟德尔的遗传规律”、“种群基因频率的变化”、“生态系统的能量金字塔”等。本文所指的模型主要指思维模型在复习课教学的应用。

二、复习课中利用模型教学的重要性

1.模型教学是落实新课程目标的重要途径，也是生物学教学的有效载体。《普通高中生物课程标准（实验）》明确强调学生应“领悟假说演绎、建立模型等科学方法及其在科学研究中的应用，领悟系统分析、建立数学模型的科学方法及其在科学研究中的应用”。高考考纲也明确了假说演绎、建立模型、系统分析等科学研究方法在能力要求中的地位。因此，模型方法是现代高中生必须掌握的重要科学方法之一。通过模型教学有利于培养学生揭示事物本质属性的洞察能力及严密的思维品质，有助于发展学生的科学探究能力，帮助学生理解生物科学的核心知识。

模型教学是指在教师引导下，通过一定的情境让学生自己建构模型与分析模型来学习生物知识，强调学生在教学活动中的主体地位，重视学习的主动性和构建性，强调以学生的学习经验、心理结构来构建对新事物的理解，从而获取知识和问题解决的方法及技能，符合建构主义“知识不是教师传授获得的，而是学习者在一定的情境中通过意义构建的方式获得”的观点。同时，从认识心理学角度分析，生物模型教学中运用模型构建对知识整合，就是通过对表象的加工而实施的一种思维行动，而且人对图的记忆效果高于文字的记忆效果，因此改变教材中的语言文字转换为各种模型，有利于内容的理解和掌握。

因此，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，模型教学都不失为一种值得提倡的教学形式。

2.模型方法有利于问题解决。在生物学问题解决中，人们经常使用模型方法。利用模型方法解决问题，需要建立模型。建立生物模型需要寻找变量之间的关系，然后依据模型进行推导、作出预测。如2014年浙江省高考32题的脊蛙实验就是一个模型，要解决这个问题，学生必须建立反射弧的概念模型：

在模型的基础上可以更加容易分析出来：（1）屈反射的神经中枢位于脊髓，该蛙屈反射的反射弧完整，可对刺激作出相应的反应。（2）感受器受到刺激后产生的兴奋，在反射弧中传导需要一定的时间，故该蛙左后肢趾端受刺激在先，屈腿反应在后。（3）腓肠肌细胞接受刺激后，可产生兴奋，引起肌肉收缩。（4）神经肌肉接点类似突触结构，兴奋不能由腓肠肌细胞逆向传递到坐骨神经。（5）验证反射中枢存在的部位，应设计破坏脊髓的实验组。因此，利用模型可以使抽象的生物学信息转化重组，用文字、符号等方式描述研究对象的组成和相互关系，便于观察、比较和分析，让抽象思维具体化，有助于问题的解决。

3.新高考注重考查考生的模型解读能力。近年来浙江省高考理综试题非常注重对模型的分析能力的测量（见表1），在试题中很多题目需要通过书本中生物学模型的原型根据不同情境进行转换，若学生对生物学的模型不熟悉就无法在高考中取得高分。

表1.2009-2013年浙江省高考理综试题生物学模型考查情况统计表

分析表1可知，浙江省理综试题对生物学模型的考查具有三大特点：（1）涉及的生物学模型种类齐全，包括概念模型、物理模型、数学模型等；（2）考查角度多样，包括模型的解读、模型的构建、模型的转换；（3）考查模型的题量多，知识覆盖面广。

因此，高三的生物学复习中可尝试运用模型进行教学，帮助学生构建模型，通过模型变式加深理解生物学的重要观点，提高学生分析、综合解决生物学问题的能力。

三、利用模型进行课堂复习的教学实践

下面以《生态系统的能量流》复习课教学片段为例阐述模型思想在生物复习课中的应用。

1.创设情境，建立碳循环模型。教师创设情境：展示现在农村种植业和养殖业存在的秸秆焚烧和粪便等废弃物直排河流严重污染环境的现实图片。如何更好地利用秸秆和牲畜排泄物中的能量？邀请学生创造解决实际问题的模型。

教师通过强烈的视觉冲击，产生强烈的解决问题意识，积极思维，引导学生初步构建物质循环模型。展示现实中“四位一体”农业生态工程模型。

教师提出任务，要求学生在教师所提供的框架内构架碳循环模型。框架模型如下图：

答案：a：生产者；B：co2；c：初级消费者；d：分解者；e：次级消费者。

设计说明：通过热点问题，吸引学生注意，促使学生有效进入课堂状态，激发学生兴趣，引导学生利用已学的生态工程和物质循环知识解决现实问题，体现生物学科理论联系实际的特点。由于在学习过程中学生能力的差异，教师通过提供碳循环模型框架，降低了知识难度，又能体现学生主体地位，提高学生主动参与活动的意识。这样有利于培养学生提出问题、解决问题的能力。

2.挖掘碳循环模型，构建能量流动模型。教师布置建模任务：在这个模型中涉及食物链“农作物初级消费者次级消费者”，请在食物链的基础上构建能量流动模型。

学生自主构建能量流动模型。如下图：

教师评价学生建模过程后，指导学生对模型深入解读，并提出以下思考问题：

（1）在这个模型中取食和捕食的意义是什么？（2）与同化量的关系是什么？（3）未利用的能量是以什么形式存在？（4）群落演替过程第一营养级的“未利用”能量变化情况如何？（5）在t1、t2两个时间点调查同一顶级群落某一营养级的“未利用”能量，两次获得的数据的大小关系如何？

答案：（1）这个模型中所涉及到的取食与捕食应该就是下一营养级同化能量的一部分，但现实模型中取食与捕食中的能量还包括粪便的能量，这是教材的一个争议点。（2）同化的能量=摄入的能量-粪便的能量。（3）未利用的能量是以生物量、腐殖质、化石等形式存在。（4）演替过程中第一营养级的净初级生产量先增加后减少，最后趋向于0，但群落的总生物量会增加，因此未利用能量也会增加。（5）顶级群落中两个时间点调查的未利用的能量几乎相等。

设计说明：通过任务驱动，学生提取脑中已有信息，分析能量去向，借助线条、方框、箭头等符号，构建能量流动模型，将复杂事物形象直观地表达出来，化抽象为具体，有效巩固知识。同时在原有知识的基础上，对未利用能量的的深化解析，提高学生对知识本质的理解能力，又能使生态学中能量流动的知识与演替中的知识贯通，体现生物学科的系统性。通过问题串的解决，使原本分散的知识点在头脑中系统化、结构化，以便在解决问题时才能迅速有效提取，为解决复杂问题奠定扎实的基础。

3.能量流动模型变式：以单个营养级能量具体去向为例，明确模型间的内在关系。模型展示并布置任务：下图表示能量流经该生态系统某一营养级的变化示意图，其中a～g表示能量值，请在方框内写出相应的内容。

答案：（1）同化的能量；（2）呼吸作用散失的能量；（3）用于生长、发育、繁殖的能量；（4）分解者消耗的能量；（5）热能；（6）热能。

设计说明：通过模型变式，教师引导学生鉴别两个模型间的相同点和不同点，学生理解流程图中“摄入”的含义后，就不难得出1的能量为初级消费者同化的能量，3的能量为初级消费者的生长和繁殖的能量，模型中还包括1中的另外一个去向即消费者呼吸作用以热能形式散失的能量。粪便中的能量为未消费的能量，应流向分解者。通过这样的变式使学生区分了摄入能量与同化能量的关系，及同化能量的去处这两个问题。通过这两个疑难问题的解决培养了学生解读模型和文字转换为模型的能力，拓展了学生的解题思路，活跃了思维，有利于训练学生应用这些基本知识进行推理、解决问题的能力，准确掌握概念的内涵与外延，深刻理解各自的实质所在，又能启迪学生思维的灵活性和深刻性，培养应变能力，帮助学生克服消极思维定势。

4.模型转换，定量分析能量流动模型。展示模型并布置任务：计算流经该生态系统的总能量和第二营养级到第三营养级的能量传递效率。

答案：流经该生态系统的总能量为111，能量传递效率为13.5%。

设计说明：通过教材中熟悉的能量流动模型，从科学数据角度定量分析能量去向，强化学生对同化能量去向的认识，便于理解能量流动逐级递减的特点和能量传递效率的含义。

5.能量流动定量分析模型转换：外界能量输入模型的能量流动定量分析模型。展示外界有机物能量输入的定量模型，如下图：

教师布置任务，要求学生分析该模型并要求解决以下问题：（1）计算流经该系统的总能量是多少？（2）X、Y的数值分别是多少？（3）第一营养级到地二营养级的能量传递效率是多少？（4）第二营养级到第三营养级的能量传递效率是多少？

答案：流经改生态系统的总能量为133；X=15，Y=5；第一到第二营养级能量传递效率为15/111=13.5%；第二到第三营养级能量传递效率为5/25=20%。

设计说明：从《学科指导意见》学习要求来看，学生必须具备对能量流动的过程和传递效率进行定量分析和数据处理的能力。而这一类问题往往有较好的区分度，有利于发挥高考应有的选拔功能。能量流动定量模型的分析有助于学生了解基本的概念和规则，对基本模型进行特化，即对原有概念以及认知结构中原有观点进行适当的改变，设置有外界能量输入的能量流动模型，引导学生或进行问题巧妙的转化或挖掘题中隐含条件，识别问题情境的特殊性，真正体会能量流动效率的概念内涵，也培养了学生“分析和处理数据”的能力。

四、利用模型进行复习教学实践的体会

1.利用模型进行复习可提高学生的知识认知和应用能力。在复习过程中，有目的地利用模型构建可以检测学生的知识结构、对知识间相互关系的理解和产生新知的能力，能有效评价学生的创造性思维水平。如：蛋白质的合成、运输、加工和分泌过程，可将教材中的物理模型转换为概念模型，也能将概念模型转换为坐标轴曲线图和柱形坐标图的数学模型的训练。通过一系列的模型转换不仅有助于提高学生构建知识的能力，促进学生对概念的理解和辨析，又能提升学生知识的迁移能力和理科思维能力。

2.模型教学改善了学生的学习。在复习教学中实施模型教学以来，学生的学习态度、学习习惯、学习方式、学业成绩等有了一定的改善，学生学习生物学的态度更加积极，具体表现在课堂上学生注意力集中、课堂教学活动的参与度（包括问题思考、问题提问、问题交流和讨论等）增加。通过模型教学学生的学习习惯得到改善，逐步养成了课前看书自主复习、课中积极参与、课后自觉巩固的良好的学习习惯。学习方法由原来的“上课认真听，课后题海战”转变为以自主学习、探究学习为核心，课后少量经典练习为辅助的科学学习方式。在学业成绩上，高考模拟考的优秀率有明显的提高。

3.教师需要不断提高自身教学素养以适应教学需要。模型作为现代科学认识手段和思维方法，具有抽象化和具体化的特征。教师要科学构建和利用模型，需要有完善的知识储备，如生物学模型的类型和建模的基本程序、模型产生的机理及适用条件、构建生物学数学模型所需的数学知识等。因此，教师必须加强对专业知识的积累和教学实践的总结，并及时对相关模型进行检验和修正，把教材真正内化成内在知识。这样，才能通过模型教学有效地呈现内容，才能自如地对生物学知识进行重组和应用。

4.模型教学必须与复习内容有机结合。复习课中运用模型教学的目的是学生通过构建模型的过程和模型分析理解生物学核心知识，并提升自己的生物学素养。如必修3中能够利用模型教学进行复习的典例：概念模型典例――“甲状腺激素的分泌调节”、“血糖浓度的调节”、“细胞免疫和体液免疫”、“种群的特征”、“赛达伯格湖能量沿营养级流动的定量分析”；物理模型典例――“蛙坐骨神经的动作电位”、“动作电位的传导”、“脊蛙反射实验”、“草原生态系统的食物网”；数学模型典例――“生长素两重性”、“种群的增长方式”等。

5.复习课中运用模型教学需创设合适的情境，循序渐进完成。模型构建需要一定时间的过程，并且有一定的难度。教师在实施模型教学之前应先了解学生的生物学建模能力，包括生物学和其他学科的认知水平。要根据学生实际，创设有效的问题情境，在解决问题的思路和科学方法上进行有效点拨，引导学生自主构建生物学模型。在构建模型的基础上，改变思维情境或情境问题，再对典型模型进一步分析和重建。在构建生物学模型的过程中，作为知识的构建者，学生的科学探究能力、逻辑思维能力、批判性思维能力、发散性思维能力、创新思维能力、搜集和处理信息的能力、分析和解决问题的能力以及交流与合作的能力都得到了充分的发展。

总之，模型方法进行高三复习不仅能够帮助学生全面建构知识体系，同时领悟模型方法的重要性和熟练运用所构建的模型，培养学生的学习能力，提高学业成绩，还是提升学生生物科学素养的有效途径。

参考文献

[1]黄建书试论模型方法在提高生物科学素质中的功能.中学生物教学，1999，（4），26～28。

[2]中华人民共和国教育部普通高中生物课程标准（实验）.北京：人民教育出版社，2003，2～4。

生物模型建构教学篇2

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3

【关键词】模型方法生物教学模型构建

【中图分类号】G633.91【文献标识码】A【文章编号】2095-3089（2012）08-0205-01

一、引言

在生物学的课程中，模型教学法在教学中起着非常重要的作用，在生物教学中被广泛应用，生物教学中很多的实验过程以及生物概念的解决都需要运用到生物模型教学法。《普通高中生物课程标准》中还把模型方法归类为教学中的基础知识，并且还把其固定为高中生必须要掌握的知识，教师在授课过程中，如果能够熟练运用模型方法进行教学，就能够加强学生对抽象的生物概念的理解，提升学生的生物成绩。

二、模型方法的归类

（一）人工模型法

人工模型法就是通过人为制作的方法做出科学模型，是以实物为参照而做出的仿制品。代表例子有：动植物细胞模型图以及由克里克和沃森做出的DNA双螺旋结构模型图。人工模型法就是对人体的器官、组织、血液循环等一系列复杂的对象，做出了实物模型，便于教学；同时，对于细胞膜、蛋白质以及DNA分子等的结构模型，运用人工模型法，把生物的原型对象，进行建造，以一定形态的分子模拟物表现出来。与此同时，可以通过计算机对设计模型等一些生物结构进行演示，能够有效避免由于大小不一、色彩等影响天然模型的教学等的不利因素。

（二）概念模型

概念模型就是通过对具体形象进行大量的分析，对于要表达的对象的联系以及主要特点，用符号或者文字加以表达，这就是概念模型的含义。例如：在进行光合作用教学的时候，教师就是运用光合作用的概念图对光合作用的主要反映过程进行详细的讲解，能够帮助学生理解，熟悉光合作用反应的全过程。

（三）天然模型

生物学中，对于人体生理现象等的一些对人体进行研究的现象中，由于不能直接在人体中进行实验，采取操作措施，要充分考虑人身安全、伦理以及人身健康等各方面的因素，所以，对于人体生理现象的研究，科学家们一般是采取与人体结构相似或者相近的腐乳类动物来代替对人体的研究，例如把老鼠、猫或者狗来代替人体研究，通过这种方式的转换，能够迅速得到与人体生理学相关的科学知识。如对于人体学习记忆的研究中，科学家利用海兔代替人体进行研究，通过运用天然模型的方法进行研究，能够从总体上了解人体生命的原貌，从而在学习过程中更加清楚生命的本质，对于生命的本质特征也能够快速掌握。

（四）思维模型方法

一般来说，思维模型方法包括理论模型、数学模型以及理想模型这三种模型方法。

1.理论模型

理论模型方法就是通过多年积累的经验知识以及科学事实，在此基础上，综合分析要进行研究的对象，对于研究中提出的问题，采用理论进行说明和回答，并且在固有答案的基础上，提出新的科学预见，往往是一种科学学说，表现为“假说-演绎体系”，这就是理论模型的主要定义。例如：酶的作用模型以及细胞学说等，都是用理论模型表现出来的。

2.数学模型

数学模型方法一般是用数学语言如图像、公式或者符号等把生物学中的状况、特征以及现象表现出来，这种表现方式一般被称为数学模型方法。数学模型能够把生物学由复杂化变为简单化的数学问题，对于生物运动的全过程，都能够通过数学的方法进行表现，一般是运用数学模型中的运算、逻辑推理以及求解方式等，从而对客观事实获取相关的结论，对生物现象进行详细、具体的研究，达到研究目的。在生物学中，运用数学模型进行表现的研究对象有：在细胞分裂过程中染色体的变量用曲线图、条形图以及统计图进行表现，用反应曲线表现在同一植物体内，生长素浓度对不同器官的影响。通过运用数学方法中的统计学以及概率计算的原理对于大部分的生物遗传计算题充分解决。通过数学模型方法的运用，还可以锻炼学生的分析能力，使学生学会运用数学学科中相关知识，解决生物学中的问题。

3.理想模型方法

理想模型方法是通过简化或者纯化抽象化的生物研究对象，从简单的角度表现了生物研究对象原型的联系和主要特征。运用这种模型方法进行表现的生物研究对象有：各种细胞结构。细胞器的模式图，大肠杆菌的结构模式图以及生物膜的系统图解等一系列的生物研究对象，都可以采用理想模型方法进行研究表现。理想模型方法还可以运用动画效果进行表现，是抽象的生物研究对象可以通过具体的动画形式表现出来，便于教学情境的创设，从而加强学生的理解。

三、模拟教学的方法

在教学过程中，要充分利用到理想模型也称文字图像、数学模型、动态模型以及实物模型等不同类型的模型来构建课堂的教学，同时在构建课堂教学的过程中要充分认识到模型的构建机制、发展原理及其完善机制方面，从而更好地来构建课堂的教学，进而多层次和多角度地挖掘学生的认知模型能力，促进其在认知图式方面的发展。模拟教学的方法具体表现在：

（一）充分利用模型来进行教学

模型的好处就在于能够使得教学研究对象更加趋于简单明了化和直观易懂化，这样可以方便教学研究，同时还能够非常简单地来描述教学研究的成果，从而使得学生很好地理解教学内容，这也就有利于教学活动的有效传播，另外，这种教学方法还能够进行推导和计算，发展学生的发散性思维，使得学生在观察上得到延伸，更好地得出教学上的实验结论。所以说，教师要充分应用模型教学的方法，并利用好这一资源，使得学生更够更加具体而客观地学习到新知识。

（二）模型的建立过程

在生物学科中进行模型教学，并不仅仅是简单的运用模型结论，同时还要重视模型结构构建的过程。在生物模型教学的过程中，教师在模型构建的过程中，引导学生积极区探讨生物学的研究对象，例如，教师在对孟德尔分离定律进行讲解的时候，对于学生的知识教授不能只停留在数学结论中，要对这个数学模型进行充分的推导，在推导过程中加强学生的理解，构建严密、科学的建模过程，提高学生的上课效率，充分掌握生物知识。

四、结束语

本文对生物教学中的各种模型方法进行了分析，并且给出一些构建生物模型教学的建议，以供参考。

参考文献：

[1]林国栋.模型方法———信息技术与生物教学的整合点[J].物学教学，2005（03）：24-26.

生物模型建构教学篇4

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0.65mm，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5

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