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高中生物教学中合理运用模型建构
【关键词】 ;
【正文】摘 要:高中生物教学中合理运用模型构建,不仅可以给学生直观、清晰的知识脉络,能更深刻、快速的掌握所学知识,还能引导学生在学校过程中自主发现、探究和解决各种新问题。所以高中生物教学中如何运用模型构建是一个关系教与学的重要问题,笔者结合多年的教学实践,总结运用模型构建的基本要点,与大家共享。
关键词:高中生物;模型构建;合理运用;教学实践
1.模型构建的内涵
模型是人们为了某种特定目的而对认识对象所作的一种简化的概括性描述,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者其他形象化手段,有的则通过抽象的形式来表达。建立模型的过程,是一个思维与行为相统一的过程。通过对科学模型的研究来推知客体的某种性能和规律,借助模型来获取、拓展和深化对于客体的认识的方法,就是科学研究中常用的模型方法。
2.模型构建在课堂教学中的应用
2.1 建构实物物理模型,活化抽象知识
实物模型是采用相关实验器材或者自制器材来形象展示教学相关内容的方法;物理模型指的是依照类似原理,将真实事物依照一定比例缩小或者放大成为模型,其状态变量与原事物保持一致,但是能够通过其模拟该事物的性质和功能,更加形象地来解释认识对象。高中生物学中的应用物理模型的实例较多,如构建真核细胞模型、DNA双螺旋结构模型、制作生态缸等。通过构建实物物理模型掌握新知识,使抽象的东西具体化、形象化,并体验具体化模型的作用,掌握或巩固有关生物学概念。
通过模型构建,充分发挥学生积极性、主动性和创造性,按照学生自己的思路,自主动手,相互协作,在制作过程中把握细胞模型的科学、环保、准确等原则,领悟细胞结构与功能特点、体验成功的快乐,更好地掌握细胞的结构,构建知识网络,活化了抽象知识。
2.2 建构图画物理模型,提高识图能力
实物物理模型在大小、色彩、视觉等方面有着一定的局限性,在日常教学中运用不是很广,但是以图画形式构建物理模型则相当普遍,如呼吸作用和光合作用、转录与翻译、噬菌体侵染细菌等过程模型、各种细胞器结构的静态模型、人体细胞与外界环境的物质交换模型等。通过多次这样的物理模型的构建,学生养成了一种思维习惯,凡遇抽象的结构或过程,都会尝试用简易的图画帮助理解、思考。而且,在高中生物中,识图能力极为重要。图表是生物科学研究成果的一种重要表现形式,所以在生物高考中注重考查学生读图、识图、析图和绘图的能力。平时的学习中养成了构建图形这种良好的习惯之后,考试中对图形题也更胸有成竹了。
2.3 构建概念模型,进行知识整合
概念模型是指以文字表述来抽象概括出事物的本质特征的模型。高中生物学知识零散、但知识间的内在联系很强,常常将多个知识点综合在一起进行考查,学生总是犯“一点即透,不点就蒙”的错误,究其原因就是不能将相关知识有机的联系起来,而通过构建概念模型可培养学生发散思维,有效解决这一状况。尤其是在复习课上,依据知识之间的内在关联构建抽象模型能够实现有效地归纳和总结已授课程的目标,通过构建网络概念模型有助于学生把握生物知识之间的内在联系,达到融会贯通的学习效果。按照教学思路将知识循着一条主线贯穿在一起,有助于学生基于宏观角度把握知识点,同时正确理解知识点之间的联系与区别。例如,关于动物的激素调节,可以让学生分析人们对激素的认识过程,从而建构激素的概念;三大营养物质代谢及其关系、体温调节、水和无机盐平衡、免疫调节、生态系统的能量流动等等都可以用简明扼要的概念模型归纳。通过概念模型,将复杂的生理过程简化,不但有利于同学们识记,还能培养分析、综合、概括的思维能力,学会把看似复杂的知识进行整理,找到相关知识的联系,提高灵活运用知识的能力。
2.4 构建数学模型,化解重难点
数学模型是根据具体情景,抽象出数学规律,并用公式或图表的形式表达。数学模型是联系实际问题与数学的桥梁,具有解释、判断、预测等重要功能。在科学研究中,数学模型是发现问题、解决问题和探索新规律的有效途径之一。引导学生建构数学模型,有利于培养学生透过现象揭示本质的洞察能力;同时,通过科学与数学的整合,有利于培养学生简约、严密的思维品质。
高中生物学中一些概念之间的存在一定的数量关系,根据构建数学模型可加深对这种数量关系的理解,明确概念之间的相互关系。如如减数分裂中同源染色体、四分体、染色体等之间的关系就可以用数学模型来表示:1个四分体=1对同源染色体=2条联会的染色体=4条染色单体=4个DNA分子=8条脱氧核苷酸链,学生通过构建这样的数学模型,很容易地掌握了这几个极易混淆的概念。
另外,在高中生物中一些生理活动的动态变化过程比较抽象,学生理解起来难度较大,通过构建数学模型,可以化难为易、化繁为简。如“有丝分裂、减数分裂过程中染色体、DNA的变化规律”,我首先引导学生构建表格式数学模型,然后转化为直观的坐标曲线,最后再让学生把染色体与DNA的变化曲线集合在一张坐标图上,让学生归纳后加以比较,以此掌握染色体和DNA变化规律的特点和区别,从而化解难点。
生物学中很多的难点可以通过这样的数学模型来化解,如有丝分裂和减数分裂过程中染色体、DNA的数量变化、氧浓度对酵母菌呼吸作用的影响、一定温度下光照强度对植物光合作用所释放O2或吸收的CO2的影响、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等等。
通过构建数学模型,有利于学生对知识的理解和掌握,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,很好地培养了学生的逻辑思维能力。
3.合理构建模型,防止走进模型误区
防止将模型与原型等同,模型是原型的一种抽象化的概括,是在一点条件和范围内建立的,并不是原型本身。是与原型认识的不断深入,所以构建模型需要不断的修正、完善。教师在课堂上要简单、粗略的给学生介绍模型,还要教给学生构建模型的方法,引导学生根据构建模型的方法逐步完善,检验,获得更为准确的模型。
总之,通过建构模型能够使生命现象或过程得到简化、纯化,对生物系统的发展状况有了更准确的认识。引导学生建构数学模型,既有利于培养学生透过现象揭示本质的洞察能力,又有利于培养学生简约、严密的思维品质,对提高学生的理科素养具有重要作用。
关键词:高中生物;模型构建;合理运用;教学实践
1.模型构建的内涵
模型是人们为了某种特定目的而对认识对象所作的一种简化的概括性描述,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者其他形象化手段,有的则通过抽象的形式来表达。建立模型的过程,是一个思维与行为相统一的过程。通过对科学模型的研究来推知客体的某种性能和规律,借助模型来获取、拓展和深化对于客体的认识的方法,就是科学研究中常用的模型方法。
2.模型构建在课堂教学中的应用
2.1 建构实物物理模型,活化抽象知识
实物模型是采用相关实验器材或者自制器材来形象展示教学相关内容的方法;物理模型指的是依照类似原理,将真实事物依照一定比例缩小或者放大成为模型,其状态变量与原事物保持一致,但是能够通过其模拟该事物的性质和功能,更加形象地来解释认识对象。高中生物学中的应用物理模型的实例较多,如构建真核细胞模型、DNA双螺旋结构模型、制作生态缸等。通过构建实物物理模型掌握新知识,使抽象的东西具体化、形象化,并体验具体化模型的作用,掌握或巩固有关生物学概念。
通过模型构建,充分发挥学生积极性、主动性和创造性,按照学生自己的思路,自主动手,相互协作,在制作过程中把握细胞模型的科学、环保、准确等原则,领悟细胞结构与功能特点、体验成功的快乐,更好地掌握细胞的结构,构建知识网络,活化了抽象知识。
2.2 建构图画物理模型,提高识图能力
实物物理模型在大小、色彩、视觉等方面有着一定的局限性,在日常教学中运用不是很广,但是以图画形式构建物理模型则相当普遍,如呼吸作用和光合作用、转录与翻译、噬菌体侵染细菌等过程模型、各种细胞器结构的静态模型、人体细胞与外界环境的物质交换模型等。通过多次这样的物理模型的构建,学生养成了一种思维习惯,凡遇抽象的结构或过程,都会尝试用简易的图画帮助理解、思考。而且,在高中生物中,识图能力极为重要。图表是生物科学研究成果的一种重要表现形式,所以在生物高考中注重考查学生读图、识图、析图和绘图的能力。平时的学习中养成了构建图形这种良好的习惯之后,考试中对图形题也更胸有成竹了。
2.3 构建概念模型,进行知识整合
概念模型是指以文字表述来抽象概括出事物的本质特征的模型。高中生物学知识零散、但知识间的内在联系很强,常常将多个知识点综合在一起进行考查,学生总是犯“一点即透,不点就蒙”的错误,究其原因就是不能将相关知识有机的联系起来,而通过构建概念模型可培养学生发散思维,有效解决这一状况。尤其是在复习课上,依据知识之间的内在关联构建抽象模型能够实现有效地归纳和总结已授课程的目标,通过构建网络概念模型有助于学生把握生物知识之间的内在联系,达到融会贯通的学习效果。按照教学思路将知识循着一条主线贯穿在一起,有助于学生基于宏观角度把握知识点,同时正确理解知识点之间的联系与区别。例如,关于动物的激素调节,可以让学生分析人们对激素的认识过程,从而建构激素的概念;三大营养物质代谢及其关系、体温调节、水和无机盐平衡、免疫调节、生态系统的能量流动等等都可以用简明扼要的概念模型归纳。通过概念模型,将复杂的生理过程简化,不但有利于同学们识记,还能培养分析、综合、概括的思维能力,学会把看似复杂的知识进行整理,找到相关知识的联系,提高灵活运用知识的能力。
2.4 构建数学模型,化解重难点
数学模型是根据具体情景,抽象出数学规律,并用公式或图表的形式表达。数学模型是联系实际问题与数学的桥梁,具有解释、判断、预测等重要功能。在科学研究中,数学模型是发现问题、解决问题和探索新规律的有效途径之一。引导学生建构数学模型,有利于培养学生透过现象揭示本质的洞察能力;同时,通过科学与数学的整合,有利于培养学生简约、严密的思维品质。
高中生物学中一些概念之间的存在一定的数量关系,根据构建数学模型可加深对这种数量关系的理解,明确概念之间的相互关系。如如减数分裂中同源染色体、四分体、染色体等之间的关系就可以用数学模型来表示:1个四分体=1对同源染色体=2条联会的染色体=4条染色单体=4个DNA分子=8条脱氧核苷酸链,学生通过构建这样的数学模型,很容易地掌握了这几个极易混淆的概念。
另外,在高中生物中一些生理活动的动态变化过程比较抽象,学生理解起来难度较大,通过构建数学模型,可以化难为易、化繁为简。如“有丝分裂、减数分裂过程中染色体、DNA的变化规律”,我首先引导学生构建表格式数学模型,然后转化为直观的坐标曲线,最后再让学生把染色体与DNA的变化曲线集合在一张坐标图上,让学生归纳后加以比较,以此掌握染色体和DNA变化规律的特点和区别,从而化解难点。
生物学中很多的难点可以通过这样的数学模型来化解,如有丝分裂和减数分裂过程中染色体、DNA的数量变化、氧浓度对酵母菌呼吸作用的影响、一定温度下光照强度对植物光合作用所释放O2或吸收的CO2的影响、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等等。
通过构建数学模型,有利于学生对知识的理解和掌握,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,很好地培养了学生的逻辑思维能力。
3.合理构建模型,防止走进模型误区
防止将模型与原型等同,模型是原型的一种抽象化的概括,是在一点条件和范围内建立的,并不是原型本身。是与原型认识的不断深入,所以构建模型需要不断的修正、完善。教师在课堂上要简单、粗略的给学生介绍模型,还要教给学生构建模型的方法,引导学生根据构建模型的方法逐步完善,检验,获得更为准确的模型。
总之,通过建构模型能够使生命现象或过程得到简化、纯化,对生物系统的发展状况有了更准确的认识。引导学生建构数学模型,既有利于培养学生透过现象揭示本质的洞察能力,又有利于培养学生简约、严密的思维品质,对提高学生的理科素养具有重要作用。
- 【发布时间】2017/4/19 14:45:13
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