初中生物概念教学中模型建构初探

初中生物概念教学中的模型建构初探-生物论文初中生物概念教学中的模型建构初探

林铭霞

（福建省漳州市龙海四中，福建漳州363100）

摘要：初中生物课程标准提出50项重要概念，强调要关注重要概念的学习，课堂教学中围绕重要概念展开教学，以促成学生对重要概念的建立、理解和应用，本文将阐述生物模型的内涵和种类以及运用各种生物模型建构进行重要概念教学的方法。

关键词 ：初中生物；概念；生物模型；模型建构

中图分类号：G633.91文献标志码：A文章编号：1674-9324（2015）34-0263-02

初中生物课程标准倡导围绕生物学重要概念来组织和开展教学活动，要使学生深刻理解所学的新概念，教学方式很多，本文将阐述运用生物模型建构来达成重要概念教学的方法。

一、生物模型的内涵和模型的分类

生物学是研究生物体的生命现象和活动规律的科学，其研究对象复杂，涉及因素较多。为便于探究问题的本质，从复杂的现象中抽象出研究对象的简化描述称为生物模型。人教版高中生物教材中关于模型的概念是：模型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。

生物模型一般可分为物理模型、数学模型和概念模型。物理模型就是根据相似原理，把真实事物按比例大小放大或缩小制成的模型，其状态变量和原事物基本相同，可以模拟客观事物的某些功能和性质。数学模型就是对于一个特定的事物为了一个特定目标，根据特有的内在规律，做出一些必要的简化假设，运用适当的数学工具，得到的一个数学结构。这个数学结构可以是数学公式、算法、表格、图示等。概念模型主要是概念图，概念图是一种组织和表征知识的工具。它通常是将有关某一主题的不同级别的概念或命题置于方框或圆圈中，再用各种连线将相关的概念或命题连接，形成关于该主题的概念或命题网络。这种把概念之间的意义联系以科学命题的形式有机地联系起来的空间网络结构图，就称为概念图。

生物课程标准指出概念是对事物的抽象或概括，教学中教师既可以使用术语来传递生物学概念，也可以用描述内涵的方式来传递概念，但在学生尚未了解概念内涵的情况下，教师使用术语来传递概念是很困难的，所以教学中教师要重视通过教学活动帮助学生理解概念的内涵，要创设学习概念的情境，提供或唤起学生原有认知结构中的有关知识和经验，恰当地运用生物模型建构来传递概念的内涵是值得每一位生物教师去尝试和应用的。

二、生物模型的建构

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，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。教学中模型提供观念和印象，认知心理学认为，人的知识经验既包括概念系统，又包括表象，前者有概念、原理、规律、理论。后者的成分包含观念和印象。模型建构作为一种认识手段和思维方式，是科学研究中常用的重要方法之一。因此，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概念的模型，从而促成学生对概念的建立、理解和应用。首先，在设计教学活动时，教师充分挖掘和利用教材中可运用模型建构方法进行教学的内容，进而分析这些教学内容更适合于建构成哪一类生物模型，以便于分析和解决有关生物学问题，并考虑该如何带动、整合其他教学方法更好地实施教学，达到事半功倍的教学效果。

1.物理模型的建构。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，一种是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，如心脏结构模型，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。另一种是生物教材中的图或表格模型，如生产者、消费者和分解者的关系示意图，是教学的重点或难点，教学中通过图文结合进行看图、说图或图表结合进行分析等途径，使学生学会观察、比较、分析和综合，正确理解和把握生物学的概念、原理和规律的本质。有些图必须让学生绘画，如细胞结构图，在显微镜下观察时边画图或者有些图要对照教材画图，通过画图，进一步体会图中各部分的功能，分析和比较图的各部分，对图有一个再认识的过程。此外，还可以培养学生自制简易模型，提高动手实践能力，在自制模型的过程中把看似复杂的知识变得简单和易于理解掌握，如学习小肠是消化和吸收的主要部位进时，教师可示范做一段小肠结构折叠模型，让学生跟着做，通过测量和比较模型内表面积的变化，理解小肠皱襞、绒毛等结构可增大吸收面积。

2.数学模型的建构。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和男、女生殖器官增长速度的曲线（如下图）并分析曲线中变化规律，生物坐标曲线图在光合作用、呼吸作用、激素调节等教学中也经常使用；在细胞分裂概念中，染色体先复制加倍后，平均分配到两个子细胞，要让学生建构出染色体在细胞分裂前后数量变化规律的数学模型X→2X→X，同样在学习染色体和基因在亲子间传递的概念时，也可以建构出2N→N→2N的数学模型，来抽象出染色体在亲代、生殖细胞、子代个体中的数量变化的本质特征；另外，关系图在生物的概念教学中也应用得比较多，考试中也经常出现，可利用关系图比较几个概念之间的共同点、不同点、概念内涵大小，如在细胞核、染色体、DNA、基因的概念教学中，利用关系图或用大于号、小于号这些关系符号让学生建构出关于这四个概念的数学模型，这样有利于学生理解这些概念的内涵。

3.概念模型的建构。概念图既可用于课前复习，通过多个精确的概念来使学生在教学前就存在的大而泛的概念明晰化，并帮助学生在面对越来越多的需要学习的知识的情况下理清学习的顺序，从而使新的知识植入发展中的概念框架中；也可用于一节课结束后或阶段复习中，进行知识的小结、归纳，有助于整合知识，构建知识网络。概念图既可作为教的工具来组织课程内容，又可作为学的工具，让学生用它来整理笔记和学习过的内容，还可作为评价工具来测评学生的学习效果，所以要教会学生熟练掌握概念图的绘制方法。平时上完一节新课后，要训练学生归纳本节课所用到的概念，将这些概念进行层级排列、连线，相连接的两个概念间用一个具体明确的连接词表达出来，教师要经常给予抽查、指导、修正，只有在课堂上经常使用概念图作为教的工具和学的工具，学生才能熟练掌握概念图的绘制方法，这样概念图才能作为评价的工具；学生也才能适应知识范围大的复习课所要绘制的复杂的概念图。绘制概念图的过程，是学生进行有意义学习的过程，也是进行思维和记忆的过程。通过绘制概念图可以将众多概念的内在联系直观地加以展示和区别，有助于学生在学习新的概念时学会分析概念之间的关系。

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。