模型及模型方法在生物教学中的应用_3
浅谈模型建构教学在高中生物教学中的应用

物的手段,生物模型方法是利用模型方法 寻找变量关系,借助模型获取客体认识方 法。模型是学生学习科学知识的手段,学 生将模型方法内化为认知图式能获得认 知水平跃进。高中生应在学习中运用类 比,归纳等建模思维方法构建不同模型, 解决生物学问题中运用模型方法。
二、高中生物模型教学的意义 1.适应新课标要求。 当今世界生物学科技飞速发展,生命 科技地位日益提升,对生命科学人才需求 日益精品。中学生物教学中向学生传授基 本知识已经不能满足科学发展的要求,如 何帮助学生培养生物科学思维,就成为了 中学生物教学研究热点问题。随着《高中 生物课程标准》发布,新课标首次将生物 模型教学作为课程目标,目前生物学模型 教学成为中学生生物教学热点问题。 新课标要求学生了解模型科学方法 在生物学科研中的应用,新课标内容中规 定不同板块需要学生掌握的模型内容。建 模活动是科学家思维的核心要素。新课标 对生物模型要求体现出生物模型科研方 法是中学生物教学中的重要内容。模型教 学中最初将模型方法作为工具引入课堂 教学中,建构主义教学理论发展,教育者 关注学习者对模型的主动构建,建构主义 教学理论与模型构建紧密联系,目前模型 教学研究基于建构主义教学理论开展。 2.提升生物教学效果。 高中生物教学中使用模型具有悠久 的历史,如常见的挂图等为模型,各种实 物很早在生物课堂出现沿用至今,但学生 对模型使用处于被动接受状态,传统教学 模型使用处于初级阶段。通过调查发现课 堂教学中学生亲自参与模型使用中,会激
高中生物学教学中模型建构及应用

高中生物学教学中模型建构及应用生物学是一门关于生物体的结构、功能、发育和演化的科学,是我们了解自然界中丰富多样生命现象的基础。
在高中生物学教学中,模型建构及应用是一种重要的教学手段和学习工具,旨在帮助学生更好地理解和应用生物学知识。
本文将浅谈关于高中生物学教学中模型建构及应用的意义、原则与方法,并举例说明其在教学实践中的应用。
一、模型建构的意义1.帮助学生建立概念框架。
生物学知识繁多复杂,通过建立模型可以将这些知识有机地组织起来,形成概念框架。
概念框架是学生对生物学知识的认知基础,有助于学生理解生物体的内部结构、功能和相互关系。
2.提高学生的观察和思维能力。
模型建构过程中,学生需要通过观察、分析和推理来理解生物现象,并将其抽象为模型。
这种过程培养了学生的观察和思维能力,提高了他们对生物学问题的解决能力。
3.启发学生的创造力。
模型建构不仅要求学生理解现有的知识,还需要他们具备一定的创造能力。
通过模型建构,学生可以体验到科学探究的乐趣,并激发他们的创造力和创新思维。
二、模型建构的原则1.符合生物学知识体系。
模型建构应基于科学原理,并与生物学知识体系相一致。
模型的构建应遵循生物学的基本概念和规律,确保学生对生物学知识的理解是正确和全面的。
2.简单易懂。
模型应简单明了,避免过于复杂的结构和步骤。
学生通常是通过模型来对抽象的生物学知识进行理解和记忆,因此模型的设计应尽可能提供清晰简单的表达,容易被学生接受和理解。
3.体现层次关系。
模型建构的过程应体现生物体的层次关系。
生物体由细胞、组织、器官、系统等多个层次组成,模型的构建过程中应该将这些层次逐步呈现,帮助学生理解生物体的组织结构及相互关系。
三、模型建构的方法1.绘制图示法。
通过绘制生物体的示意图或结构图,来描述和分析生物体的结构和功能。
图示法可以简化复杂的生物结构,突出关键部位,方便学生理解。
2.搭建模型法。
通过使用适当的材料,搭建生物体的模型,帮助学生形象地观察和理解生物现象。
生物模型在八年级生物教学中的应用研究

生物模型在八年级生物教学中的应用研究【摘要】生物模型在八年级生物教学中的应用研究对于提高学生学习兴趣和学习效果、培养学生创新思维和实践能力、促进学生团队合作和交流具有重要意义。
本文首先介绍了生物模型的概念和特点,然后通过案例分析展示了生物模型在八年级生物教学中的应用情况。
接着分析了生物模型在教学中的多种作用,包括提高学习效果、培养创新思维和实践能力,以及促进团队合作和交流。
最后结论指出,生物模型是八年级生物教学中的有效工具,并强调了其对学生综合素养提升的重要意义。
未来应该加强生物模型在八年级生物教学中的应用研究,以更好地促进学生的综合素养发展。
【关键词】生物模型, 八年级生物教学, 应用研究, 学习兴趣, 学习效果, 创新思维, 实践能力, 团队合作, 综合素养, 未来研究1. 引言1.1 研究背景目前,生物模型在国内外的教学实践中逐渐受到重视,并取得了一定的成效。
针对生物模型在八年级生物教学中的具体应用,尚缺乏系统性的研究和总结。
通过对生物模型在八年级生物教学中的应用进行深入研究,可以有效地探讨生物模型在提高学生学习兴趣、培养学生实践能力和创新思维、促进学生团队合作和交流等方面的作用,为教师们在教学实践中更好地运用生物模型提供参考和借鉴。
对生物模型在八年级生物教学中的应用研究具有重要的理论和实践意义。
1.2 研究意义生物模型在八年级生物教学中的应用研究具有重要的意义。
生物模型可以帮助学生更直观地理解生物学知识,提高他们的学习兴趣和学习效果。
通过观察和操作生物模型,学生可以更深入地理解生物学概念,加深对生物实验的理解,提高实验操作技能。
生物模型还可以促进学生的创新思维和实践能力的培养。
学生在制作和使用生物模型的过程中,可以锻炼他们的观察能力、分析能力和解决问题的能力,激发他们对生物学研究的兴趣,培养他们的科学思维和实践技能。
生物模型还可以促进学生之间的团队合作和交流,培养他们的沟通能力和合作精神,培养他们的团队协作意识,培养他们的团队管理能力。
新课改下模型建构在生物教学中的应用-电子科技大学试验中学

新课改下模型建构在生物教学中的应用电子科大实验中学赵亚特摘要:在新课改的大背景下,如何有效地践行新课程的理念,更好地适应现代教育和当代学生的新形势、新变化,笔者在教学实践过程中做了尝试,本文具体阐述了在实践过程中感触比较深刻、对贯彻新课改理念比较高效的手段—模型建构,并辅以课例通过自制模型来说明其在教学中的重要作用.关键词:新课改,模型建构,生物学教学随着时代的发展和进步,高中课程进行了新一轮的改革,在课程改革中,主要倡导自主学习、探究学习和合作学习,可见新课改更加强调知识的生成过程,这也充分说明了创造知识比应用知识更加重要,而发现问题比解决问题更加重要,新课改理念非常好,但是如何在生物课中实践新课改理念,这是摆在生物老师面前的一道难题,因为不管从课本编排还是知识内容上看新课改后的教学不能再像以前那样直接给出知识,因为在很多时候学生不再像以前被动地接受知识,而是有着极强的表现欲和创造欲的,所以如何建立好这样的平台,我在不断教学的过程中,发现利用好模型建构可以起到事半功倍的效果,可能相比平铺直叙费时,但是从教学效果来看,却是一劳永逸的饿,除了课本中要求的模型建构外,自己也可以将一些抽象的知识模型化。
一、模型建构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的手段,有的则通过抽象的形式来表达.模型的形式很多,包括物理模型、概念模型、数学模型等.以实物或图画形式直观地表达认识对象的特征,这种模型就是物理模型[1].建构主义的思想来源于认知加工学说,以及维果斯基、皮亚杰和布鲁纳等人的思想。
建构主义者强调学习的主动性、社会性和情境性,对学习和教学提出了许多新的见解[2],教学不能无视学习者的已有知识经验,简单强硬地从外部对学习者实施知识的“填灌”,而是应当把学习者原有的知识经验作为新知识的生长点,引导学习者从原有的知识经验中,生长新的知识经验.就像建造房屋一样,它是一步步地先搭好“框架”,然后再砌墙壁,所以教师在其中起的作用就是引导学生搭好“框架”,在“框架”正确的情况下,由学生自己来建造属于自己的“楼房”,当然楼房的风格可以各式各样,但是框架一定是牢固的,所以模型建构强调的是一种主动地、逐步地学习知识的过程,模型建构主要包含物理模型、数学模型和概念模型。
初中生物模型构建在教学中的作用

初中生物模型构建在教学中的作用随着新课程改革的不断深入,新的教学理念逐渐被广大教师所接受,并逐步运用到教学实践中。
初中生物课程是培养学生生物科学素养的重要场所,因此,在初中生物教学中,如何更好地帮助学生掌握生物学知识,提高其生物科学素养,是广大生物教师所面临的重要问题。
在初中生物教学中,模型构建是一种非常有效的教学方法,它能够帮助学生更好地理解生物学知识,提高其科学素养。
本文将从以下几个方面,探讨初中生物模型构建在教学中的作用。
一、有助于提高学生的理解能力生物学是一门研究生命现象和生命活动规律的学科,它涉及到许多复杂的生命现象和生命过程。
对于初中生来说,这些概念和过程往往比较抽象,难以理解。
而通过模型构建,学生可以将这些抽象的概念和过程转化为具体的、可视化的模型,从而更好地理解它们。
例如,在讲解细胞结构时,教师可以引导学生构建细胞模型,将细胞膜、细胞质、细胞核等结构以实物或图片的形式展示出来,从而帮助学生更好地理解细胞的结构和功能。
二、有助于培养学生的思维能力模型构建需要学生运用自己的思维和创造力,通过观察、分析、归纳、总结等思维活动,将生物学知识转化为具体的模型。
在这个过程中,学生需要不断地思考、探索、创新,从而培养自己的思维能力。
同时,通过模型构建,学生还可以更好地理解生物学知识之间的联系和区别,从而培养自己的分析和解决问题的能力。
三、有助于激发学生的学习兴趣传统的生物教学方式往往比较枯燥乏味,难以激发学生的学习兴趣。
而模型构建则可以让学生更加直观地了解生物学知识,从而激发他们的学习兴趣。
同时,通过模型构建,学生还可以将自己的学习成果展示出来,增强他们的自信心和成就感,从而进一步激发他们的学习兴趣。
四、有助于提高学生的实践能力模型构建需要学生动手操作,通过制作模型、观察模型等活动,提高学生的实践能力。
在模型构建的过程中,学生需要不断地尝试、探索、改进,从而掌握一定的实践技能和方法。
同时,通过模型构建,学生还可以更好地了解生物学知识在实际生活中的应用,从而增强他们的实践意识和实践能力。
模型构建在高中生物教学中的应用与实践研究

模型构建在高中生物教学中的应用与实践研究一、研究背景在现代生物学中,模型构建已成为重要的研究工具,对于高中生物教学也具有重要的应用价值。
生物学是一门广泛而深奥的学科,其中涉及到许多抽象的概念和复杂的生物现象,如细胞分裂、遗传、代谢等,这些应该通过简单的教学方法难以深入学生内心,因此以模型构建作为生物教学的一种手段,可以有效地帮助学生理解抽象概念和生物现象,提高生物学学科的教育教学质量。
二、模型构建在高中生物教学中的应用1. 生物细胞模型生物细胞是高中生物学中的一个重要概念,而且很难通过文字、图片或视频等传统的教学方式深入学生内心。
通过制作生物细胞模型,能够让学生直观地掌握细胞的结构组成、功能及其生物学原理。
2. 生态系统模型生态学是高中生物学教学的一个重点内容,但生态系统的复杂性也给学生带来了很大的阅读难度。
而通过建立生态系统模型,可以使学生直接感受生态系统中生物种类和数量之间的相互作用和依赖,从而更好地理解生态学知识。
3. 遗传模型遗传是生物学中的一个基本概念,但对于初学者来说,理解遗传现象和原理可能会显得比较抽象和困难。
通过制作遗传模型可以给学生更加直观、具体、有趣的学习体验,并能让学生更好地掌握基本的遗传规律。
三、模型构建在高中生物教学中的实践1. 教师与学生合作制作生物细胞模型教师可以在讲解细胞相关知识的同时,介绍如何制作生物细胞模型,再分组让学生自主制作分装配细胞的所有结构和分子物质,增强学生对于原理和应用的深层次理解。
学生制作出生物细胞模型后,可以展示给全班同学看,并让各小组之间相互比较交流,探讨不足和提高的方案。
2. 让学生在实际生态系统中制作生态模型在生态系统课程中,教师可以带领学生去实地考察生态系统,并根据不同的生境选择不同的材料用来制作生态模型。
而制作生态模型的过程不仅可以让学生加深对于生态学知识的理解与掌握,而且体验生态系统的生物种群之间的相互关系,营造出更加丰富的生态科普教学。
浅谈模型建构在中学生物教学中的应用
浅谈模型建构在中学生物教学中的应用模型建构是指利用各种材料和技术手段,将抽象的概念和过程转化为可视化、可触摸的三维模型,以便学生更直观地理解和掌握学科知识。
在中学生物教学中,模型建构具有重要的应用价值。
本文将从以下几个方面进行探讨。
模型建构可以帮助中学生深入理解生物学的抽象概念。
生物学是一门相对抽象的学科,涉及到许多难以直观理解的概念,比如细胞结构、基因组成、生态系统等。
通过构建相应的模型,可以使这些抽象的概念变得具体可见,帮助学生更加深刻地理解。
在讲解细胞结构时,可以利用塑料珠或泡沫球等材料,设计制作出细胞膜、细胞质和细胞核等部分,让学生亲自动手组装,从而观察到细胞的三维结构,加深对细胞组成和功能的理解。
模型建构能够帮助中学生理解生物学中复杂的生理过程。
生物学中的许多生理过程十分复杂,比如光合作用、呼吸作用、消化过程等。
这些过程难以通过书本和图片进行准确的描述,而模型建构可以提供一种可视化的方式,使学生更加容易理解。
在讲解光合作用时,可以让学生使用彩色纸板、剪刀、胶水等材料,制作出太阳、叶绿素、光合酶等关键部分,通过模拟光合作用的过程,让学生直观地观察到光合作用的原理和效果。
模型建构可以激发中学生的探究兴趣和动手能力。
生物学是一门需要进行实验和观察的学科,而模型建构正是一种形式的实验和观察。
通过让学生亲自动手建构模型,可以培养学生的实践能力和观察思维,激发他们的科学兴趣。
在讲解遗传学时,可以让学生使用纯色纸板、水彩颜料等材料,制作出脱氧核糖核酸(DNA)的双螺旋结构,通过模拟DNA的复制和转录过程,让学生亲身感受遗传信息的传递和变异。
模型建构可以促进中学生的合作学习和创新思维。
在模型建构的过程中,学生可以分组合作,共同讨论和解决问题,培养团队协作和沟通能力。
模型建构也鼓励学生思考如何更好地设计和改进模型,培养他们的创新思维和实践能力。
在讲解生态系统时,可以让学生分组建构一个小型的生态系统模型,通过观察和实验,调整模型的各个环节,模拟和理解生态系统中物质循环和能量流动的规律。
【高中生物】模型构建在高中生物教学中的应用
【高中生物】模型构建在高中生物教学中的应用高中生物知识中包含的概念、规律特别多,大部分的知识原形是肉眼不能看到、目前无法完成或者是操作过程耗时特别长,所以应用模型构建教学方式,有利于学生对相应概念、规律的探索研究,帮助其构建一个完整的知识系统,提升学生的学习效果。
无论是从新的教学理念或者是从提升教学效果来看,模型构建都是高中生物实施有效教学的重要手段。
因此,在高中生物教学中有效应用模型构建进行全面研究,可促进高中生物教学的良性发展。
一、数学模型的应用数学模型就是运用数理逻辑方法和数学语言构建的科学或工程模型。
在生物教学中应用数学模型就是将生物知识用数学方式进行表达,其中包括图、表、公式等,这样可以将所要教授的知识形象地表现出来,让学生更好地掌握知识的重点与本质。
例如,对植物激素浓度与植物生长之间的关系进行讲解时,就可以构建数学模型,将两者的关系清晰明了地表现出来(如图1)。
当然,除此之外光合作用过程中二氧化碳以及氧气含量的变化;染色单体、染色体、dna三者之间的关系等知识都可通过构建数学模型来进行更为明确的讲解。
所以教师需要训练学生制作图表的方法,提升其对相应数据进行处理的能力,使学生能够通过数学模型理解知识的本质,有效提升学生的观察理解能力。
二、物理模型的应用物理模型是指以实物或图画形式直观表达需认识对象的特征的模型。
在生物教学过程中,对物理模型的应用通常是实体模型,以对相应知识进行直观表达,可以将抽象的生物知识形象地展现出来,有助于学生对所学知识的理解与掌握,激发学生的学习兴趣。
例如,对细胞与分子进行讲解时,可以直接构建细胞分子模型,这样学生就可以直观地对相应知识进行分析理解,以对细胞结构进行明确掌握。
此外,对原生质层进行讲解时,学生对抽象的定义很难得到深刻理解,但是有了细胞结构实体模型(如图2),就可以轻松掌握这一知识点。
可是有时知识点对应的实体模型不易制作,如果课上制作会对课程进度造成影响。
初中数学模型构建在生物教学中的应用
初中数学模型构建在生物教学中的应用在新课程的教学理念下,教师在生物教学的过程中,不仅要注重理论知识的传授,同时也要对学生的探究能力、解决问题能力、学习能力进行培养,这就要求教师在教学过程中,注重学生的主体地位,开展模型建构活动,在模型建构的过程中,加强学生的交流与学习,从而有效的提高学生生物学科的素养,数学模型主要利用数据进行实际检验,将存在的实际问题进行及时的解决,在构建数学模型的过程中,要加强学生对数学符号以及语言表达的理解,在其基础上解决生物学的现象、本质、量变关系等。
一、数学模型在中学生物教学中的应用(一)做好数学模型的准备工作。
在初中生物教学中采用数学模型的教学方法之前,需要做好数学模型的准备工作,对问题的背景、模型构建目的、模型构建的资料与信息进行综合的分析,在其基础上,进行模型的建构工作。
例如,教师在讲解北师大版八年级下册第八单元第四节《生态系统的稳定性》时,就需要对本节课的教学重点与教学内容进行梳理,教师在教授生态系统的稳定性时,可以将教学内容划分为3个部分,即生态系统稳定性的改变、形成原因、破坏等三方面,其中教学重点与难点是生态系统稳定性形成的原因,教师在构建数学模型之前,需要对其进行详细的分析,之后才可以将生态系统中各个生物之间的关系利用数学建模的方法,将其直观的展现在学生的面前,从而有效的加强学生对于生态系统对自我调节能力的理解。
(二)数学模型的合理构建。
构建数学模型实质上就是指学生利用数学的思维,处理当前生物教学中存在的问题,数学模型直观性更强,与以往的文字描述相比,可以将知识点更加清晰、明确的展示在学生面前,从而有效的增强学生的理解能力。
我国新课程标准提出,生活是教育的源头祸水,所以在构建数学模型时,可以结合学生的实际生活,使得学生可以对模型中的关系加强了解,充分的发挥数学模型的作用价值。
(三)数学模型的应用。
数学模型的应用就是利用所建构的数学模型,将生物学中的疑难问题进行解决,仍以北师大版八年级下册第八单元第四节《生态系统的稳定性》为例,教师在引导学生构建生物之间捕食关系的模型之后,要引导学生回答出当其中一种动物的数量减少之后,另一种动物的数量变化,及其对生态系统所造成的影响。
高中生物学教学中模型建构及应用
高中生物学教学中模型建构及应用高中生物学教学中,许多重要的概念和理论难以直接呈现给学生,因此需要使用模型建构和应用的方法来帮助学生更好地理解和掌握知识。
本文将结合一些具体的例子,探讨在高中生物学教学中如何进行模型建构和应用,以及它们在教学中的作用与意义。
一、模型建构模型建构是指通过构建一些物理、化学或数学模型,来描述或解释生物学中的某些现象。
这些模型可以是图表、图像、三维模型等多种形式,可以通过手绘或计算机制作。
在高中生物学教学中,模型建构弥补了许多生物学现象无法直接观察的缺陷,能够更好地帮助学生理解和记忆相关概念和原理,增强学生对生物学的兴趣和学习积极性。
以DNA的双螺旋结构为例,这是生物学中非常重要的一个概念。
DNA双螺旋模型的建构需要学生掌握许多物理和化学知识,而直接描述这个结构对学生来说并不直观。
利用溶液中DNA的螺旋结构模型就可以很好地解决这一问题。
学生可以通过拿两条麻花汆到一起后再拉长,结成的"图案"来理解DNA的双螺旋结构。
这种亲身体验感会更好的进一步加深对DNA双螺旋结构的印象与记忆。
二、模型应用建好模型后,就可以将其用于课程的教学中,直观呈现生物学概念和原理,帮助学生更好地掌握知识。
下列举几个例子具体说明模型应用。
1. 模拟光合作用光合作用是高中生物学中非常重要的一个概念,学生需要理解在此过程中光能如何转化为化学能,并用于生物体的生命活动。
通过利用纸片和麦片等材料组成模拟叶片,学生可以观察光照和黑暗环境下麦片的变化,并通过实验得到麦片的变化是光合作用的结果。
2. 模拟器官结构人体生物学是高中生物学中的重要内容之一。
人体每个器官都有其独特的结构和功能,构成了一个完整的生命体系。
通过模拟器官的结构,比如利用制作3D打印器官模型等方式,可以直观呈现器官的组织结构及其功能,帮助学生更好地认识身体各器官之间的关系和联系。
3. 模拟生态系统生态学是高中生物学中的重要分支,其核心理念是生物种群之间的相互依存。
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模型及模型方法在生物教学中的应用陈晶 九台市三台中心学校摘 要:随着课程标准的实施,模型和模型方法已经成为高中生物教学课堂教学的重要内容之一。
从某种意义上说,利用模型及模型方法教学已经成为高中学生学习生物知识必不可少的方式。
本文通过对人教版三个必修模块中与模型相关的内容进行分类与总结,以案例的形式对模型的构建及如何利用模型的方法进行教学提出了一些建议。
关键词:高中生物学; 模型; 模型方法The Application of Modeling and Modeling Method in High School Biology TeachingChen Jing San Tai central school of Jiu TaiAbstract: Along with the new curriculum standard (testing), models and the implementation of the high school biologycurriculum method has become one of the important contents of content, in a sense, use model and the model teaching methods has become high school students study biological knowledge indispensable way. This paper is mainly about what is model method , its classify in three o 'clock required mode and some teaching cases using the method.Key words: high school biology ; modeling ; modeling approach教育部2003年颁布的《普通高中生物课程标准(实验)》(以下简称为课程标准)中,明确规定教学目标分为知识目标,能力目标及情感、态度价值观。
其中能力目标包括操作技能,信息能力和科学探究能力三个方面,在操作技能这一方面明确指出“了解建立模型等科学方法及其在科学研究中的作用,培养学生的建模思维和建模能力,领悟、建立数学模型等科学方法及其在科学研究中的应用,培养学生的建模思维和建模能力,获得生物学的基本事实、概念、原理、规律和模型等方面的基础知识”[1]。
见,建模思维和建模能力被提到了较高的高度,被认为是将来学生从事科研的必备能力。
但由于以往对模型的重视不多,相关的理论研究不多,在实际的教学实践中往往不能达到预期的效果,本文就根据众多文献的综合来谈谈对模型及模型方法的认识。
1、对生物模型方法的认识按钱学森的观点:“模型就是通过我们对问题的分析,利用我们考察来的机理。
吸收一切主要因素,略去一切不主要因素所创造出来的一幅图画”[2]。
就是把研究对象(原型)的一些次要的细节、非本质的联系舍去,从而以简化和理想化的形式去再现原形的各种复杂结构、功能和联系的一种科学方法。
它是逻辑方法的一种特有形式,是现代科学的一种认识手段和思维方法,是连接理论和应用的桥梁。
抽象化和具体化是模型方法的两个重要特征(如下图-1所示)[3]。
图-1一方面,在模型思维中,我们可以从原型出发,根据某一特定目的,抓住原型的本质特征,对原型进行抽象,把复杂的原型客体加以简化和纯化,建构一个能反映原型本质联系的模型,并进而通过对模型的研究获取原型的信息,为形成理论建立基础。
另一方面,高度抽象化地科学概念、假说和理论要正确体现其认识功能,又必须具体化为某个特定的模型,才能发挥理论指导实践的作用。
所以模型作为一个认识手段和思维方式,是科学认识过程中抽象化与具体化的辩证统一[4]。
2、生物模型的类型我国高中生物学的教科书(以2004年初审通过的人教版模块教科书为例)提供了丰富的模型资源。
生物模型根据模型所代表和反映的方式一般分为物理模型和数学模型两大类。
在高中生物的三个必修模块中,物理模型又可分为物质模型和思想模型,数学模型又可分为确定性模型和随机性模型。
具体再分类可用如下表-1所示:原型模型理论抽象化 解释证明 具体化表-1 模型的分类物理模型数学模型物质模型思想模型确定性模型随机性模型高中生物必修一尝试制作真核细胞的三维结构模型构建人体细胞与外界环境的物质交换模型利用废旧物品制作生物膜模型生物膜的流动镶嵌模型高中生物必修二制作DNA双螺旋结构模型高中生物必修三建立血糖调节的模型生态系统的能量流动模型建立减数分裂中染色体变化的模型种群的J型增长曲线碳循环模型减数分裂中DNA的数量变化种群的S 性增长曲线生态系统的结构模型有丝分裂过程中DNA及染色体数量的变化达尔文自然选择学说的解释模型3、生物模型的教育功能3.1 模型教学能促进学生认知水平的发展科学教育应当促进学生认知水平的发展,这种观点已为科学教育工作者所接受。
但具体实施的方法还是一个正在探讨的问题。
我们认为,促进学生认知水平的发展,主要还是将学生的认知水平从具体运算提高到形式运算水平,也即使学生逐步从具体向抽象过渡,能对抽象的假设或命题进行逻辑转换。
这一过程当然离不开从具体到抽象的过渡训练,而这种既能联系具体,又能联系抽象的性质,正是模型所特有的。
模型一方面提供了这种教学的情境,另一方面又使学生在这种从具体到抽象的认识过程中发生认知突变,从而促进认知水平的发展。
3.2 模型教学能使学生更好地掌握科学知识首先,模型是学生学习科学知识的重要手段,学生掌握了模型方法能更透彻地理解科学知识。
其次,模型方法作为思维方法和行为方式,蕴含着很高的认知价值。
学生一旦将模型方法内化为自己的认知图式,就能获得认知水平的发展。
最后,模型方法教育还有助于培养学生的创造性思维能力。
3.3 模型教学能培养学生的研究能力模型的建立过程就是一个科学研究的过程。
在这一过程中,需要学生自己确定研究对象,设置已知量与未知量,运用科学规律,选择研究方法,检验模型是否与实际相一致,这对学生研究能力的培养有着很好的作用。
3.4 模型教学能培养学生的科学精神模型建立的实质就是要在原型的背后揭示出所包含的科学规律。
然而,这种规律往往隐藏在现象的背后,并被纷繁复杂的非本质的、无关因素所掩盖。
这样,模型的建立过程就必然是一个艰苦的探索、发现的过程。
它来不得半点虚假,需要有严谨、诚实的科学态度。
模型的得来也并非“一蹴而就”,往往要使认识主体经历一个“苦其心志、劳其筋骨”的认识过程,需要有坚韧不拔的意志。
因此,模型的建立既培养了学生的科学态度,又培养了学生的科学作风。
4、生物模型的构建方法5、运用模型的方法进行教学实践5.1 动手构建模型,领悟和运用建立模型的方法5.1.1 构建模型的方法也是现代生物研究的重要方法高中生物三个必修模块中含有丰富的模型建立的活动,具体可参照上文中的表-1,三个模块中模型建立的特点是提供一定的指导,由学生动手动脑建构模型,提出的能力目标是让学生领悟和运用建构模型的方法。
例如第三章“制作真核细胞模型”。
教材中描述的是在电子显微镜下才能观察到的微细结构,因而学生缺乏感性认识。
因此,学生亲身体验模拟制作“细胞”的立体结构模型有助于再现实验条件下让细胞变“微观”为“宏观”,而更好地构建他们完整的知识体系。
5.1.2 模型制作的过程我们制作的细胞结构模型是属于实物模型,是对原型的模仿和抽象。
现以动物细胞和植物细胞为例,体验建构模型过程:(l)分组进行讨论,动、植物细胞的结构主要包括哪些,设计制作模型方案。
方案:动物细胞主要结构有细胞膜、细胞质、细胞核,其中细胞质中含各种细胞器,主要有线粒体、内质网、高尔基体、核糖体、中心体、溶酶体等。
植物细胞与动物细胞的主要区别是不含中心体,但含有叶绿体和细胞壁。
(2)寻找和选择材料:泡沫塑料、木板、纸板、橡皮泥、线绳、布、塑料袋、细铁丝、大头针、铁碗等。
(3)小组讨论制作模型规格(大小,展示的是全部还是局部,平面图还是立体图等)、模型包含的结构等。
(4)小组讨论材料使用。
各种细胞结构用何种材料,细胞结构如何制作,细胞结构之间如何连接等都需讨论、细化。
真实的细胞颜色并不鲜艳,但是可以用不同的颜色区分不同的细胞结构,使细胞的各部分结构特点更加突出,便于观察。
(5)学生以小组形式合作完成真核细胞的模型制作,并交流成果,作出评价。
(6)成果:学生做的模型有:①用硬纸壳作“细胞壁”,塑料薄膜紧贴其上当作“细胞膜”,用橡皮泥精心捏制成各种各样的细胞器;②用精美的包装盒作细胞壁,内有一层硬质的透明壳作细胞膜,用琼脂制作透明的细胞质基质,用中药小药丸作核糖体散放在其内,非常形象直观,也利于保存和收藏等。
在整个制作过程中,学生讨论分析,分工合作,气氛热烈。
5.1.3 模型制作的学习价值通过模型制作实践活动,进一步探究细胞的结构及功能,使学生由理性认识转向感性认识,更容易把握细胞结构的完整性以及与其功能相适应的结构特点;而且通过分组活动,小组各成员能分工合作,积极思维,互帮互助,相互促进和提高,最后给小组成员及其作品合影留念增加了学生之间的感情。
5.2 模型做为工具,用来分析研究对象除了学生自己建构模型,教材中还把模型作为工具,用来分析研究对象的组成因素,各因素之间的关系,因素运行的特点,预测评价等。
在生产生活中,模型也可以是工具,定量评价,预测,检验研究对象中特征因素的变化,解决有关的生物学问题。
例如:在“生物与环境”知识模块中有这样一道题:下面2条食物链,假如生产者的数量一样多,能量传递效率相同,哪条食物链中,消费者所包含的能量多? ①草→羊→狼;②草→虫子→鸟→鹰。
学生中的答案普遍有两种(设草固定的总能量为A ,能量传递效率为20%)。
第一种:①草 → 羊 → 狼A 20%A 20%×20%A消费者所包含的能量=20%A+20%×20%A 。
②草 → 虫子 → 鸟 → 鹰 A 20%A 20%×20%A 20%×20% ×20%A 消费者所包含的能量=20%A+20%×20%A +20%×20%×20%A 。
所以②食物链消费者所包含的能量大于①中消费者所包含的能量。
第二种:假设第二,第三,第四营养级呼吸作用消耗能量分别为a ,b ,c 。
①食物链消费者所包含的能量=A-(a+b); ②食物链消费者所包含的能量=A-(a+b+c)。
结果与第一种相反,这两种好象都有道理,孰错孰对?教材中提供了生态系统能量流动的概念模型,定量描述能量流动的特点:从模型分析,每个营养级(除了第一营养级外)的能量由上一个营养级传递而来,能量去向有3个:自身的呼吸作用,传递给下一个营养级,遗体残骸中的能量交给分解者。