模型建构在高中生物教学中的应用
高中生物教学中的模型建构探讨
高中生物教学中的模型建构探讨模型建构是高中生物教学中的重要内容，通过模型建构，可以帮助学生更好地理解和应用生物学的知识，培养学生的科学思维能力和实践能力。
本文将探讨高中生物教学中的模型建构。
模型建构可以增强学生对生物知识的理解。
通过将抽象的概念转化为具体的模型，可以让学生更加直观地理解生物学知识。
在学习细胞结构时，可以让学生建立细胞模型，通过模型来展示细胞的不同结构和功能。
这样的模型建构可以使学生更加深入地理解细胞结构与功能之间的关系，进而更好地掌握相关知识。
模型建构可以促进学生的实践能力的培养。
生物学是一门实践性很强的学科，通过进行实验和观察，可以更好地理解生物现象和生物原理。
模型建构就是一种实践的方式，在建构模型的过程中，学生需要动手操作，进行实验和观察。
在学习遗传学时，可以让学生利用模型展示基因的遗传规律，通过模型观察基因的传递和表达。
通过这样的实践活动，可以提高学生的实践能力，使他们更好地应用生物知识解决实际问题。
模型建构可以培养学生的科学思维能力。
科学思维是指思考问题、解决问题和理解问题的方式和方法。
模型建构是一种科学探究的过程，学生在建构模型的过程中需要观察、实验、分析和推理，这些过程都需要运用科学思维。
通过模型建构，可以培养学生的观察、实验、分析和推理能力，提高他们解决问题的能力。
模型建构还可以培养学生的团队合作和沟通能力。
在模型建构中，学生通常需要与同学合作，共同完成模型的建构。
在合作的过程中，学生需要互相协作、分工合作、共同解决问题。
这样的团队合作可以培养学生的合作精神和团队意识。
模型建构还需要学生与老师和同学进行沟通，分享自己的想法和观点，解决问题和讨论问题。
通过与他人的沟通，可以促进学生的思维交流和思维碰撞，提高他们的思维灵活性和创新能力。
谈模型建构在中学生物教学中的应用
同时 在 进 行 “ 物 膜 流 动镶 嵌 模 型 ” 学 时 ， 生 教 教师 还 可 以引导 学生 探 讨 该 模 型 的 不 断 的 发展 与完 善过 程 ： 先 是 早 期 科 学 家 首 从 生 理 功 能 人 手 进行 研 究 ， 通过 实 验 ， １ 纪提 出 “ 是 由脂 质组 成 的 ” 一模 型 ； ２ 在 ９世 膜 这 到 ０世 纪 ， 学 家 发 现 细 胞 膜 还 含 有 蛋 白 科
ｆ 学键 ： 用硬纸片做材料代表碱基和脱氧核糖．
案 ：在动手制作之前 ，小组对设计方案做进～步的讨论 、细化 。确 定制作模型 的实施过程和小组中各位成员 的具体
１
设 计 方
１ 分・ 工
具 体 实 施 过 程 ：在建构模型 的过程 中，要注意用结构和功能相统一 的观 点引导学生不断修 改、完善 自己的设计方案，不断的反思 Ｉ 能够避免学 生将模 型的制作过程看作为艺术制作或游戏 ，提 高制作过程 中科学研 究氛 围，以达到实验 目的．
１ 模 型 的种 类 及 应 用 实例
１ １ 物 理 模 型 ．
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． 高 中生 物教学 中 ， 在 有许 多原物无 法找到 或没有 必要找到 ， 而是 以一定形态 的分 子模拟 物对生 物原 型形 象 、 简约地 表现出来 ， 如沃森和克 里克制作 的著名 的 Ｄ Ａ双螺旋 结构模 Ｎ 型， 它形象而概括地反 映了所有 Ｄ Ａ分子结构 的共 同特征 ； Ｎ 再如建 构减 数分 裂过程 中染色体 变化 和非 同源染 色体 的 自由组合
数学模型的建构在高中生物教学中的应用实例
数学模型的建构在高中生物教学中的应用实例摘要：建构数学模型辅助生物学教学，对生物学教学有极大的促进作用。
新课程标准教科书大量采用数学函数曲线以及各种数学表格、数学术语对生物学有关现象原理进行定性或定量描述。
在教学中应用数学模型可以训练学生严谨的科学思维和加强对生物知识的理解。
关键词：数学模型；生物教学；实验高中生物学教学中常用到模型构建来辅助教学，以加深学生对知识的理解。
模型是人们为了某种特定的目的而对认识对象所作的一种简化的概括性的表达形式，这种描述可以是定性的，也可以是定量的，包括物理模型、概念模型、数学模型等。
数学模型既可以定性描述也可以定量描述，笔者在教学中结合高中数学的知识内容，建构一些数学模型取得一定的效果，实例如下：实例1：新课程标准教科书《遗传与进化》模块，遗传规律是教学中的一个重点，又是一个难点。
基因自由组合定律以及伴性遗传学生按照教科书上的方法理解很难的，因为教科书是按照孟德尔和摩尔根研究过程来编排这段知识，那时的科学技术以及数学方法都比现在落后很多，当时的科学家花了很多时间才弄清楚其中的规律性，现在一般的学习者理解就很困难了。
利用高中数学方法构建模型，就能有效地突破这个难点。
建构数学模型：控制生物相对性状的一对基因是一个事件；控制生物另外一相对性状的一对基因是另一事件。
在基因自由组合定律中，这两对基因位于非同源染色体上，所控制的两对性状就是两个相互独立的随机事件。
相对性状中不同的表现是互斥事件如豌豆的圆粒与皱粒，表现为圆粒性状就不可能是皱粒，反过来也一样。
假设一性状的遗传为事件a，其出现的概率为m，则其相对性状则记为■其概率为1-m，因为他们是互斥事件。
另一性状的遗传为事件b，其出现的概率为n，则其相对性状记为■其概率为1-n。
那么两事件同时出现的概率就是p（a，b）=p（a）×p（b）=mn。
以孟德尔豌豆杂交实验为例说明。
豌豆的遗传性状中，种子籽粒的颜色是种性状，有黄色和绿色两种，他们是互斥事件，若记黄色为事件a则绿色为■。
高中生物教学中模型建构的研究与应用——以减数分裂为例
不同小组将构建模型对比进行学习 和 分 析,在 对 比 中 进 行知识讲解和学习,发 现 问 题 并 及 时 解 决,能 够 提 升 学 生 各 方 面 能 力 ,促 进 学 生 学 习 和 进 步 .
(二 )构 建 数 学 模 型 掌 握 相 关 知 识 数学模型是一个可以展示系统的数 学 表 达 形 式,在 人 教 版生物减数分裂知识中,要求学生能够掌 握 在 细 胞 分 裂 过 程 中染色体的数目变 化 情 况 和 DNA 数 目 变 化 情 况,数 目 的 变 化运用数学模型构 建 知 识 解 决 比 较 直 观、形 象 和 具 体,使 得 学生能够在观察模型中掌握一定生物知识内容.下图１和２
在高中生物教学课本中有文字、知 识、插 图 和 模 型 等,其 中出现的模型都是 典 型 的,多 年 来 一 直 沿 用 的 学 科 内 容,尤 其是在高中生物教学中必不可少的内容.模型教学应用在 高中生物教 学 中 具 有 积 极 作 用,能 够 提 升 学 生 对 知 识 的 了 解,使得学生能够对其结构、内容等综 合 掌 握,对 微 观 生 物 内 容有所了解.不过在新时期发展中,传 统 生 物 教 学 模 式 已 经 无法适应社会发展,满 足 学 生 的 需 求,因 为 传 统 模 型 教 学 缺 少学生自主动手环 节,而 且 模 型 基 本 都 是 静 止 的,无 法 激 发 学生学习积极性.模型对学生自主学习知识的应用和合作 等 培 养 不 具 积 极 作 用 ,对 提 升 生 物 教 学 质 量 ,没 有 积 极 影 响 .
刍议模型建构在高中生物新课程教学中的实践
刍议模型建构在高中生物新课程教学中的实践
随着教育改革的不断深入，高中生物新课程的实施越来越注重
学生的自主学习和创新能力的培养，模型建构作为一种重要的教学
方法，在实践中被广泛采用。
模型建构是指通过对生物现象或问题的分析，建立科学模型进
行解释和预测的过程。
在高中生物课程中，模型建构可以通过引导
学生进行实验设计、数据分析、假设提出、模型建立和验证等环节，培养学生的科学思维和实验操作能力。
在实践中，采用模型建构教学法的教师需要充分了解学生的学
情和学习风格，精心设计课程内容和教学方法。
首先，教师需要引
导学生了解课程目标和学习要求，指导学生查阅资料、进行实验、
撰写报告等活动，提高学生的实践能力。
其次，教师需要关注学生
的学习过程和成果，及时给予反馈和指导，加强学习过程的引导和
管理。
值得注意的是，模型建构教学法不仅要注重知识的传授和实践
的训练，还需要考虑学生的兴趣和欲望。
因此，教师需要启发学生
的好奇心、激发学生的学习兴趣，鼓励学生自主探究，不断探索和
创新。
同时，教师还可以引导学生展开合作学习，提高学生的团队
合作能力和交流沟通能力。
总之，模型建构作为一种重要的教学方法，在高中生物新课程
教学中有着广泛的应用和推广，可以有效地提高学生的实验操作能力、科学思维能力和创新能力，为学生未来的学习和工作打下坚实
的基础。
模型构建在高中生物教学中的作用和意义
模型构建在高中生物教学中的作用和意义西北工业大学启迪中学李颖《普通高中生物课程标准》有三个知识目标，首个知识目标指出：“获得生物学基本事实.概念、原理、规律和模型等方面的基础知识，知道生物科学和技术的主要发展方向和成就，知道生物科学发展史上的重要事件。
”模型建构已经成为高中生物学课程内容的一个重要组成部分。
高中生物新课程教学中的模型建构活动，其主要目的是让学生通过尝试建构模型，体验建构模型中的思维过程，领悟模型方法，并获得或巩固有关生物学概念.必修一教材对模型的定义是“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手段，有的则通过抽象的形式来表达”。
模型建构方法有很多，主要包括物理模型、概念模型、数学模型。
以下是笔者结合普通高中课程标准实验教科书中的具体实例谈谈三种模型方法在高中生物新课程教学中的应用。
一、物理模型在新课程教学中的应用物理模型就是根据相似原理，把真实事物按比例放大或缩小制成的模型，以实物或图画形式直观地表达现出对象的特征.它可以模拟真实事物的某些功能和性质，其最显著的特点是形象直观。
1、实物物理模型必修教材安排了很多有关实物物理模型建构方面的活动，其中最具代表性的是制作dna双螺旋结构模型。
在教学中，笔者向学生介绍模型建构的方法和基本原则，鼓励学生以小组合作的方式，在课后选择合适的材料用具动手制作dna双螺旋结构模型。
在学生建构好模型后，在班级中开展模型展示和评比，各小组代表向其他同学汇报本小组制作模型的科学性、美观性和创造性。
其他同学可以对模型的不足之处提出质疑，然后拿出自己的模型进行说明，学生在交流的过程中实现了学习的合作与共享。
学生通过制作模型，其主要目的不是揭示dna分子的结构，而是通过制作模型再现难以直接观察到的dna分子的结构，加深对dna分子结构特点的认识和理解，并体验实物物理模型形象直观的特点。
基于模型建构的高中生物学学历案—以“DNA分子的结构”为例
基于模型建构的高中生物学学历案—以“DNA分子的结构”为例摘要物理模型为主，概念模型为辅，根据DNA分子结构的具体信息，构建DNA分子的具体结构，从而理解DNA分子的结构特点，并学会分析生活中具体应用的原理，感悟科学探究的精神。
关键词模型，DNA，分子结构，学历案《普通高中生物学课程标准（2017年版2020年修订）》强调：“学生应该在学习过程中逐步发展科学思维，如能够基于生物学事实和证据运用归纳和概括、演绎与推理、模型与建模、批判性思维、创造性思维等方法，探讨、阐释生命现象及规律，审视或论证生物学社会议题。
[1]本文尝试在《DNA分子的结构》这一节内容中基于生物学事实和证据运用模型与建模等方法，探讨、阐释生命现象及规律。
一、学习目标1. 通过回顾DNA基本单位的组成，结合实验材料自主学习构建出脱氧核苷酸的模型，能分析各个实验材料所代表的含义，提高模型构建能力。
2. 通过阅读、分析相关资料，合作讨论、推理出DNA的结构，并利用实验材料构建DNA双螺旋结构模型，提高信息提取、分析综合、推理能力。
3. 观察各小组构建的DNA模型，小组合作讨论出DNA结构的特点，并解决生活中以DNA结构为原理的相关问题。
4. 通过对科学史的学习和分析，实践学科交叉的科学思维，体会科学探究的方法。
二、评价任务1.完成任务一，构建脱氧核苷酸模型，描述各实验材料含义（检测目标1）2.完成任务二，构建正确的DNA模型，说明构建的理由（检测目标2）3.完成任务三，分析出DNA结构的特点，尝试解决生活实际问题（检测目标3）4.完成任务四，感悟出科学探究的方法（检测目标4）三、学习过程任务一：脱氧核苷酸模型的构建教师呈现关于脱氧核苷酸构成的文字信息，让学生思考以下问题：回忆脱氧核苷酸的物质组成是怎样的？利用所提供的实验材料每人制作2个脱氧核苷酸模型。
在小组内比对各自的模型结构，解释每个实验材料所代表的含义。
设计目的：提供出脱氧核苷酸构成的文字信息，相当于提供了脱氧核苷酸的概念模型，然后将脑海中的概念模型转化为脱氧核苷酸的物理模型。
高中生物教学中的模型建构
取得了良好的效果。
2．图画物理模型的构建提升了识图水平实物物理模型在大小、色彩、视觉等方面有着一定的局限性，在日常教学中使用不是很广，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协助理解、思考。
而且，在高中生物中，识图水平极为重要。
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、析图和绘图的水平。
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。
二、概念模型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。
我们很多学生都存有这样的问题：课本中的单个知识点都掌握得很好，但是在做综合题时总有很多的“想不到”，究其原因是不能迅速地把相关知识联系起来，而构建概念模型能够改变这个状况。
1．构建概念模型，整合零碎知识学完必修1第3章后，我利用学案中事先设计好的框架，让学生构建了概念模型，将课本中第3章的第1节、第4章第1节、第2节、第3节的内容整合在一起，使零碎的知识完整化。
模型如下：构建这样的概念模型，有利于学生对某个单元、某个模块知识实行加工、理解、储存，全面系统地掌握和记忆知识要点，有利于学生形成完整、清晰、系统、科学的知识体系，同时也促动了学生感知、记忆、想象水平的发展。
〔2〕内环境的成分和理化性质、分泌蛋白的合成运输加工和分泌、生物膜在结构与功能上的联系等等，很多方面的知识要点都能够通过构建这样的概念模型，使学生更系统地掌握、理解生物学知识。
2．构建概念模型，简化复杂知识血糖调节是高中生物教材中一个重要的知识，而且与人体健康有密切的联系，但是这个内容既“看不见，摸不着”，又极为复杂。
故而教材中安排了一个模型建构活动：“建立血糖调节的模型”，意在引导学生通过这个探究活动，更好地理解人体内是如何对血糖含量实行调节的，并在此基础上理解体内激素如何对生命活动实行调节；同时，也力图引导学生初步了解建构概念模型的基本方法和意义。
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模型建构在高中生物教学中的应用
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。
一、关于模型的形式或种类，不同论著中的说法有所相同。人教版新教材
中模型有三种，其含义如下：物理模型是指以实物或图画形式直观地表达认识对
象特征的模型，如人工制作或绘制的DNA分子双螺旋结构模型、真核细胞三维结
构模型等；概念模型是指以文字表述来抽象概括出事物本质特征的模型，如对真
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；数学模型是指用来描述一个系统或它的性质
的数学形式，如“J”型种群增长的数学模型Nt=N0λt、有丝分裂过程中DNA含
量变化曲线、酶的活性随pH变化而变化的曲线、同一植物不同器官对生长素浓
度的反应曲线、孟德尔豌豆杂交实验中9：3：3：1的比例关系等。应该指出，
物理模型既包括静态的结构模型，如真核细胞的三维结构模型、细胞膜的流动镶
嵌模型等；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。
二、模型建构的意义及教学应用
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。在生物学教学中，如果能在教师
的引导下，让学生在一定的情境中通过自己动手，建构相关模型来学习生物学知
识，将会非常有利于学生对相关知识的掌握。在模型建构教学活动中，是以学生
为主体，以建构模型为主线，让学生去探索、交流和学习，注重学习过程的主动
性和积极性，而学生一旦掌握了模型建构的方法，也就掌握了一种科学研究的方
法，这正符合新课改理念。
下面就以教材中介绍的三种模型在具体的教学活动中的应用为例，展示模型
建构的实际意义。
1.建构概念模型，梳理知识间内在关系
建构概念模型可以使学生深入理解基础知识，辨析知识点之间的联系与区别，
使知识结构化，同时有利于培养学生的归纳、概括和语言表述能力。
人教版《遗传与进化》模块中，在《现代生物进化理论的由来》一节，教材
借助一个理论模型来介绍达尔文的自然选择学说（见下图）。
该模型展示了过度繁殖、生存斗争、遗传变异和适者生存等自然选择学说核
心内容的相互关系，但出于让学生详细了解该学说的目的，该模型的内容相对较
多，各观点之间的关系不明朗，不易于学生理解掌握。在讲授该部分内容时，让
学生分组讨论，尝试重新建构该学说的理论模型，学生经讨论后建构了一个新的
模型（见上图），新模型内容简单，各观点间的相关关系明了，易于掌握。
平时培养学生树立相关概念之间的关系，为高考复习的有效性奠定了基础。
2. 建构物理模型，使知识形象化、直观化
如人教版《遗传与进化》模块中的《DNA分子的结构》一节，重在引导学生
模仿科学家建立DNA结构的模型。在教学中首先由教师引导学生复习DNA分子的
组成单位——脱氧核糖核苷酸及其结构组成，然后分发碱基、磷酸和脱氧核糖模
型，由学生分组建构4种脱氧核糖核苷酸的模型，随后建构多脱氧核苷酸长链模
型，在此过程中教师提示脱氧核苷酸之间靠3ˊ-5ˊ磷酸二酯键连接，并纠正学
生的错误。之后教师引导学生阅读教材中P47-P48的阅读材料，知道当时沃森和
克里克据DNA衍射图谱推算出DNA分子应呈双螺旋结构，让学生继续建构模型。
最后再引导学生从材料中得到“DNA中碱基A与T配对，G与C配对”的信息，
让学生修改完成模型。在建构该模型的过程中，使学生能够感悟DNA分子结构建
立过程中的科学探索精神和思维方法，同时培养了学生的创新思维能力及合作探
究能力。
3. 建构数学模型，揭示问题本质
数学模型建构的一般步骤为：观察研究对象，提出问题→提出合理的假设→
根据实验数据，用适当的数学形式对事物的性质进行表达→通过进一步的实验或
观察等对模型进行检验或修正。在教学中可以以人教版《稳态与环境》模块《种
群数量的变化》一节中“建构种群数量增长的模型”为例，引导学生建构出Nn=2n
的数学模型，然后再画出曲线图，在此基础上建构理想状态下“J”型种群增长
的数学模型Nt=N0λt，以此锻炼学生建构数学模型的能力。
数学模型有多种形式，如数学等式或不等式（用字母、数字和其他数学符
号构成）、曲线图（如右图所示）、数学集合图示、数学比例式（孟德尔杂交试验
中的3：1，9：3：3：1，1：1：1：1）等，在教学过程中，可据需要灵活运用。
通过建构数学模型可以对生命现象进行量化，以数量关系描述生命现象，再
运用逻辑推理、求解和运算等达到对生命现象进行研究的目的。在建构过程中使
学生能从现象中揭示出本质和规律，可以培养学生的分析、推理与综合的能力，
便于学生迅速地理解新知识，提高学习效率。
总之，模型的建构改变了传统的教学方式，加强了师生间的互动，充分发挥
了学生的主观能动性，在新授课、复习课、习题课中都可以灵活使用，能起到事
半功倍的效果。