高中生物模型的作用

高中生物模型的作用（精选12篇）

高中生物模型的作用 篇1

当代素质教育观认为:传授给学生知识, 不如传授给学生学习知识的方法。当代科学课程不仅重视知识纬度目标的实现, 更加重视能力和情感目标的落实。在众多的科学方法中, 模型及模型方法作为一种现代科学认识手段和思维方法, 它所提供的观念和印象, 不仅是学生获取知识的条件, 而且是学生认知结构的重要组成部分。不仅如此, 模型以其所具有的描述、解释和预测等功能在科学研究中也具有较大的价值。目前教学中非常倡导的探究性教学, 是使学生在体验与创造中学习, 认识外在世界, 在潜移默化中实现知识、情感、态度与观念的变化和发展。在教与学的过程中, 运用模型可极大地促进研究性学习活动的开展, 并使学生在模型建构和模型运用中体会探究的乐趣。

21世纪生命科学发展日新月异。高中教学中生物课程的地位也在不断提高。模型及模型方法在生物教学中同样有着广泛的应用价值和意义。美国《国家科学教育标准》中明确把模型和科学事实、概念、原理、理论列为科学主题的重点, 并将构建、修改、分析、评价模型作为高中学生的基本科学探究能力;我国教育部2003年颁布的《普通高中生物课程标准 (实验) 》中, 也明确将获得生物学模型的基本知识作为课程目标之一, 并在内容标准或活动建议部分作了具体规定。这是我国中学生物学课程发展历史上第一次如此重视“模型”。

一、国内对模型教学研究现状

模型是把原型经过一定程度的简化或抽象后, 对其本质的体现。教师在讲授抽象知识或者肉眼无法看到的物体时一般会借助挂图、实物模型等, 因而这些形式的模型早在建国初已经在教学中得到应用, 也有不少企业专门生产实物模型供教育系统应用。然而对模型及模型教学相关理论的研究历史却不长, 其主要原因是一直以来, 教育工作者对模型在实践中应用的价值不明确。自从研究性学习概念提出以后, 模型的重要性引起了教育工作者的重视。

对于模型的定义, 中国学者张琼等在其著作《科学理论模型的建构》中提出:模型有狭义和广义之分, 狭义的模型指与某一对象具有相似性的系统;科学理论模型有物理模型和数学模型之分。孙小礼等认为科学模型包括物质形式和思维形式两种。关于模型建构的模式国内一般认为分为:观察现象—提出假设 (模型的初步构建) —实践验证—结论 (模型的确立) 等程序, 可见模型建构的过程与科学探究的过程极为吻合。关于模型的教学应用, 国内所作的相关研究很少。随着网络的应用, 电脑模拟在教学中的应用也越来越广泛, 在国内主要是一些Flash课件的开发, 模拟科学过程、科学现象等。

由于教师认为某些知识不借助模型, 同样也可以讲授———即模型是可有可无的, 所以模型教学并不受重视。这一方面与教师没有充分认识到模型的价值和功能有关, 一方面也与学校资源的缺乏及高考导向有关。但笔者发现随着教学改革的深入, 近年来高考题相应出现考查模型的题目, 这对于促进模型教学研究是可喜的。在具体教育实践过程中, 有些模型建构的活动, 成为手工制作的课堂, 而没有发挥模型指导学生理解和掌握知识、体会科学探究过程的作用。

从各个期刊发表的模型教学的相关文章来看, 主要集中在这些方面:模型教学的具体案例, 通常以教学设计形式出现;教材中涉及到的模型知识的总结;生物教材中数学模型、物理模型等的建构;模型基本特征和功能的概述。同时教师也在重视运用信息技术进行模型教学的尝试。总体特点是经验性的陈述比较多, 但研究的深度和高度不够。

二、国外对模型教学的研究现状

美国等国家比较重视模型对科学教育的重要性。在美国《国家科学教育标准》中明确把模型和科学事实、概念、原理、理论列为科学主题的重点, 并将构建、修改、分析、评价模型作为高中学生的基本科学探究能力。在美国科学促进协会所著的《面向全体美国人的科学》中把“系统、模型、恒定与变化、规模”等作为在科学、数学和技术领域中充满并反复出现的一些通用概念, 并对模型进行了明确的分类;国外的科学教材中也有很多涉及模型应用的模拟实验等。国外的学者对于模型, 比较倾向于使用Gilbert和Ingham在1991年提出, 并在1995年补充说明的定义:模型是对某一系统的简化模拟, 它着重于此系统特定的方面。一个模型既可以是一个物体也可以是一个事件、或者是一种想法、一个过程等。澳大利亚学者Harrison具体对模型进行了分类, 共10大类, 并对每一类间的相互关系给予说明。关于模型建构的研究, Rosaria、Lesh和Le hre r在其论文中分别作了研究并提出了各自模型建构的模式。关于模型教学的应用研究, 国外的一些学者针对教师作了调查, 希望了解教师对模型本质的了解情况, 如Van Driel和Verloop对教学经验丰富的科学教师进行调查, 发现科学教师都能对模型进行一个普遍的阐述;Smit和Finegold对新手教师的调查发现, 新手教师的模型知识存在较大的局限性;De Jong和Van Driel对师范生关于模型及模型建构的内容知识和教学知识进行研究, 发现这些准教师对模型内涵的理解也很狭隘。David F.Treagust等调查了学生对科学模型在科学学习过程中的作用的认识, 发现有部分学生认为模型必须是原型的复制品, 或者模型与原型在任何一个方面都相同, 除了大小, 这样的模型才是无懈可击的。国外的计算机模拟模型不仅应用在科学领域也运用在社会科学领域, 某些网站如Net Logo、Model It等可以帮助学生自己设计并建构模型来模拟科学过程以及社会交际的场景。这种更友好、更形象、更真实的方式受到学生和教师的欢迎。

国外的研究中单独对生物模型教学研究的数量不多, 大多把生物学中相关知识作为研究科学模型教学的案例如:有的科学家利用“血糖调节模型”一节来研究用概念地图来使学生内在的思想模型实现对外表征。

三、结论与展望

在高中生物教学中有丰富的模型资源。一方面, 教材中已有的许多结构模式图、结构示意图、原理过程图解等插图都是教学中的科学模型, 它所包含的生物学知识具有简化、直观化的作用。学生可以从模型出发, 对原型的未知属性、事实进行推测, 发现其中的问题, 从而认识事物中所蕴涵的规律。因此运用模型和模型方法进行教学, 能够促进学生的认知水平的发展, 促进学生对知识的理解。

另一方面, 通过模型建构活动突出模型和模型方法, 让学生于探索科学现象的乐趣中, 发现科学规律。在建立模型的过程中, 学会观察的方法、实验的方法、归纳与演绎的方法、假设的方法、近似的方法等, 帮助学生建立良好的知识结构体系。同时增强了学生的建模意识、提高了学生的建模能力, 同时也训练了他们应用模型的能力, 形成正确地对待科学问题的观点和态度。

然而, 我们也应当清醒地认识到模型方法的局限性。科学模型毕竟是一种相似物, 这种相似的程度有高有低, 有时可能与原型相差甚远。因此, 依靠模型方法绝不可能穷尽对客体的认识。同样道理, 在中学生物教学中进行模型建构教学, 也应当深刻理解模型的特征, 正确使用模型方法, 避免出现形而上学、简单化、绝对化等误区。在教学中引入模型方法, 最重要的还是促进学生学习方式的转变, 培养学生创新思想、批判性思维和建模运模能力。

摘要：目前, 新教材改革的一个亮点是许多生物学的概念、原理、过程都运用模型建构的方法来展示并解决问题。模型方法作为一种现代科学认识手段和思维方式, 所提供的观念和印象, 不仅是学生获取知识的条件, 而且是学生认知结构的重要组成部分, 在高中生物教学中有着广泛的应用价值和意义。

关键词：高中生物,模型,教学,研究现状

参考文献

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

[2]孙小礼, 张增一.科学方法中的十大关系[M].上海:学林出版社, 2004.

[3]美国科学促进会.面向全体美国人的科学[M].北京:科学普及出版社, 2002.

高中生物模型的作用 篇2

教学目标

一、知识方面

1、使学生了解呼吸作用的概念

2、使学生掌握有氧呼吸的过程

3、使学生理解有氧呼吸和无氧呼吸的异同

4、使学生理解呼吸作用的意义

5、使学生理解呼吸作用的本质

6、使学生理解呼吸作用和光合作用这两种生物界最重要的两种生理过程的区别与联系

二、能力方面

1、通过分析有氧呼吸的过程，训练学生分析问题的能力，培养他们良好的思维品质。

2、通过让学生对比有氧呼吸和无氧呼吸的异同、光合作用和呼吸作用的异同，培养学生列表比较能力和归纳的能力。

三、情感、态度、价值观方面

通过引导学生讨论利用光合作用、呼吸作用的原理，提出使作物增产的措施，激发学生学习生物学的兴趣，增强学生对科学、技术、社会的理解，培养学生关心身边的科学的意识，同时进行生命科学价值观的教育。教学建议 教材分析

本节是本章的重点内容之一。教材包括、有氧呼吸、无氧呼吸以及呼吸作用的意义等四部分内容。

1、呼吸作用的概念

教材中提及的呼吸的概念基本上和初中生物课本中提到的类似，只是更加强调发生的部位在细胞中，氧化的底物不只是葡萄糖，还有糖类、脂类和蛋白质，这部分内容对学生进一步深入学习呼吸作用原理起到承上启下的作用。

2、有氧呼吸

教材首先指出有氧呼吸是高等动、植物进行呼吸作用的主要形式，通常所说的呼吸作用就是指有氧呼吸。

接着教材给出了有氧呼吸的总反应式，在此基础上结合插图阐述了有氧呼吸全过程的三个阶段、并且指出了各阶段进行的场所：

第一阶段是葡萄糖脱氢，产生还原性氢、丙酮酸和少量的ATP，这个阶段在细胞质的基质中进行。

第二阶段是丙酮酸继续脱氢，同时需要水分子参与反应，产生还原性氢、二氧化碳和少量的ATP，这个阶段在线粒体中进行。

第三阶段是前两阶段脱下的氢与氧气结合生成水，这一阶段产生了大量的ATP，这个阶段也在线粒体中进行。

3、无氧呼吸

教材首先说明生物一般是在无氧条件下能进行无氧呼吸，并分别阐述了高等植物细胞的无氧呼吸及其场所、高等动物细胞的无氧呼吸及其场所。

然后教材对一些高等植物的某些部分在进行无氧呼吸时也可以产生乳酸又做了补充说明；同时教材还用小号字对有氧呼吸的进化做了简要的介绍。

教师在这里应补充无氧呼吸与发酵这一组学生易混淆的概念。

4、有氧呼吸与无氧呼吸的异同

教材是以图表结合讲述的形式，对有氧呼吸和无氧呼吸的区别进行了比较。

5、呼吸作用的意义

教材从两个方面论述了呼吸作用的意义，其一，为生物体的生命活动提供能量；其二，为其他化合物的合成提供能量；在这里教师有必要对呼吸的意义作适当的补充，如：呼吸作用过程中的中间代谢产物是进行各物质转化的原料；再如有氧呼吸的出现对生物进化速度所起的巨大推动作用等。教法建议

1、引言

因为呼吸作用在初中生物课上也是重点学习的重要生物学原理之一，所以学生对呼吸作用的最基本的物质变化和能量变化还是有基础的，因此引言可从学生已有的对呼吸的理解作为切入点，教师可设计问题串检测学生对呼吸的理解程度，并把引言和教材中的呼吸作用概念合并在一起进行教学。

2、有氧呼吸

（1）让学生比较初中和高中生物学课本所给的有氧呼吸的总反应方程式，在比较中体会有氧呼吸的产物与反应物都需要水这一事实。

（2）有氧呼吸的过程

①有氧呼吸过程程中的物质变化和ATP的产生

在引导学生讨论以葡萄糖为底物的有氧呼吸的三个阶段时，可采用如下教法：教师一边写化学反应程式，一边让学生配平反应式，同时参看课本图解的方法来进行教学。

A、第一阶段：在细胞质的基质中，一个分子的葡萄糖分解成两个分子的丙酮酸，同时脱下4个[H]；在葡萄糖分解的过程中释放出少量的能量，其中一部分能量用于合成ATP，产生少量的ATP。

B、第二阶段：丙酮酸进入线粒体的基质中，两分子丙酮酸和6个水分子中的氢全部脱下，共脱下20个[H]，丙酮酸被氧化分解成二氧化碳；在此过程释放少量的能量，其中一部分用于合成ATP，产生少量的ATP。

C、第三阶段：在线粒体的内膜上，前两阶段脱下的共24个[H]与从外界吸收或叶绿体光合作用产生的6个O2结合成水；在此过程中释放大量的能量，其中一部分能量用于合成ATP，产生大量的ATP。

教师可指导学生把有氧呼吸的三个阶段进行表解分析。

（3）有氧呼吸过程中能量变化

教师应向学生说明，在有氧呼吸过程中，葡萄糖彻底氧化分解，1mol的葡萄糖在彻底氧化分解以后，共释放出2870kJ的能量，其中有1161kJ的能量储存在ATP中，其余的能量都有以热能的形式散失了。

（4）在学生完全清楚了有氧呼吸的三个步骤后，教师应提一些综合性的问题，让学生在讨论过程中，深化对有氧呼吸过程的理解。

为使学生树立学以致用的观念，同时也是对上节课所学内容的复习，教师还可以提一些利用有氧呼吸原理用于生产实践的相关问题，供学生讨论，同时加深对有氧呼吸的理解。比如教师可设计这样的问题：

“如果有人向你请教怎么能长期储存农作物种粒、蔬菜或水果，你能利用学过的呼吸作用原理，提供一些有价值的建议或措施吗？”

3、无氧呼吸

（1）无氧呼吸的概念

教师可引导学生讨论：“生物体在什么情况下，可能会供氧不足？”，这样很自然地有了下一设问：“在缺氧条件下，生物体如何呼吸呢？”从而引入对无氧呼吸的学习。教师应向学生解释我们平常所说的呼吸作用实际上指的有氧呼吸，它是在有氧的条件下进行的。无氧呼吸一般是指细胞在无氧条件下，通过酶的催化作用，把葡萄糖等有机物分解成不彻底的氧化产物，同时释放出少量能量的过程。这个过程对于高等生物称为无氧呼吸，如果是微生物（如乳酸菌、酵母菌），则习惯上称为发酵。

（2）无氧呼吸的过程

教师可采用一边写化学方程式，一边让学生配平反应式的方法进行教学，引导学生分析讨论高等植物细胞的无氧呼吸过程及其场所、高等动物细胞的无氧呼吸过程及其场所。最后总结无氧呼吸的全过程。

第一阶段：在细胞质的基质中，与有氧呼吸的第一阶段完全相同。

第二阶段：在细胞质的基质中，丙酮酸在不同酶的催化下，分解为酒精和二氧化碳，或者转化为乳酸。

为使学生加深对无氧呼吸的理解，教师可设计一些问题供学生讨论。

4、有氧呼吸与无氧呼吸的比较

有氧呼吸和无氧呼吸从葡萄糖到丙酮酸这一阶段完全相同，只是从丙酮酸开始它们分别沿不同的途径形成不同的产物。

教师可引导学生用表解的形式比较有氧呼吸与无氧呼吸的异同。

教师为学生提供有价值的，与学生生活密切相关的讨论话题，以强化对二者联系的理解。如可提问题：

①你每天都进行很多运动吧？你是否想过，当你进行不同形式的运动时，你的身体其实采用不同的方式为你供能呢？

②病毒进行有氧呼吸还是无氧呼吸？

5、有氧呼吸与光合作用的异同

教师可引导学生用表解的形式比较有氧呼吸与光合作用的异同。

此时教师可为学生提供一些可供讨论的与人类生产实践相联系的话题来分析，以训练其分析问题的能力。如教师可问：

“你能利用光合作用、呼吸作用原理，提出在农业生产中提高作物产量的具体措施吗？”

6、呼吸作用的意义

教师可从下面几个方面引导学生分析呼吸作用的意义

（1）为生物体的生命活动提供能量；

（2）为其他化合物的合成提供能量；

（3）呼吸作用过程中的中间代谢产物是进行各物质转化的原料，例如，呼吸作用的中间产物丙酮酸，在酶的作用下可迅速转化为甘油、氨基酸、酶、色素、植物激素等各类物质。可以说，呼吸作用是生物体内各种有机物相互转化的枢纽，它把生物体的糖代谢、脂类代谢、蛋白质代谢等连成了一个整体。

（4）有氧呼吸的出现对生物进化速度所起的巨大推动作用。

教学设计方案

（一）【课题】 第七节 生物的呼吸作用

【教学重点】 有氧呼吸的过程；有氧呼吸和无氧呼吸的异同；呼吸作用的本质；呼吸作用和光合作用的区别与联系。

【教学难点】有氧呼吸过程；无氧呼吸的过程 【课时安排】2课时

【教学手段】挂图、板图、多媒体课件 【教学过程】 第一课时

1、引言

因为呼吸作用在初中生物学课上也是重点学习的重要生物学原理之一，所以学生对呼吸作用的最基本的物质变化和能量变化还是有基础的，因此引言可从学生已有的对呼吸的理解作为切入点，教师可用下面的问题串检测学生对呼吸的理解程度：

你能写出呼吸作用的化学反应方程式吗？

呼吸作用的最本质的物质变化是什么？

呼吸作用最本质的能量变化是什么？

呼吸作用发生在生物体的哪个部位？

呼吸作用的原料是什么？等等

因此，可以把引言和教材中的呼吸作用概念合并在一起进行教学。

2、有氧呼吸

（1）让学生比较初中和高中生物学课本所给的的有氧呼吸的总反应方程式，在比较中体会有氧呼吸的产物与反应物都需要水这一事实。

（2）有氧呼吸的过程

①有氧呼吸过程程中的物质变化和ATP的产生

在引导学生讨论以葡萄糖为底物的有氧呼吸的三个阶段时，可采用如下教法：教师一边写化学反应程式，一边让学生配平化学反应式，同时参看课本的图解的的方法来进行教学。

A、第一阶段：在细胞质的基质中，一个分子的葡萄糖分解成两个分子的丙酮酸，同时脱下4个[H]；在葡萄糖分解的过程中释放出少量的能量，其中一部分能量用于合成ATP，产生少量的ATP。

B、第二阶段：丙酮酸进入线粒体的基质中，两分子丙酮酸和6个水分子中的氢全部脱下，共脱下20个[H]，丙酮被氧化分解成二氧化碳；在此过程释放少量的能量，其中一部分用于合成ATP，产生少量的ATP。

C、第三阶段：在线粒体的内膜上，前两阶段脱下的共24个[H]与从外界吸收或叶绿体光合作用产生的6个O2结合成水；在此过程中释放大量的能量，其中一部分能量用于合成ATP，产生大量的ATP。

教师可指导学生把有氧呼吸的三个阶段进行表解分析，如

第一阶段

第二阶段

第三阶段

场所

细胞质基质

线粒体

线粒体

反应物

葡萄糖

丙酮酸和水

还原性氢和氧气

生成物

丙酮酸和还原性氢

二氧化碳和还原性氢

水

产生ATP数量

少量（2）少量（2）

大量（4）

需要ATP数量

需要（2）

不需要

不需要

氧的关系

无关

无关

有关

（3）有氧呼吸过程中能量变化

教师应向学生说明，在有氧呼吸过程中，葡萄糖彻底氧化分解，1mol的葡萄糖在彻底氧化分解以后，共释放出2870kJ的能量，其中有1161kJ的能量储存在ATP中，其余的能量都以热能的形式散失了。

（4）在学生完全清楚了有氧呼吸的三个步骤后，教师应提一些综合性的问题，让学生在讨论过程中，深化对有氧呼吸过程的理解：

①如：教师应使学生明白有机物在体外氧化（即燃烧）与有机物在体内氧化的化学本质是完全一样的，但其化学反应的历程却是不一样的，为此可提出这样的问题：“有人说葡萄糖在细胞内的氧化就是葡萄糖在体内的“燃烧”过程，你认为这一说法有道理吗？”

本题涉及到了生物体的另一项极其重要的生理过程，即呼吸作用。首先分析一下葡萄糖在细胞内的这种生理作用为什么可以叫“燃烧”，我们从对下表的分析入手，深入了解一下呼吸作用。

②再如：引导学生分析明白有氧呼吸为什么是一个氧化分解过程，教师可提出这样问题：“你能分析一下为什么呼吸作用与有机物的氧化分解是同一个含义吗？”

高中生物模型的作用 篇3

【关键词】生物模型 课堂教学

《学会生存》一书中有一段精辟的论述：“教师的职责是越来越少的传递知识，而越来越多地激励思考，除了他的正式职能外，他将越来越成为一位顾问，一位交换意见者，一位帮助发现矛盾点而不是拿出现成真理的人。”那么教师如何扮演好这一角色？新的课程改革给我们提供了很的大的舞台。我们要会利用好这个舞台。而模型建构就是一耙很好的利器，帮助我们完成好教师的职责

一、认识生物模型

（一）生物模型的概念

生物模型是指应用现代物理学、数学原理，对生物的细胞、器官和整体各层次的行为、参数及其关系等知识建立相关模型的过程。

生物模型属于表象，表象是想象的基础，具有直观性、概括性的特征，能使学生的认知由感知向思维过度。由此可见模型建构在教学中的重要作用。

（二）生物模型的类型

1.物质模型

物质模型中包括天然模型和人工模型。天然模型是自然界中本身就存在的一些模式，如果蝇等。人工模型是人为制造的科学模型，如细胞模型等。

2.思想模型

思想模型包括具象模型和抽象模型。具象模型如细胞膜的跨膜运输等。抽象模型如中心法则等。

3.过程模型

如光合作用过程模型等

4.数学模型

数学模型是能够表现和描述真实世界某些现象、特征和状况的数学系统，数学模型能定量的描述生物物质运动的过程。一个复杂的生物学问题借助数学模型能转变成一个数学问题，通过数学模型的逻辑推理、求解和运算，就能够获得针对客观事物的有关结论，达到对生命现象进行研究的目的。例如，种群数量变化等。

（三）生物建模的一般程序

认知心理学的双编码理论认为，人的认知结构存在两个系统——言语系统和表象系统，二者存在几个重要的联系关系。生物建模能够构建这些联结。首先要寻找生物学中的变量之间的关系，再把物质模型与过程模型建立一定的关系，通过推倒、计算等建立模型。生物模型建立完成，应可通过演绎推理能对生物学中的现象进行科学预测，

以至形成科学假说。

二、生物模型在必修教材中的分布

（一）物质模型

1.必修1：细胞结构模型；细胞摸结构模型；细胞器结构模型；细胞核结构模型。

2.必修2：豌豆；果蝇；小鼠；DNA双螺旋结构模型。

3.必修3：人体细胞与外界环境物质交换模型；血糖调节模型；金丝雀虉草；生态瓶模型。

（二）思想模型

1.必修1：细胞膜的跨膜运输模型。

2.必修2：生物进化理论；中心法则。

3.必修3：生态系统结构与功能模型；人的增长对环境影响的模型。

（三）过程模型

1.必修1：有氧呼吸过程模型；光合作用过程模型；有丝分裂过程模型。

2.必修2：减数分裂过程模型。

3.必修3：能量流动过程模型；生物群落演替过程模型。

（四）数学模型

1.必修2：基因分离和自由组合定律；种群平衡的哈迪-温伯格定理。

2.必修3：种群数量变化的“J”型与“S”型曲线。

三、应用举例

（一）减数分裂过成模型

减数分裂内容教抽象，教材安排了一个模型构建，我在结合实际教学时把这一模型构建做了改变。在讲述完减数分裂过程后，引导他们进行模拟假设：假设学生之间手拉手站成一个圆圈，模拟初级精母细胞，该细胞有4条染色体，染色体及染色单体也由学生来扮演，但一定要表示出同源染色体及姐妹染色单体在整个分裂过程中的行为变化和数量变化特征。经过一番热烈的讨论和策划后，由生物课代表组织、导演了一个初级精母细胞进行减数分裂的全过程：

从全班选出48位同学，其中8位学生，4男4女（分别表示来自父方和母方的染色单体），模拟两个四分体，其余40位学生手拉手围成一个圆圈表示细胞膜。表示一个四分体的两男两女的体型和身高接近，分别纵向排列成两列站在一起模拟联会现象；接着横向排成两行相向站立模拟四分体；接着两男和两女分开模拟同源染色体分离；同时40人围成的圆圈分成两个20人围成的圆圈，模拟减数第一次分裂的完成。接着，拉着手的同学分开模拟着丝点分裂。同时由20人围成的圆圈再分成4个由10人围成的圆圈，模拟减数第二次分裂的完成。

通过模拟实验过程，学生切身体会到了减数分裂过程在染色体的行为变化规律，有利于他们归纳总结减数分裂的各个时期的主要特征，正确掌握减数分裂与有丝分裂的主要区别和联系，并且还能寓教于乐。

（二）细胞结构模型的构建

细胞结构模型的构建属于物质模型的构建，是教材安排的第一个模型构建，也是学生刚接触模型构建。对于模型构建的认识还较模糊。基于此，我在教学除介绍模型构建的程序、意义外，重点介绍了几种构建方法，如用橡皮泥等引导学生先模仿在创作。在把全班分组的基础上鼓励学生发挥集体的智慧，充分挖掘身边资源进行模型构建。在一周的准备期后学生们纷纷展示出了他们的佳作。其中一个影响最深的是一组学生把一个煮熟的鸡蛋纵向一分为二，鸡蛋壳模拟细胞膜，鸡蛋黄模拟细胞核，鸡蛋白模拟细胞质。再在鸡蛋白上点缀着用橡皮泥做的各种五颜六色的细胞器。整个模型不仅很好的表示出了细胞的结构，而且还惟妙惟肖。

四、应注意的一些问题

（一）模型构建不可省略

在教学中有些老师认为学生活动能力不行，再加上教学时间紧，教学任务重，感到模型构建只是一个辅助的教学活动，只要讲到，学生理解了不做也行。这是一种错误的认识，事实上只要我们教师组织好了学生一定会给我们惊喜。如果学生能把模型构建好不仅极大的加深了对知识的理解，节省了我们的教学时间。还大大激发了他们的学习兴趣，同时学生的动手能力、协作能力和创新能力都得到了极大的提高，我们何乐不为！

（二）不能等同于概念图

新教材的编写中概念图的应用是另一大特色，在教学中由于对两者认识不清，容易把模型构建当成一个概念图来完成。尤其是过程模型和思想模型。在教学中要区分出概念图是为了让学生区分出几个概念之间的逻辑联系而通过箭头、方框等把概念连接起来的一种教学手段。而生物模型所要表达的是生物学知识、规律等的一般模式。两者有很大区别。

（三）注意模型构建过程的指导

模型构建对学生来说有一定的难度，尤其是过程模型、思想模型和数学模型。学生在构建过程中会遇到各种难题，这时需要教师及时指导，否则要么学生不能完成，要么敷衍了事，时间一长生物模型构建也就失去了意义。学生也不会提起兴趣。实践证明如果能把学生很好的分组，让学生互助，是一个很好的方法。

【参考文献】

[1] 徐红铃. 新课程理念下生物常规教学创新点设计的基本途径和方法[J]. 中学生物教学，2007（1-2）：4-5.

[2] 郑小毛. 建模思想在中学生物教学中的应用[J]. 中学生物教学，2008 （3）：15-16.

高中生物模型的作用 篇4

首先, 是物理模型。建构物理模型, 使知识形象化、直观化。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, 其最显著的特点是形象直观, 它清晰直接地将要研究的对象展示到我们眼前, 便于我们想象甚至延伸。高中生物课本中关于物理模型的建构就随处可见。关于各种细胞器的结构, 动物细胞和植物细胞的结构, 这些东西都很微观, 我们肉眼看根本看不到, 而只凭想象又无法了解到任何东西, 这时物理模型发挥了它形象直观的优点。关于细胞器和细胞的结构不仅有图画这种平面模型, 还有更为形象直观的三维模型, 我们不仅能从模型中了解到其内部的结构, 还能明确其整体形态。我们读模型要弄清模型每部分的结构, 而且还要能继续拓展延伸想到与模型中每个结构相适应的功能。甚至于要观察模型中各部分的联系, 想到各部分功能上的联系。如图是一个动物细胞的模型。

我们要想到它的细胞膜由什么组成, 是磷脂、蛋白质、多糖; 组成的结构怎样, 是流动镶嵌模型;功能有什么, 课本上列出了三点功能; 各部分结构都与哪些功能有关, 比如由于有磷脂和蛋白质, 细胞膜有三种物质跨膜运输方式, 糖蛋白与信息交流的功能有关; 这些结构可能有什么变化又能引起功能上的何种变化;都有哪些细胞器, 各个细胞器的结构都是怎样的, 它们的功能是什么, 与其他的细胞有什么区别, 以及他们之间在结构上有什么联系, 在功能上又有什么联系, 比如分泌蛋白, 它涉及到了那些结构, 用到了它们的什么功能;另外细胞核的结构是什么, 各部分结构的功能是什么, 它又与细胞膜细胞器有哪些方面的联系。看到一个模型, 不仅要读出这个模型表面的东西, 也要读出其中的联系来。

其次, 是数学模型。建构数学模型, 能够从本质上研究生物课程中的内容, 数学模型是指用来描述一个系统或它的性质的数学形式, 尤其是曲线图让我们不仅清晰地认识到其中两因素或多因素之间的关系, 还能够预测继续发展的结果, 通过曲线图也总结了深化了提升了相关内容。高中课本中用到曲线图的地方真是不胜枚举。细胞的物质输入输出, 影响各种跨膜运输方式的因素究竟是怎样影响的? 酶的活性受到哪些因素的怎样的影响? 影响呼吸作用和光合作用的各个外界因素对他们的具体影响是怎样的? 这些因素有两个或多个一起作用又会如何? 有丝分裂和减数分裂的中DNA和染色体是怎么变化的? 自然界中种群的数量是怎样变化的?诸如此类有太多。读曲线图的模型一定要注意先弄清楚横纵坐标表示的意义, 有时横纵坐标有区别而曲线图很相似, 那么曲线图的意义也大相径庭, 比如横坐标是有丝分裂时期纵坐标是细胞核DNA含量, 与横坐标是有丝分裂时期纵坐标是每条染色体DNA含量就是曲线图相同但是意义却有别。弄清楚横纵坐标以后就该分析曲线图意义了, 注意起点、拐点, 以及交点的意义, 注意各段的意义, 注意曲线图的变化趋势, 然后再思考引起这些变化的原因, 最后可以将横或纵坐标改改看曲线图应该怎样变化。举个例子, 我们很熟悉光照强度对CO2吸收量 ( 净光合速率) 的影响。

先弄清起点A是光照强度为零, 光合作用强度为零, 只有呼吸作用, 此时的CO2吸收速率即呼吸速率;曲线与横坐标交点B是吸收CO2为零, 光合作用速率等于呼吸作用速率; 平衡时的拐点C是光合速率达到最大, 以后光照强度在增大光合速率也不变。AD段随着光照强度安增大光合速率增大, 限制因素是光照强度。D点以后光合作用不再增大, 限制因素是除了光照强度以外其他的能影响光合速率的因素, 比如温度、CO2浓度、色素含量, 随之可以进行适当的拓展:如为缺镁营养液, 则引起B点如何移动? 如果适当升温, 将引起B点和D点分别如何移动? 最后可以再将横坐标改为CO2浓度、一天24小时等重新画图, 将纵坐标改为CO2吸收量等重新画图。尤其是曲线图的模型, 可以一个模型延伸出许多模型, 注意多总结。

再次, 是概念模型。概念模型是复习中的一个非常好用的武器, 生物学科在理科学科中有一个特点就是知识点多, 较为零碎, 很多同学为此苦恼。我们如果理清知识间关系, 画出初步关系图, 建立连接, 标明知识间关系, 再精心修改完善会帮助我们很多。举个例子, 比如说C、H、O、N、P五种元素构成磷酸、脱氧核糖、含氮碱基, 这三部分又构成脱氧核糖核苷酸, 进而构成基因, 基因构成DNA, DNA和蛋白质构成染色体, 他们之间各自什么关系, 另外基因和蛋白质, 基因和染色体又有什么关系, 其中的内容要一一说清楚。构建这样的概念模型, 有利于学生对零碎的细小的知识进行加工、储存, 全面系统地掌握和记忆知识要点, 又能使学生形成完整、系统的知识体系, 将所学知识联系起来, 避免遇到综合题时有很多东西想不到联系不上的尴尬。其实概念模型应该成为生物学科应用最为广泛的一种模型, 它正好符合了生物学科的特点, 为苦恼的同学解决大问题, 所以一定不要以为这件事情太小或者是太浪费时间而不去做, 而是应该将建构概念模型的习惯贯穿于高中生物学习的始终。

高中生物模型的作用 篇5

学生对呼吸作用中分解有机物、释放能量等知识有一定的了解，本节内容是从更深的理论层次来分析其本质内容，不但抽象，而且运用到许多化学知识，因此学习有一定难度。

《生物的呼吸作用》教学设计 一.学情分析：

学生对呼吸作用中分解有机物、释放能量等知识有一定的了解，本节内容是从更深的理论层次来分析其本质内容，不但抽象，而且运用到许多化学知识，因此学习有一定难度。可以利用多媒体技术把细胞呼吸在实际生活中的应用的一些例子，如为什么要给农作物松土，酿酒的原理等演示给学生，且围绕这些事例构建细胞呼吸及有氧呼吸和无氧呼吸的概念，这样学生的学习积极性、主动性应该比较高。

二.教学内容分析：

《呼吸作用》是人教版新课程教材必修1《分子与细胞》中第五章《细胞能量供应和利用》中一个重点。主要介绍生物体产生ATP的主要方式细胞呼吸的两种呼吸形式。以一个探究实验《探究酵母菌细胞呼吸的方式》引出了细胞呼吸的两种方式：有氧呼吸和无氧呼吸。着重介绍有氧呼吸的三个阶段的场所、条件、产物和反应方程式以及无氧呼吸的两个阶段的场所、条件、产物和反应方程式及细胞呼吸的原理在实际生活中的应用。

三、设计思路：

（1）多媒体创设情景，提出探索问题；（2）引导学生进行分析和推理；

（3）演示多媒体课件对学生的推理结果进行验证；（4）师生共同归纳总结探索的结果，并概括出相应的概念；（5）分析所得知识与现实生活的联系。

四、教学目标

1、知识目标：

1)、了解细胞呼吸的概念、类型、场所、生理意义以及在生产、生活实践中的运用； 2)、理解有氧呼吸与无氧呼吸的概念、总反应式过程。

2、能力目标：

1)、通过引导学生分析有氧呼吸的过程、培养学生分析问题的能力。2)、通过学生讨论对比有氧呼吸和无氧呼吸的异同，培养学生自我构建知识体系的能力和对比归纳能力、联系生活、生产实践的能力。

3、情感目标：

1)、通过分析有氧呼吸和无氧呼吸的关系，渗透生命活动不断发展变化的特性，使学生逐步学会用发展变化的观点认识生命。

2)、通过联系生产生活实际，激发学生学习兴趣，培养学生关心科学技术的发展，关心社会生活的意识。

五、教学重点

1)、有氧呼吸的过程、场所、条件和产物；

2)、有氧呼吸和无氧呼吸的异同；呼吸作用的本质；呼吸作用和光合作用的区别与联系。

六、教学难点

1）、有氧呼吸过程和无氧呼吸的过程、场所和产物。

2)、有氧呼吸的产物二氧化碳和水中的各种元素来自那个反应物。

七、课时安排：2课时

八、教学手段： 挂图、板图、多媒体课件

九、教学过程 第一课时

1、引言

试写出呼吸作用的化学反应方程式 分析物质变化是什么？能量变化是什么？

呼吸作用发生在生物体的哪些部位？具体有哪些变化？

2、有氧呼吸

（1）让学生品读有氧呼吸的总反应方程式，体会有氧呼吸的产物与反应物都需要水这一事实。

写出反应式让学生配平，参看课本的图解。

（2）指导学生把有氧呼吸的三个阶段进行表解分析，注意物质变化如

场所 第一阶段 细胞质基质

第二阶段 线粒体

第三阶段 线粒体 反应物 生成物 产生ATP数量 需要ATP数量 氧的关系 葡萄糖

丙酮酸和还原性氢 少量（2）需要（2）无关

丙酮酸和水 二氧化碳和还原性氢 少量（2）不需要 无关

还原性氢和氧气 水 大量（4）不需要 有关

（3）能量变化

学生通过阅读说明不同数据：在有氧呼吸过程中，葡萄糖彻底氧化分解，1mol的葡萄糖在彻底氧化分解以后，共释放出2870kJ的能量，其中有1161kJ的能量储存在ATP中，其余的能量都以热能的形式散失了。

第二课时

1、引言

提一些有氧呼吸原理用于人们生产实践相关的问题，加深对有氧呼吸的理解。比如：“怎么能长期储存农作物种粒、蔬菜或水果，能用呼吸作用原理，提一些有价值的建议吗？”

呼吸作用是葡萄糖的氧化分解过程，酶是调控的关键因素之一，受诸多因素影响，凡能影响呼吸作用过程中酶的各种因素，就必然会影响呼吸作用的速率。

哪些因素会降低呼吸作用呢？

其一是储存湿度，当生物体中自由水与结合水的比例升高时，其代谢速率就会相应增强。

其二是储存温度因素。酶活性在一定温度范围内，是随着温度的升高而增强。其三是氧气浓度。氧气是有氧呼吸的原料，二氧化碳是呼吸作用的产物，根据化学平衡原理，降低反应物浓度或增加产物浓度都会降低呼吸作用的速率。如番茄储存过程中可抽去空气，补充氮气，把氧浓度调节到3-6%左右。

强调：把氧气浓度减得越低，呼吸作用速率就越低，这种看法对吗？ 综上，大致归纳出储存环境的三点最基本要求是低温、低湿、低氧。

2、无氧呼吸（1）无氧呼吸的概念

缺氧条件下，生物体如何呼吸呢？”。从而引入对无氧呼吸的学习。（2）无氧呼吸的过程

学生练习写化学方程式，配平反应式，引导学生分析高等植物细胞的无氧呼吸过程及其场所、高等动物细胞的无氧呼吸过程及其场所。

为使学生加深对无氧呼吸的理解，教师可设计一些问题供学生讨论： ①无氧呼吸的产物有酒精或乳酸，其产物的差异由什么决定的？ ②为什么无氧呼吸释放出的能量比有氧呼吸要少得多？

③能进行有氧呼吸的生物，如酵母菌，在缺氧情况下进行无氧呼吸，为什么在有氧气存在的条件下，无氧呼吸会受到抑制？

④能列举出实例来说明在酒精或乳酸中还储存着能量吗？

3、有氧呼吸与无氧呼吸的比较

教师可引导学生用表解的形式比较有氧呼吸与无氧呼吸的异同

项目 呼吸场所 有氧呼吸

第一阶段在细胞质基质，第二、三阶段在线粒体

是否需氧

气

氧化分解是否彻底

氧化产物 二氧化碳和水

有小分子有机物存在于最终氧化产物中，如酒精或乳酸

能量释放 产生ATP数目

是否需酶 化学本质 需要酶

氧化分解有机物，释放能量

需要酶

氧化分解有机物，释放能量 释放出大量能量

1mol葡萄糖可产生36或38molATP

释放出少量能量

1mol葡萄糖可产生2molATP 彻底

不彻底 第一、二阶段不需要氧气，第三阶段需要氧

全过程均不需要氧气 无氧呼吸

全过程均在细胞质基质

4、有氧呼吸与光合作用的异同

教师可引导学生用表解的形式比较有氧呼吸与光合作用的异同

光合作用 反应部位 光反应在叶绿体的基粒片层结构（类囊体）的薄膜上，暗反应在叶绿体的基质中

所需条件 光反应需要光，暗反应不需要光，需酶

有氧呼吸

第一阶段在细胞质基质，第二、三阶段在线粒体中

只需酶 物质变化 代谢类型 进行的时间 无机物转化为有机物 同化作用 绿色植物光下进行

行

有机物彻底氧化为无机物 异化作用

一切生物及其生活的部分随时随刻都在进与光的关系 能量变化 在光下才能进行

光能储存在合成的有机物中

与光无关，每时每刻都在进行

有机物物中的能量被释放出来，其中约有40%左右转移到ATP中，其它以热能散失

光合作用为所有生物的有氧呼吸作用提供有机营养和氧气，有氧呼吸为光合作用提供二氧化碳和水。

此时教师可为学生提供一些可供讨论的与人类生产实践相联系的话题来分析，以训练学生分析问题的能力。如：“你能利用光合作用、呼吸作用原理，提出在农业生产中提高作物产量的具体措施吗？”

加强光合积累、降低呼吸消耗，即：想方法加快光合作用的速率，同时又能适当地降低呼吸作用的速率。

具体措施 适当增加光强 改变光质 延长光合时间

一年两熟、三熟 延长生育期 补充人工光照

增加光合面积

合理密植 改变植物体株形

适当增加CO2浓度

控制栽培密度、使后期通风良好 增施有机肥料 深施碳酸氢铵肥料

适当减少O2浓度 适当增加昼夜温差

降低呼吸消耗 加强光合积累的同时，降低呼吸消耗

加强光合积累 加强光合积累 原理 加强光合积累 加强光合积累 加强光合积累

5、呼吸作用的意义

教师引导学生阅读相关资料分析（1）为生物体的生命活动提供能量；（2）为其他化合物的合成提供能量；

高中生物模型的作用 篇6

关键词：数学模型 高中生物 教学 应用

中图分类号：G633 文献标识码：A 文章编号：1673-9795(2011)07(c)-0000-00

1数学模型教学的概述

数学模型是抽象模型的一种，模型可分为实体模型和抽象模型，而数学模型则是通过将生物教学中的知识点以一种数学模型的构建表示出来，从而形成更为直观而有效的对生物知识点的描述方式。数学模型将客观的生物学的知识点转变成为逻辑严密的数学程式或符号，通过计算归纳比较等方式实现数学模型的建立和计算，最后还原到生物的知识点中，是一种由知识点转化到数学函数或方程，再通过计算找到各知识点之间的规律，揭示现象，获得本质的创新的教学方式。

与传统的高中生物教学相比，通过构建数学模型形成系统的知识构架的形式具有独特的优点：形象而直观的数学构图或是揭示本质的函数表示能在很大程度上简化了高中生物的教学，提高了生物教学的效率，促进了生物教学方式的改进；同时较为直观的数学教学模式也在很大程度上创新了生物教学的方式，生物教学更加考虑高中学生的理解和掌握，从而达到较好的教学效果；数学与生物学科的渗透和教学方式的相互引用也从另一个层面上说促进了学生相应知识的综合应用和学生学习方式的启发和改进，从而提高了学生的综合科学素质和创新的学习能力。

2 数学模型在高中生物教学中的应用过程

2.1 准备阶段

应确立相应的教学内容和需要阐释的问题，从生物教学的关键和核心问题出发，了解相应问题的背景知识，收集有用的资料从而便于生物课堂上教学的组织和展开。确定数学模型教学的目的和教学任务，从而保证教学锻炼学生的思维能力和相应的解决问题能力以及保证课堂的教学效率。

2.2 假设阶段

在收集了相关的资料确定了相应的教学目的教学任务后生物中数学教学模型应进行概念和模型建立的假设，即根据相应的教学目的和内容进行概念化，并用简单而概括的语言描述出来，形成合理而易于理解的数学模型。在高中生物中引入数学模型的建立是为了使生物的教学更易于理解和掌握，而不是增加相应的计算负担和转变为更加难以理解的抽象概念，因此假设阶段应从生物教学实际进行考虑，使设计好的模型更适于生物的教学。

2.3 建立阶段

通过概念的精简和相应的描述确定相应的生物知识点的数学模型的建立，采用怎样的数学模型、怎样的教学方法，通过逐一比较寻找到最佳的解决方式和数学模型的方式从而形成以数学模型的建立促进生物教学进程的作用。在教学时也可根据生物教学的实际灵活应用多种数学模型从而促进生物教学的进程。

2.4 求解阶段

通过数学模型的建立和各种数学模型在生物教学中的应用所获得相应的方程和函数等，通过计算和求解得出相应的结论，计算过程中也可应用多种方式的解决方式推进学生解决问题能力和创新能力的形成和掌握。

2.5 检验阶段

经过模型的构建和求解对数学模型在生物教学过程中的建立进行比较分析和归纳总结，实现由生物的知识点或现象转化为数学的概念和计算等简单的方式，再由计算的结果进行归纳实现抽象概念到生物知识或现象本质的阶段，那么实际上数学模型是在生物教学的现象和本质之间构建了易于理解和掌握的桥梁和纽带，从而高中生物的教学更有效率。

3 高中生物教学数学模型的具体应用

3．1函数计算法

通过对高中生物知识点的分析实现相应的数学函数的建立，通过计算实现高中生物中各数量关系的函数特点，通过计算实现深刻的知识点的掌握。例如某DNA片段是由1000个碱基组成的，而A+T碱基占总数34％，假设该DNA片段复制了2次，求所需游离的分子个数。可通过数学函数的构建进行计算：DNA分子复制所需原料的方程为y=(2n．1)x，方程中n表示DNA复制次数，x表示每一个DNA分子中该碱基的数量。由题干可知，该DNA片段复制了2次，共有碱基1000个。代人数学方程可得出y==990。通过数学函数的模型建立从而使复杂的生物计算和理解转化成为简单的已知与未知的计算，实现了更为简洁的计算和相应知识点的联系。

3.2 构图法

图形是传达信息实现直观教学的最直接的模式之一，通过对生物中难以理解的图形或构成用相应的数学图形表示出来，给学生以直观的感受，从而形成深刻的印象，有利于生物教学的开展。如在生长素的生理作用一课的教学中，书上提到浓度较低则促进生长素的生长，而浓度过高则抑制生长素的生长。学生难以理解什么是“低浓度”，为什么“低浓度”反而抑制植物的生长？是以一个怎样的标准进行评判？为解决这一现象可通过构建植物生长素浓度的曲线图进行说明，则不需要教师的费劲解释学生就能很快明白判定的标准。生物的教学中构图法较为常见，如高中生物教材中引用了许多数学构图以加深知识点的理解：ph值的作用影响曲线、温度对光合速率的影响等等，促进了生物教学的直观发展。

3.3 比较分析法

利用数学的解题方式理解生物现象和问题的本质和规律，提高学生的解题能力和综合分析能力，高中生物教师应在很大程度上对数学模型在生物课程的使用进行比较分析总结，从而实现更为轻松的教授方式和学生的学习方式。例如物质跨膜运输一课的教学过程中，将自由、协助扩散和主动运输这三种物质的跨膜运输方式进行比较总结，传统的知识点比较枯燥无味，难以激发学生的学习兴趣，这时应引入相应的数学模型，在简洁的数学曲线中寻找三者之间的区别与联系，从而找出相应的规律，促进学生学习积极性同时提高生物教学的效率。

参考文献

[1] 谢蕾盈．生物新课程教学中数学建模理论的思考[J]．生命世界,2010(06)．

[2] 洪波，陈剑青. 例析数学模型在高中生物学教学中的应用[J]. 生物学教学, 2010（12）.

[3] 黄璐璐. 浅析生物数学模型方法在高中生物教学中的应用[J]. 福建基础教育研究,2010(11).

[4] 周正广，胡志强．数学模型在生物学知识归类中的应用[J]．生物学教学, 2010（07）.

[5] 周雪峰．生物学教学中模型建构及应用[J]．生物学教学, 2010（02）.

高中生物模型的作用 篇7

一、模型方法的概念及其类型

模型方法是人们按照科学研究的特定目的, 在一定的假设条件下借助具体的实物及其他形象化的手段或思维形式等抽象的形式再现原型客体的某种本质特征。模型方法的客观依据表现为客观事物、现象和过程之间的相似性。这种方法既可以作为主体研究对象使用的工具或者手段, 又可以成为客体的替代物, 使人们在学习中从二维看到三维的效果与宏观微观之间的现象, 因此, 在科学发展的社会中, 模型方法被广泛地应用于各种领域。[1]

模型方法主要分为两种:一种是数学模型;另一种是物理模型。数学模型是用来描述一个系统或其性质的数学形式;或者可以形容为为了某种目的, 用数字、字母或者其他数学符号建立起来的等式与不等式。它可分为随机性模型和确定性模型两种, 其运用的一般步骤为: (1) 确定研究对象, 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。数学模型一般用来解决一些相对简单的内容。而物理模型则相对复杂一些, 它是以实物或画图形式直观地表达认识对象的特征。主要分为两种模型:物质模型和思想模型。物质模型又分为实物模型和模拟模型两种;思想模型也分为具象模型和理想模型两种。建构物理模型的一般步骤分为5步: (1) 了解构建模型的基本构造; (2) 制作模型构建的基本单位 (原件) ; (3) 了解各基本原件之间的关系; (4) 按照相互关系链接各个基本原件; (5) 检验与修补。

二、模型方法在生物课堂教学中的合理运用

由于模型方法有一定的局限性, 所以为了让其与生物课程相结合, 必须有选择性地运用模型方法, 适当合理地将其运用到生物教学中去。为了更好地应用模型方法, 使用时应该注意以下几个要点。

1.适当选择模型方法, 化抽象为具体

由于生物知识有时会很抽象, 很难理解与想象, 所以就需要一些模型让我们可以更容易地了解每个结构与部件。这样既可以增加课堂趣味, 也能够更好地帮助学生理解课堂内容。例如, 细胞就是一个很抽象的实物, 书本上也只是画了一些平面的图案, 有些结构的运作很难理解, 如植物细胞中的叶绿体的囊状结构及线粒体里的脊, 如果有模型的话就很好理解了, 可以很明显地看出其内部的运作。又如, 宏观中的一些果肉、果皮、果核, 一层一层, 结构多了就很可能分不清, 但是, 如果拿一个苹果切开来看, 一步一步地往里面剖析就可以很容易地把内部和外部分开来。还有DNA的双螺旋结构, 如果没有一个立体的三维模型的话, 很难完全想象这种特殊的结构的复制与转录过程。

以上这些都是需要选择物理模型来帮助理解的情况。有时候还需要数学模型的辅助应用, 借助数字、字母或者一些特殊符号构建不等式或等式, 或者表格、扇形图、柱状图等, 来描述某个生物的变化规律或者性质的变化, 可以很好地预测与判断未知的结果。例如, 种群的增长曲线及J型增长就可以看出生长环境良好, 种群的繁殖呈上升状态。又如, 基因的分离与自由组合, Aa的基因连续自交n次后, 杂合子的比例还有纯合子的比例都可以推算出来, 这样不仅方便快捷, 也有助于学生记忆与理解。

2.让学生自己动手制作模型, 构建核心知识

在教学的过程中, 教师不仅要给学生一些模型, 也要放手让学生自己构建模型, 这样既可以帮助学生培养动手动脑的能力, 还可以启发学生的创新思维, 帮助学生深入理解知识点。如果学生能够自己构建出模型, 说明他们对知识点的掌握已经很透彻了, 这样也是另一种表现能力的方式。有时学生可能并不能自己完全地构建出模型, 所以就需要教师的指导, 让学生可以在自己的动手中感悟到模型的建构方法。比如说制作一个细胞模型, 先画出设计图, 再选取适当的材料, 如木板、泡沫塑料、橡皮泥、铁丝等, 用这些宏观的材料制作出微观的细胞模型, 从宏观看微观, 使细胞的形象更加栩栩如生, 进而活灵活现地展现在我们面前。这样, 学生对细胞的认识更深刻, 记忆起来也比较容易, 而且也有助于学生思维方式的转变与思维能力的提高。[2]

总而言之, 在高中生物教学中运用模型方法, 必须得合理地应用, 根据学生的理解与感悟, 适当地运用, 培养学生的空间想象能力和创造创新的能力。实践证明, 把模型方法运用到高中生物课程的教学中去, 能有效提升课堂教学实效。

参考文献

[1]陈铁军.浅议概念模型在高中生物课堂教学中的应用[J].考试周刊, 2013 (77) .

高中生物模型的作用 篇8

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

在模型建构过程中,要大量收集和处理信息,搜集和整理资料过程的本身就是培养搜集和处理信息能力的过程。感兴趣的学生还可以通过相关链接搜集有关现代遗传学发展的更多资料,使学生的学习空间更加广阔。

由于建构模型是新课程中新提出的概念,学生对建构模型原理的理解、具体操作过程感到陌生,需要教师在授课过程中善于引导,在使用时应向学生不断灌输建模思想,逐步培养学生建模的思想和方法。

参考文献

[1]教育部.全日制普通高中生物新课程标准.

[2]朱正威等.普通高中新课程标准实验教科书.北京:人民教育出版社.

[3]朱慕菊.走进新课程——与课程实施者对话.北京:北京师范大学出版社.

[4]新课程实施过程中培训问题研究课题组.新课程与教师角色转变.北京:教育科学出版社,2001.

高中生物模型的作用 篇9

(一) 模型构建在高中生物教材中的体现

模型这个概念在人民教育出版社出版的生物教科书教材中是这样被引出的:“模型是一种简化的、概括性的描述, 它是人们为了某种特定目标而设定的, 这种描述分为定性和定量;有的模型构建必须借助于具体的实物或其他形象化的手段来完成, 相反, 有的必须通过一种抽象的表达形式。”这种教学方法已经逐渐凸显出它的作用, 并且贯穿在所有高中生物教学课程中。通过新的教学改革, 现在语言已经不是生物课堂上阐述生命规律的唯一形式。有些复杂的生物概念, 仅仅利用语言已经很难让学生达到理解和消化的目的。例如, 在新的人教版教材中, 蛋白质这一课程的授课中, 涉及较为复杂的知识点:氨基酸、肽链、肽键、水分子, 而且课堂目标是必须让学生计算出这些物质的数目, 这个时候, 如果使用数学公式来帮助学生简化记忆, 就可以让学生较为容易地接受蛋白质课程中这些复杂的概念, 从而达到计算的目的, 这就是一种模型构建方式。

(二) 高中生物教材以外对构建模型的解释

除了生物领域, 有很多国家在制作和运用模型, 不夸张地说, 现代科学是基于模型这种工具而存在的。英国早在十九世纪中期, 就已经在授课中使用模型这种工具。日本、美国等国家也纷纷效仿, 开始在十九世纪的中后期借助模型进行授课。美国的教育学家David Hestens就是其中一个典型代表, 除此之外, 很多教育者也都大力倡导模型教学, 因为他们在教育中达成了共识:模型的作用是非常重要的, 学生通过模型的构建、分析、验证和应用, 才能深入理解及消化科学过程, 从而达到科学目标的实现。

模型实际上是一种抽象化过的模型。图1可以很直观地为我们展示出原型和模型的关系。

二、生物教学在新一轮课程改革的新要求

以生命现象和生命规律为研究对象的科学被我们称之为生物科学, 顾名思义, 它是一种生物科学, 它和我们的生活、生产、经济活动等都是密不可分的, 它的发展必须与时俱进, 因为它会改变我们的思想观念和思维方式。高中生物是高中阶段最为重要的科学课程之一, 自1978年教学改革开始, 我国就不断地进行高中生物课程改革, , 并且取得了显著的成效。在最后一次改革后的《普通高中生物课程标准》中, 生物技术和科学的新进展有了更多的体现;现如今, 当今生物教学的主要教学目标则是:发展学生的创新精神和实践能力。

《高中生物课程标准》中明确规定:“要让学生领悟建立模型的科学方法及其在科学研究中的作用。”如何能够让学生更加轻松地掌握生物课程, 达到新课程改革的要求, 这是一个值得众多教师深思的问题, 在这种新的教学要求和形势下, 模型教学无疑是一种简单有效的教学方法被广大生物教学工作者采用, 教师在课堂上, 可以通过生物模型教学这种新的教学方式, 给学生介绍最为基础、更加典型的生物知识、问题, 教会他们研究生物的方法, 引导学生实现主动思考和感悟, 使得学生在概念形成的过程中, 轻松地掌握探索生物问题的基本方法, 从而使得学生解决生物实际问题的能力得到相应的提高。

三、模型建构在高中生物教学中的意义

在高中生物教学中恰当运用模型建构, 为学生学习提供了直观印象, 学生可以在一种自己研究生物知识, 和教师及其他同学一起合作交流的互动的环境中, 进行生物知识的理解和消化, 这种教学模式, 可以极大地提高高中学生的生物知识面, 对他们的学习能力的培养、情感态度的认知以及形成新的价值观, 对高中生物教学起着非常重要的作用, 本文从以下这几方面阐述模型构建对高中生物教学的意义。

(一) 学生的学习兴趣得到提高

模型这种事物的最大特征就是:抓住事物的本质特征和生命的内在规律, 可以简单化复杂的问题, 将抽象的事物形象化, 而且做到使静止的事物生动化, 是一种可以激发学生学习兴趣的感性材料。学生在构建生物模型的过程中, 学会了知识, 体验到了成功建模带来的喜悦, 提高了学习兴趣。

(二) 有利于培养学生思维能力

学生若掌握了模型建构, 不仅能透彻地理解知识, 也能使学生对生物的认知水平, 逐步实现从具体到抽象的过渡, 在生物课堂中, 感性思维升华到理性思维。学生通过独立思考, 一方面可以训练他们思维的独立性, 另一方面, 当他们在学习中遇到难题时, 自己可以快速地寻找到解决的方案, 锻炼了他们思维的敏捷性;当他们在课堂中, 一起协调模型的整体与局部的关系时, 实现了整体性思维的发展。

(三) 促进对学生的自学能力的培养

模型建构是认知结构的过程, 教师在课堂中, 引导学生在一定的情境中, 通过自己动手去建构、不断修改、完善模型, 让学生在做中去探索、交流、学习, 从而培养学生的自学能力。

(四) 有利于培养学生探究能力

利用模型进行探究性学习, 能够让学生置身于探索科学现象、发现科学规律的活动中, 培养了学生的探究能力。学生在对模型的探究中, 不断学习到新的科学现象, 通过他们自己的动手, 发现一些科学规律, 从而很快地形成一些生物概念构建。

(五) 有利于培养学生协作能力

在模型建构中, 教师通过设置情境来引导学生进行探索, 让学生独立思考、自主建构, 同时多次开展学生和学生之间、师生间等多种交流活动。通过这些交流合作, 使学生从不同层面去思考问题, 对自己和他人的成果进行反思, 在合作交流中实现相互启发、相互促进、共同发展的教学氛围, 培养了学生的合作精神和参与意识。

参考文献

[1]张新海, 梁厚芝.试论高中生物教学中的建模策略[J].安徽农学通报, 2010.

[2]刘恩山, 汪忠.普通高中生物课程标准 (实验) 解读[M].江苏教育出版社, 2004 (6) :236-240.

高中生物模型的作用 篇10

一、模型与模型方法

模型 (或称科学模型) 是人们按照科学研究的特定目的, 在一定的假设条件下, 借助具体的实物、其他形象化的手段或思维形式等抽象的形式再现原型客体的某种本质特征, 诸如关于客体的某种结构 (整体的或部分的) 、功能、属性、关系、过程等的一种方式。总之, 模型是对认识对象进行定性或定量的简化的概括性的描述。模型方法是现代科学研究和人们的实践中经常运用的具有相当普遍性的分析研究事物和解决问题的方法之一, 它是一种科学方法, 也是一种思维方法。

根据模型的性质及其构建方法不同, 模型主要有下列两大类型。

人教版普通高中生物课程标准实验教科书具有十分丰富的模型方法教学资源, 如尝试制作真核细胞的三维结构模型、制作生物膜模型、探究细胞大小与物质运输的关系的模拟实验、血糖调节模型的模拟活动、设计并制作生态缸等物质模型建构;建立减数分裂中染色体数目和行为变化的模型、制作DNA双螺旋结构模型、重组DNA分子的模拟操作等具象模型建构;呼吸作用过程图解、光合作用过程图解、池塘生态系统图解、人体细胞与外界环境的物质交换模型, 以碳循环为例, 分析生态系统中物质循环等理想模型建构;酶促反应的反应速率、酶活性的变化、有丝分裂染色体和DNA的数量的变化、性状分离比的模拟, 用数学方法讨论基因频率的变化、描述种群增长速度与种群密度的关系逻辑斯蒂增长模型、分析种群基因频率的遗传平衡定律等数学模型建构。

二、模型方法教学策略在“DNA分子的结构”教学中的应用

1.“DNA分子的结构”教材分析

人教版“DNA分子的结构”一节首先以讲故事的形式引导学生了解DNA双螺旋结构模型的构建历程;在此基础上简单明了地概述了DNA分子的结构;最后是让学生制作DNA双螺旋结构模型。教科书这样安排突出了科学家沃森和克里克的研究历程, 学生通过DNA双螺旋结构的发现史学习DNA双螺旋结构的特点;体会科学方法、科学思想和科学精神;并通过动手制作DNA双螺旋结构模型加深对DNA双螺旋结构的认识。但这样安排容易造成科学知识和科学实验相脱离, 不易激起学生学习科学知识的兴趣、无法凸显科学方法特别是模型方法的重要作用, 从而不利于有效地发挥培养学生科学探究能力的作用。

2.“DNA分子的结构”教学设计思路

将课本中DNA双螺旋结构模型的科学研究历程整合为若干条资料制作为PPT, 并设计一系列问题串, 引导学生根据科学家的建构DNA结构模型的过程制作模型。DNA结构模型建构的教学顺序是:构建脱氧核苷酸的结构模型—脱氧核苷酸链的结构模型—DNA的平面结构模型 (解决构成DNA分子链的条数、碱基与磷酸-脱氧核糖骨架的排向、碱基的配对方式等问题) —DNA的空间结构模型。模型建构过程引导学生思考、讨论与解决的问题有:组成DNA分子的单位是什么?它是由什么构成的?有几种?脱氧核苷酸是怎样连成脱氧核苷酸长链的?沃森和克里克是如何根据英国科学家富兰克林拍摄的A型DNA X射线衍射图谱推算组成DNA的链数、DNA平面结构及分子直径的?碱基与磷酸—脱氧核糖骨架是怎么分布的?奥地利化学家查哥夫的实验结果与结论表明碱基是如何配对连接的?富兰克林拍摄的B型DNA X射线衍射图谱说明了什么?大家制作的模型与其相符吗?再引导学生根据自己构建的DNA分子结构模型以及DNA分子的平面和立体结构示意图思考、讨论和归纳DNA分子结构的特点以及DNA分子的性质。最后, 以沃森和克里克1953年的论文中的一句重要的话:“我们还注意到我们所提出的特殊配对模式提供了遗传物质可能的复制机制”作为本节课的结束语, 为讲述下一节“DNA的复制”埋下伏笔。

3.“DNA分子的结构”教学策略

(1) DNA分子结构的实物模型建构。本节课教学中突出模型方法的教学, 首先引导学生按点—线—面—立体的顺序构建DNA双螺旋结构的实物模型, 即构建 (见下图) 。模型构建过程应用A型DNA X射线衍射图谱、奥地利化学家查哥夫的实验结果、B型DNA X射线衍射图谱等科学实验数据以及创设一系列问题情境, 指导学生分析自己制作的模型正确与否, 并纠错, 如磷酸、碱基分别与脱氧核糖连接位置、构成基本骨架的磷酸和脱氧核糖如何交替连接、DNA为何是双链而不是由单链和三链组成、DNA的两条链是反向平行的、碱基是排在两条链内侧的原因、碱基不能同型或同类配对、必须A-T, G-C配对的原因、DNA双螺旋的方向与螺距等。学生通过亲手制作模型, 能够十分形象、生动地掌握以下知识:组成DNA分子的基本单位是脱氧核苷酸, 1分子脱氧核苷酸是由1分子脱氧核糖、1分子磷酸和1分子碱基组成的, 共有4种脱氧核苷酸;脱氧核苷酸长链是通过相邻脱氧核苷酸的核糖和磷酸脱水缩合形成的;DNA分子是由两条链组成的, 这两条链按反向平行方式排列;DNA分子的主链是由脱氧核糖和磷酸交替连接组成的, 它们排列在外侧, 构成基本骨架;DNA分子中的碱基排列在内侧, 两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对, 对应碱基的互补关系是:A-T、C-G;双股DNA链围绕一个假想的共同轴心形成向右盘绕成双螺旋结构, 螺旋直径是2.0nm, 螺距是3.4nm, 每个螺距有10对碱基。这样通过DNA分子结构的实物模型再现课堂教学中难以直接观察到的DNA分子的结构, 加深了学生对DNA分子结构特点的认识和理解, 并体验了模型形象化、具体化的过程。

(2) DNA分子结构性质的数学模型及概念模型建构。通过比较不同小组构建的DNA模型有什么不同, 碱基对数量 (n) 和碱基对排列方式之间有什么关系, DNA作为主要的遗传物质, 其遗传信息蕴藏在哪儿, 在亲子鉴定和案件侦破中是如何识别身份的, 为什么, DNA稳定性的特点体现在哪里等问题引导学生对DNA分子结构的实物模型进行分析, 归纳总结出各小组构建的DNA模型因碱基排列顺序的不同而异, 推导出碱基对数量 (n) 和碱基对排列方式的数学模型是4n和DNA双螺旋结构具有多样性、特异性与稳定性的概念模型, 有效地帮助学生完成由感性到理性、由具体到抽象的认知过程, 这是模型归纳、抽象、简化、舍去非本质属性的过程。

通过DNA双螺旋结构的实物模型建构—遗传信息多样性数学模型的构建—DNA双螺旋结构性质的概念模型建构, 有效地帮助学生逐步深入地建构起对DNA分子结构特点和性质的全面、完整、真实的认识。同时, 让学生在模型构建过程中遇到与科学家曾遇到的相似的问题, 在教师的引导下通过积极思考、小组讨论加以解决, 这样不仅能促进学生对DNA结构的知识的学习和深入理解, 而且能够学习到科学家善于捕获、分析信息和严谨的思维品质及持之以恒的科研精神, 还能缩短科学家研究与高中学生研究之间的距离, 借此激励学生勇敢、自信地走上科学研究之路。

总之, “DNA分子的结构”一节模型方法教学努力使得模型建构过程成为一个思维与行为相统一的过程, 独立思考与小组合作相统一的过程, 不断构建、修改、分析、评价模型的过程以及知识的获得与探究能力的提高、情感态度体验相统一的过程。

4.“DNA分子的结构”教学中存在的问题

由于DNA分子的结构模型是利用模型盒提供的材料构建的, 白色小球代表磷酸, 蓝色小球代表脱氧核糖, 带凹凸的圆柱代表碱基, 粗棒和细棒代表化学键, 球体、圆柱、粗细棒等标有所代表物质的字样及插槽, 具有明显的暗示作用, 造成部分学生未根据有关背景资料而仅凭课本上的DNA分子的结构模式图“造葫芦画瓢”——十分迅速地“拼建”DNA分子的双螺旋结构, 弱化了模型建构时应有的思维过程, 降低了模型方法在提高学生探究能力方面的作用。此外, 教师要在45分钟的一节课内指导全班学生建立既形象生动又符合科学事实的实物模型以及建立简化、抽象化的数学模型和概念模型并非易事, 需要深刻领会高中生物课程理念内涵、深厚的专业知识积淀以及娴熟的教学技能方可驾驭整个课堂教学, 有效地实施模型方法的教学并达到预期的教学目标。

在高中生物新课程的教学过程中, 如何利用不同类型的模型建构过程引导学生探究、解决生物学问题, 使模型成为学生认识生物世界的工具, 通过对模型的分析、批判与创造性地建构, 提高学生的探究能力和思维能力, 培养学生的生物科学素养, 尚需我们努力实践模型方法教学策略, 在课堂教学中发现问题、解决问题, 积累更多的教学经验。

参考文献

[1]李建华.科学哲学[M].北京:中共中央党校出版社, 2004:367—371.

[2]生物课程标准研制组.普通高中生物课程标准 (实验) 解读[M].南京:江苏教育出版社, 2004:237—238.

数学模型在高中生物教学中的应用 篇11

关键词：微生物种群；数学形式；种群数量；增长曲线；坐标图

构建模型是一种通过研究模型来揭示原型的形态，特征和本质的方法，是逻辑方法的一种特有形式。其作为一种现代科学认识手段和思维方法，所提供的观念和印象，不仅是学生获取知识的条件，而且是学生认知结构的重要组成部分，在高中生物教学中有着广泛的应用价值和意义。在生物教学过程中结合灵活的数学思维，有效地运用数字和推理能力，在构建过程中学生不仅获得一定的知识，还可以习得获取知识的方法，提高解决问题的能力。

一、对数学模型的认识

在生物学教学过程中经常使用大量的模型，有实物模型如生物体结构的模式标本，模拟模型如DNA分子双螺旋结构模型，细胞结构模型等，它能使研究对象直观化，利于学生理解。这些都是比较传统的模型。而在新课标中进一步提出了构建另一种模型——数学模型，渗透构建数学模型的思想。在新课标生物必修3中提到数学模型指的是用来描述系统或它的性质和本质的一系列数学形式。

二、高中生物教学中构建数学模型的方法和步骤

在新课标生物必修3的第4章《种群和群落》中的第2节《种群数量的变化》中，课本以”微生物种群数量的变化”为例，构建数学模型。

1、模型准备。要构建一个数学模型，首先我们要了解问题的实际背景，明确建模的目的，并搜集必需的各种资料和信息，尽量弄清楚对象的特征。在这一数学模型的构建中，研究对象是”细菌”，其特征是”进行二分裂，每20min分裂一次”，建模的目的是探究细菌种群数量的变动特点，进一步解释生物现象，揭示生命活动规律。

2、模型假设。根据对象的特征和建模目的，对问题进行必要的，合理的简化，用精确的语言作出假设，是建模至关重要的一步。假设不同，所建立的数学模型也不同。如此建模中提到的假设是”在资源和空间无限多的环境中，细菌种群的增长不会受到种群密度增加的影响”，也就是在”理想的环境中，此环境一般指的是资源和空间充足，气候适宜，没有天敌，没有疾病等”。

3、模型建构。根据所作的假设分析对象的因果关系，利用对象的内在规律和适当的数学工具，构造各个量词的等式关系或其它数学结构。这时，我们便会进入一个广阔的应用数学天地。不过我们应当牢牢记住，构建数学模型是为了让更多的人明了并能加以应用，因此工具越简单越有价值。通过上述的分析，得出细菌增殖的特点满足指数函数的形式进行增长，因此用数学形式表达为Nn=2n，其中N代表细菌数量，n代表第几代。

4、模型求解。一道实际问题的解决往往需要纷繁的计算，可以采用解方程，画图形，证明定理，逻辑运算，数值运算等各种传统的和近代的数学方法进行模型的求解。如在这一数学模型的构建中，我们根据刚才的指数函数一模型把细菌的数量进行计算统计，把数据进行整理，此时构建出另一种数学模型——表格。

表格具有一定的局限型，因此我们还可以把它构建成坐标图的数学模型。利用建立坐标图像使一些抽象的知识变得更具体。从而得到了在理想的环境中生物种群的一种增长曲线——”J型增长曲线”。

5、模型修正，完善.在对模型解答进行数学上的分析基础上，并通过实验或观察對原先的模型进行补充或扩充，检验和修正，使学生认识到模型的构建是一个不断发展和完善的过程。

三、数学模型在生物教学中的应用

在生物学中由于概念繁多，学生在使用的过程中容易混淆，难以区别，此时可借用数学上的等式或集合等形式建立数学模型来进行辨析。如在讲授《减数分裂和受精作用》中减数分裂的过程中出现同源染色体，四分体等一些新概念记染色体与同源染色体，四分体与染色单体等之间的数量比例关系，我们能列出一个它们之间的关系等式方便学生记忆：一个四分体=1对同源染色体=2条配对的染色体=4条染色单体=4个DNA分子=8条脱氧核苷酸链，从这条等式中既有利于学生记忆这些相似概念中的数目关系也可以了解它们之间的本质关系。对于一些比较抽象的知识，我们可以利用建立图表或坐标图像使其变得更具体。在数学形式中往往用坐标图像表达函数与自变量之间的定量或定性的关系，将凌乱抽象的知识进行梳理，体现内在的逻辑关系，使知识更具体使学生更容易理解掌握，较快地突破难点，从而提高学习的效率。如讲授有丝分裂和减数分裂过程中染色体，染色单体以及DNA数量的变化规律时我们以具体的数据列成表格，并根据表格数目变化转化为形象直观的坐标图像展现给学生，同时还把两个分裂的图像整合到同一个坐标图像中，让学生归纳后加以比较区别，等等。

除了在生物教学中构建数学模型有利于学生对知识的理解和掌握，在一些实际的解题应用过程中，往往也需要学生结合数学与生物的知识进行分析，综合，经常需要通过分析或构建数学模型进行解答，充分考查了学生的分析，推理和综合能力，同时也体现了现在高考的”以能力立意”的理念，因此我们要注重培养学生构建数学模型并进行分析的能力。

高中生物模型的作用 篇12

一、用好生物科学史,激发学生学习兴趣

生物科学史在高中生物教学中的应用可有效的激发学生的学习兴趣,营造一种愉悦的课堂气氛,使生物学知识生动、形象的展现出来,并使学生在兴趣引导下达到更好的学习效果。例如,“生命科学和我们”教学中,利用生物的多样性、奇趣性激发学生学习兴趣,使其对生物世界充满好奇,引导其主动学习、积极思考。又如,利用故事启发学生对生物科学进行思考、认知和理解。如1744年,普鲁士国王因麻雀啄食樱桃而下令扑杀麻雀,并给予扑杀麻雀者一定的奖赏,导致麻雀绝迹,害虫猖獗,樱桃也不再结果,后来不得不从国外引进麻雀,当地生态才得以恢复。这个故事会使学生对生物之间的相互联系和共存产生兴趣,在兴趣引导下对丰富多彩的生物世界产生浓厚的兴趣,从而增加了学生学习生物学的主动性,拓展了学生思维能力,提高了生物教学的教学效果。 再如,利用生物科学史中的名人故事,增强生物教学的趣味性和神秘性,使学生体会生物科学家打开一个个生物谜团的经历和喜悦,使其对生物学科产生更浓厚的兴趣,从而更加投入,勤奋学习生物知识,更多的探求知识及知识的应用,提高学生的学习能力,使其对高中生物知识有较好的掌握和应用,提高高中生物教学水平。此外,还可以应用生物科学中的一些小实验激发学生兴趣,培养学生参与生物教学的主动意识。例如“,光合作用”教学中,可通过赫尔蒙特的实验让学生自信探索发现光合作用,使学生对水、土壤与植物体构造的关系有更深刻的认识;引导学生通过蜡烛熄灭实验、小白鼠实验来认识植物的光合作用,在密封的玻璃罩中,有绿色植物的蜡烛会晚一些熄灭,小白鼠的生存时间也好延长,足以证明绿色植物可对浑浊的空气进行更新。总之,生物科学史在高中生物教学中的应用提高了生物教学的趣味性,使学生对生物教学产生了浓厚的兴趣,提高了高中生物教学的质量。同时,教育学生积极思考、主动学习,在兴趣的引导下更加认真的钻研知识,拓展求知面,提高学生的综合素质。

二、用好生物科学史,促进学生主体地位的发挥

发挥学生主体地位是素质教学改革的重点之一,在教学中,利用生物科学史可以培养学生研究精神,使其主动研究知识,探索求知。例如“,生命科学和我们”教学中,生物科学史可引导学生对野生动物保护区、人工繁殖技术等产生浓厚的兴趣,从而教育学生热爱生物科技、热爱研究,积极关注现代社会的生物科学技术,认知现实中生物知识的具体应用, 从而增强学生对生物学习欲望,使其更加主动的参与教学, 充分发挥自身在教学中的主体地位。此外,生物科学史能够教育学生积极思考、主动动手,将自己思想中的疑惑通过“动手”加以实践,获得答案。例如“基因的自由组合”教学中,对于基因学的抽象概念学生很难理解,且难以产生兴趣,课堂教学表现出极大的消极性、被动性。结合豌豆实验,让学生认知豌豆粒色、形状的组合和变化,对显性基因、隐性基因产生兴趣,再结合人类的血型遗传,如“A型血”与“B型血”的两个人结合为什么会生一个“O型血”的宝宝,宝宝的血型还有什么可能情况。一方面,让学生通过实际调查产生求知的欲望,使其主动的参与教学。另一方面,利用生物科技史教育学生“真知出自实践”,启发其积极思考,在思考的基础上勇于实践,揭开生物科学真相。由此可见,生物科学可调动学生对生物学习的兴趣,并引导学生积极思考,树立正确的生物学习方法,提高了生物课堂教学的有效性,确保了生物教学质量。

三、用好生物科学史,增强学生对生物知识的理解和记忆

高中生物知识点多而杂,且较为抽象,学生通过“死记硬背”、“题海战术”等手段,学到的只是皮毛,而且会将生物知识学习过程变的非常痛苦。生物科学史在教学中的应用可以拓展学生思维,使其对生物知识产生较深的理解和记忆,从而使生物学习变得主动而充满趣味,有利于学生对较难知识点的理解和掌握。例如,“细胞呼吸”教学中,呼吸时ATP的主要来源,如何拓展学生思维,认知细胞呼吸的相关知识,可通过拉瓦锡等人对呼吸作用的实验研究,激发学生求职欲望,使复杂的知识变得有趣、神秘,激发学生的探索精神,使其更有效的投入生物学习。

综上所述,生物科学史能够激发学生兴趣、优化学生学习状态,加深学生对生物知识的理解和记忆,对于提高生物教学质量意义重大。同时生物科学史的利用能教育学生结合实践,勇于探索,才能发现生物界的奥秘,解开生命的一个个谜团,促进人类社会的发展和进步。

摘要：生物科学史是生物知识探索、求知的客观记录,其内容丰富、多彩,将其应用在高中生物教学中能够有效的激发学生学习兴趣、发挥学生在教学中的主体性,提高学生对知识的理解和记忆。同时教育学生在生物学习中要积极思考、勇于探索、不断实践才能获得真知,提高了学生对生物知识的掌握和应用能力,促进了高中生物教学水平的提升。