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模型建構(gòu)在高中生物教學(xué)中的運(yùn)用
生物學(xué)科與實(shí)踐是有著緊密聯(lián)系的,在教學(xué)過(guò)程中,教師必須要注意運(yùn)用模型方法進(jìn)行教學(xué),幫助學(xué)生建立物理模型、概念模型、數(shù)學(xué)模型等,引導(dǎo)學(xué)生在建模的過(guò)程中進(jìn)行實(shí)踐證明,鞏固已學(xué)知識(shí),探索未學(xué)知識(shí)。下面是小編搜集整理的相關(guān)內(nèi)容的論文，歡迎大家閱讀參考。
【摘要】本文針對(duì)高中生物教學(xué)中應(yīng)用模型建構(gòu)的一系列問(wèn)題展開(kāi)探討與分析，首先分析了生物數(shù)學(xué)模型建構(gòu)的主要優(yōu)勢(shì)，其次對(duì)高中生物教學(xué)中模型建構(gòu)的主要內(nèi)容以及基本程序進(jìn)行分析，最后結(jié)合教學(xué)實(shí)例，對(duì)模型建構(gòu)在高中生物教學(xué)中的具體應(yīng)用展開(kāi)論述與研究。
【關(guān)鍵詞】高中生物;模型建構(gòu);教學(xué)
新課程標(biāo)準(zhǔn)中明確指出：高中階段生物學(xué)科的教學(xué)活動(dòng)應(yīng)當(dāng)幫助學(xué)生了解模型建構(gòu)等科學(xué)方法在生物學(xué)科研究中的應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生模型建構(gòu)的基本思維與能力，以模型建構(gòu)的方式獲得生物學(xué)科相關(guān)知識(shí)點(diǎn)。從這一角度上來(lái)說(shuō)，教學(xué)工作者必須努力嘗試模型建構(gòu)方法與課堂教學(xué)實(shí)踐的有機(jī)結(jié)合，以不斷提高學(xué)生生物學(xué)科素養(yǎng)水平與科學(xué)探究能力。
一、生物教學(xué)模型建構(gòu)優(yōu)勢(shì)分析
1.提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率
模型建構(gòu)思路下，教師可以帶領(lǐng)學(xué)生切實(shí)參與到課堂實(shí)驗(yàn)以及各種觀察活動(dòng)中，不再受到傳統(tǒng)灌輸式教學(xué)模式的限制。學(xué)生作為課堂教學(xué)活動(dòng)的參與主體，投入學(xué)習(xí)活動(dòng)的積極性高、主動(dòng)性高，利用模型建構(gòu)工具輔助學(xué)習(xí)，能夠從現(xiàn)象到本質(zhì)、從形象至抽象，以全方位的掌握生物概念與知識(shí)點(diǎn)，進(jìn)而起到提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率的目的。
2.提高學(xué)生綜合素質(zhì)
將模型建構(gòu)的過(guò)程與高中生物課堂教學(xué)相結(jié)合，能夠促進(jìn)學(xué)生深入探究所學(xué)生物知識(shí)點(diǎn)。模型建構(gòu)自設(shè)計(jì)至應(yīng)用本質(zhì)上就是一個(gè)探究發(fā)展的過(guò)程，學(xué)生可以利用所掌握的生物知識(shí)點(diǎn)，發(fā)散思維并設(shè)計(jì)構(gòu)建合理模型，以探究新知識(shí)與概念。同時(shí)，模型建構(gòu)還可以培養(yǎng)學(xué)生思維靈活性，對(duì)增強(qiáng)小組內(nèi)學(xué)生合作意識(shí)以及小組間競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)有重要意義，并且對(duì)培養(yǎng)學(xué)生細(xì)致嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)態(tài)度也有重要意義。
3.提高教師教學(xué)水平
模型建構(gòu)教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)前，教師必須對(duì)課堂教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，選擇教材中可進(jìn)行模型建構(gòu)教學(xué)的內(nèi)容，提高課堂設(shè)計(jì)水平，優(yōu)化教師教學(xué)水平。同時(shí)，在模型建構(gòu)教學(xué)過(guò)程中，教師與學(xué)生能夠形成良性互動(dòng)關(guān)系，一方面可促進(jìn)師生關(guān)系的和諧發(fā)展，另一方面對(duì)提高教師教學(xué)水平也有促進(jìn)作用。
二、生物模型建構(gòu)程序分析
在人教版高中生物教材中，所涉及的主要模型建構(gòu)活動(dòng)包括如下幾個(gè)方面：
(1)有關(guān)真核細(xì)胞三維結(jié)構(gòu)模型的建構(gòu)。該知識(shí)點(diǎn)屬于人教版高中生物教材《分子與細(xì)胞》模塊，是將肉眼難以直接觀察的細(xì)胞微觀結(jié)構(gòu)或過(guò)程加以簡(jiǎn)化，把握真核細(xì)胞結(jié)構(gòu)的主要特征，然后再對(duì)特征進(jìn)行具象化、形象化處理。模型建構(gòu)活動(dòng)要求能夠準(zhǔn)確重現(xiàn)真核細(xì)胞結(jié)構(gòu)的相關(guān)特點(diǎn)，所模擬過(guò)程應(yīng)當(dāng)符合科學(xué)事實(shí)，所構(gòu)建模型實(shí)物應(yīng)當(dāng)兼具簡(jiǎn)單性、準(zhǔn)確性、科學(xué)性的特點(diǎn);
(2)有關(guān)減數(shù)分裂染色體模型的建構(gòu)。該知識(shí)點(diǎn)屬于人教版高中生物教材《遺傳與變異》模塊，是將肉眼難以直接觀察的細(xì)胞微觀結(jié)構(gòu)或過(guò)程加以簡(jiǎn)化，把握生物體內(nèi)減數(shù)分裂染色體結(jié)構(gòu)的主要特征，然后再對(duì)特征進(jìn)行具象化、形象化處理。模型建構(gòu)活動(dòng)要求能夠準(zhǔn)確重現(xiàn)真核細(xì)胞結(jié)構(gòu)的相關(guān)特點(diǎn)，所模擬過(guò)程應(yīng)當(dāng)符合科學(xué)事實(shí)，所構(gòu)建模型實(shí)物應(yīng)當(dāng)兼具簡(jiǎn)單性、準(zhǔn)確性、科學(xué)性的特點(diǎn);
(3)血糖調(diào)節(jié)模型的建構(gòu)。該知識(shí)點(diǎn)屬于人教版高中生物教材《穩(wěn)態(tài)與環(huán)境》模塊，是將難以直接觀察到的過(guò)程加以形象化處理，然后抽象得到該過(guò)程的關(guān)鍵特點(diǎn)。模型建構(gòu)活動(dòng)要求過(guò)程簡(jiǎn)單明了，抽象得到血糖調(diào)節(jié)過(guò)程的一般規(guī)律，獲得概念模型的過(guò)程與特點(diǎn);
(4)種群增長(zhǎng)模型的建構(gòu)。該知識(shí)點(diǎn)屬于人教版高中生物教材《穩(wěn)態(tài)與環(huán)境》模塊，是根據(jù)現(xiàn)象的具體表現(xiàn)抽象得到其中所蘊(yùn)含的數(shù)學(xué)規(guī)律，然后以公式或圖表等形式表現(xiàn)出來(lái)。模型建構(gòu)活動(dòng)要求根據(jù)具體案例推演得到建構(gòu)數(shù)學(xué)模型的基本規(guī)律。在模型建構(gòu)的過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)按照如下程序展開(kāi)教學(xué)活動(dòng)：第一步，教師應(yīng)當(dāng)在課堂上介紹與模型建構(gòu)知識(shí)點(diǎn)相關(guān)的理論知識(shí)、模型建構(gòu)的過(guò)程、以及注意事項(xiàng)等，提醒學(xué)生將科學(xué)性、準(zhǔn)確性放在模型設(shè)計(jì)與制作的首位，然后再關(guān)注模型的美觀性;第二步，以小組為單位，在教師的指導(dǎo)下確定知識(shí)點(diǎn)所對(duì)應(yīng)原型、模型以及模擬形式，根據(jù)模擬形式設(shè)計(jì)模擬方案，組內(nèi)合理分工，應(yīng)用模擬材料制作模型;第三步，各個(gè)小組分別展示所設(shè)計(jì)制作模型成果，給出書(shū)面介紹，進(jìn)行小組間互評(píng);第四步，在教師指導(dǎo)下展開(kāi)展評(píng)會(huì)，綜合組內(nèi)自評(píng)、組間互評(píng)、以及教師評(píng)價(jià)等多種手段，選擇最佳模型方案。
三、生物模型建構(gòu)教學(xué)實(shí)例分析
1.生態(tài)系統(tǒng)模型建構(gòu)教學(xué)
1.1在有關(guān)高中生物學(xué)科“生態(tài)系統(tǒng)”知識(shí)點(diǎn)的教學(xué)實(shí)踐中，遵循“異質(zhì)組合、優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)”的基本原則，按照5名學(xué)生為1組的標(biāo)準(zhǔn)將班級(jí)學(xué)生劃分為若干小組，小組組內(nèi)民主推選1名學(xué)生作為組長(zhǎng)。教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)中，以組為單位，自主準(zhǔn)備生態(tài)系統(tǒng)模型構(gòu)建所需的各種材料，設(shè)計(jì)模型建構(gòu)方案。確定原型：教師在課堂導(dǎo)入環(huán)節(jié)中播放錄像，引導(dǎo)學(xué)生初步認(rèn)識(shí)各種復(fù)雜生態(tài)系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)仔細(xì)觀察后對(duì)生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行抽象簡(jiǎn)化處理，概括不同生態(tài)系統(tǒng)中相同的成分構(gòu)成要素。
1.2模型準(zhǔn)備：選擇“池塘生態(tài)系統(tǒng)”作為建模對(duì)象，對(duì)池塘生態(tài)系統(tǒng)中各種組分及其構(gòu)成進(jìn)行具體分析，討論不同成分對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的營(yíng)養(yǎng)作用，初步形成各類(lèi)成分間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。如生態(tài)系統(tǒng)中缺少某種成分是否會(huì)對(duì)系統(tǒng)整體平衡產(chǎn)生影響，若產(chǎn)生影響則有何種表現(xiàn)形式等等。模型假設(shè)：初步建構(gòu)池塘生態(tài)系統(tǒng)模型，以小組為單位制作池塘生態(tài)系統(tǒng)模型瓶。模型檢驗(yàn)：觀察時(shí)間初步設(shè)計(jì)為1周~2周，經(jīng)密切觀察后以小組為單位展示模型并拼比，選擇各個(gè)小組中生態(tài)系統(tǒng)維持平衡時(shí)間最長(zhǎng)的模型瓶。指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行討論，探索發(fā)現(xiàn)模型設(shè)計(jì)與建構(gòu)中存在的缺點(diǎn)。根據(jù)模型瓶生態(tài)平衡表現(xiàn)，對(duì)原生態(tài)系統(tǒng)未知屬性作出推測(cè)，認(rèn)識(shí)生態(tài)系統(tǒng)的必要條件———營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)與營(yíng)養(yǎng)功能。模型應(yīng)用：圍繞池塘生態(tài)系統(tǒng)模型剔除多種假設(shè)，對(duì)各種潛在破壞性因子可能對(duì)生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生的不良影響進(jìn)行分析與預(yù)測(cè)，以指導(dǎo)學(xué)生認(rèn)知水平的發(fā)展，加深學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的理解。
2.生長(zhǎng)素生理作用模型建構(gòu)教學(xué)
2.1在高中生物教材有關(guān)“生長(zhǎng)素生理作用”知識(shí)點(diǎn)有如下闡述：生長(zhǎng)素在低濃度狀態(tài)下促進(jìn)生長(zhǎng)，在高濃度狀態(tài)下抑制生長(zhǎng)，甚至?xí)䴕缰参铩５^察發(fā)現(xiàn)，學(xué)生在對(duì)該知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行吸收與理解時(shí)普遍反映無(wú)法準(zhǔn)確界定濃度高/低的標(biāo)準(zhǔn)。為了幫助學(xué)生更好理解該知識(shí)點(diǎn)，可以在教學(xué)活動(dòng)中引入數(shù)學(xué)模型，以模型建構(gòu)的方式加深理解。數(shù)學(xué)模型建構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)如下圖所示。根據(jù)圖1，b點(diǎn)表示在該濃度狀態(tài)對(duì)植物生長(zhǎng)促進(jìn)作用最為確切，即為生長(zhǎng)素最佳濃度狀態(tài)。
2.2結(jié)合學(xué)生已有數(shù)學(xué)知識(shí)，abc曲線段對(duì)于植物生長(zhǎng)而言均由一定促進(jìn)作用。其中，曲線ab段中，隨著生長(zhǎng)素濃度的提高，生長(zhǎng)素促進(jìn)作用不斷加強(qiáng)，而在曲線bc段中，隨著生長(zhǎng)素濃度的提高，生長(zhǎng)素促進(jìn)作用不斷降低。因此，曲線ab段可視作生長(zhǎng)素濃度適宜區(qū)間內(nèi)的“低濃度”狀態(tài)，而曲線bc段則可視作生長(zhǎng)素濃度適宜區(qū)間內(nèi)的“較高濃度”狀態(tài)。在c點(diǎn)，生長(zhǎng)素濃度對(duì)植物生長(zhǎng)無(wú)明顯改變，但過(guò)渡至曲線cd段后，生長(zhǎng)素濃度提升對(duì)植物生長(zhǎng)的作用表現(xiàn)為完全抑制，并且隨著生長(zhǎng)素濃度的繼續(xù)提高，其對(duì)植物生長(zhǎng)的抑制作用更為顯著。
2.3因此，曲線cd段可以視作生長(zhǎng)素濃度區(qū)間內(nèi)的“高濃度”狀態(tài)。根據(jù)所建構(gòu)數(shù)學(xué)模型，學(xué)生能夠通過(guò)結(jié)合數(shù)學(xué)知識(shí)與生物知識(shí)的方式，更加清晰的理解“生長(zhǎng)素生理作用”及其雙重性的特點(diǎn)，達(dá)到事半功倍的教學(xué)效果。高中階段生物學(xué)科課程教學(xué)的主要任務(wù)是提高學(xué)生生物學(xué)科素養(yǎng)水平，教師通過(guò)對(duì)數(shù)學(xué)模型、想象模型、概念模型等工具的綜合應(yīng)用，不但能夠使學(xué)生對(duì)教材基礎(chǔ)知識(shí)的認(rèn)知更加全面，并對(duì)增強(qiáng)學(xué)生對(duì)新知識(shí)探究能力也有重要價(jià)值。本文針對(duì)高中生物教學(xué)中應(yīng)用模型建構(gòu)方法的關(guān)鍵問(wèn)題展開(kāi)探討與分析，望能夠有助于生物教學(xué)質(zhì)量的進(jìn)一步提升與優(yōu)化。
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