仇 微

(肥东第一中学 安徽合肥 230001)

近几年来，模型建构的思想在高中生物教材以及资料中得到越来越广泛的应用。人教版生物教材(必修一)就特别提到了“模型方法”，并指出：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概括性的描述，包括物理模型、概念模型、生物模型等。而在生物学科核心素养中，“科学思维”素养要求学生“能够运用归纳与概括、演绎与推理、模型与建模、批判性思维等方法探讨生命现象及规律”。建模的重要性可见一斑。下面笔者就建模法在课堂中的应用谈谈自己的体会。

一、模型的类型与特点

1.概念模型

概念模型是把抽象概念之间的复杂联系，用简单直观的图式进行描述，一般借助几何线形来连接，故其主要表象特征是“有线”，包括箭头、分支线、直线等。如必修教材章末练习中的画概念图版块，有不少老师称之为思维导图。

2.物理模型

人教版必修教材中明确指出：物理模型是以实物或图画形式直观地表达认识对象的特征。可见，物理模型中要么有“实物”，如橡皮泥、纸板、铁丝等废旧材料，要么有“图画”，如人教版必修一第42页图3-2“细胞间信息交流的方式举例”。

3.数学模型

用适当的数学形式来描述事物的性质即为建立数学模型。如：表格、曲线图、公式等。

二、三种模型在课堂中的渗透举例

1.物理模型在课堂中的建构

以《细胞中的核酸》一节为例。本节知识看起来不难掌握，但对初学生物的同学尤其是还没有学过有机化学的同学来说，却总感觉很凌乱，甚至到了高三第一轮复习时还分不清DNA、RNA的特点和区别。笔者在本课中以科学史为主线，将建模思想融入课堂，收到了不错的效果。

笔者先展示几段资料。

资料一：1868年，科学家分离出一种富含N、P元素的化合物，因为其来源于细胞核，所以称之为核素(nuclein)。后来改名核酸。

资料二：核酸的相对分子质量一般是几十万至几百万。

资料三：科学家尝试将核酸水解，提取到糖、磷酸、含氮碱基三种物质。随后又发现，这其中的糖比六碳糖少了一个碳原子。

三段资料给出后，请学生分析回答核酸可能是如何形成的。学生联系蛋白质的知识，基本能回答出核酸由一个一个更小的单位构成，而这个更小的单位含三种物质：磷酸、含氮碱基、五碳糖。随后笔者给出圆圈表示磷酸、方框表示碱基、五边形表示五碳糖，展示科学家的研究成果——核苷酸的构成。继续展示资料四：科学家最初把核酸里的糖称为核糖。之后不久他又发现有些核糖里少一个氧原子，为表示区别，于是就把它们叫脱氧核糖。然后继续请同学们思考：有几种核苷酸？区别在哪里？并尝试画出来。再次展示资料五：人们随后研究发现了5种碱基，但是胸腺嘧啶(T)只能与脱氧核糖连接，尿嘧啶(U)则只能与核糖核苷酸连接，而腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胞嘧啶(C)与两种五碳糖均能连接，请尝试写出DNA和RNA的类型。学生不难建立相关模型。(如图一)

图一 两类核苷酸模型

2.数学模型在课堂中的渗透

以《物质跨膜运输的方式》为例。本节中，影响物质跨膜运输的因素是教学的难点。笔者先请同学分析影响自由扩散的因素，学生很容易回答出是“浓度差”，并能迅速建立如图二数学模型。随后再请同学们分析如果是协助扩散，随被运输的物质浓度的增加，运输速率能一直增加吗？如果不能，影响因素是什么？如何体现在图中？学生经过思索后，较容易画出如图三的模型。紧接着，笔者继续设疑：图三能否用来表示主动运输呢？如果可以，则限制因素是什么？

学生以小组的形式讨论，最后得出该图是可以表示主动运输的，但是限制因素有两个：载体和能量。

3.概念模型在课堂中的渗透

画概念图是建立概念模型的非常好的形式。在一个知识点结束后，笔者经常会请同学们画出知识间的联系。而这种做法，在高三总复习时非常有效。学生经常画概念图，就不会总觉得生物知识太零散，容易遗忘了。

三、建模的反思

建模法在课堂中的渗透可以使得课堂更具有逻辑性，更加吸引学生的注意力，也使得课堂有了更多的探究性；同时，对学生来说，建模需要学生不停地思考，坚持下来则有助于学生养成思考的好习惯。建模法在许多课堂中均可应用，有的课堂可能更适合建构物理模型，有的可能数学思维更突出，也有的适合用概念模型建构知识框架。总之，当老师在备课中不断思索和尝试时，总能找到更合适的建模方法。