新课程标准下的生物模型建构教学案例研究

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1、新课程标准下的生物模型建构教学案例研究――对《减数分裂》一课的模型建构教学的思考广州市第三中学周小洁高中生物课程标准指出：“提高每个高中学生的生物科学素养是本课程标准实施中的核心任务。” 新课程标准对我国的普通中学生物学教育确立了许多现代化的教学目标。由于模型和模型方法在现代生命科学中起着越来越大的作用，是现代高中学生必须了解和应用的重要的科学方法，它不仅对学生学习生物科学有帮助，而且还有助于学生将来进行科学研究、走入社会参加工作，更好地解决生活和工作中的问题。另一方面，这种科学方法的学习和应用，不

2、仅有利于学生形成系统的科学认知观，同时还强化了与其他学科，如数学、物理、化学等学科的内在联系。因此，新课标依据国际科学教育的发展，将模型和模型方法列入了课程目标之一。一、关于模型和模型方法20世纪30年代，贝塔朗菲在提出机体系统论概念的同时，主张用数学和模型方法研究生命现象。（一）模型的内涵与分类所谓“模型”，就是模拟所要研究事物原型的结构形态或运动形态，是事物原型的某个表征和体现，同时又是事物原型的抽象和概括。它不再包括原型的全部特征，但能描述原型的本质特征。模型一般可分为物理模型和数学模型两大类

3、。物理模型就是根据相似原理，把真实事物按比例大小放大或缩小制成的模型，其状态变量和原事物基本相同，可以模拟客观事物的某些功能和性质。物理模型可分为物质模型和思想模型。生物学中物质模型有实物模型和模拟模型，如生物体结构的模式标本；而细胞结构模式图、减数分裂图解等则属于模拟模型。思想模型是事物在人们思想中的理想化反映，是物质模型在思维中的延伸。根据构建模型的思想方法的不同，又可以分为两类：一类是以形象化方法(或称为意象思维方法）构建的具象模型，它是人们在思维中通过对生物原型的简化和纯化而构思出来的，具象

4、模型具有一定的形态结构特征。如分子双螺旋结构、生物膜液态镶嵌模型等。它能使研究对象直观化，既可以促进研究，又可以简略描述研究成果，使之便于理解和传播。另一类是以理想化方法(或称抽象思维方法)构建的模型，是人们抽象出生物原型某方面的本质属性而构思出来的，例如，呼吸作用过程图解、光合作用过程图解等过程理想模型，食物链和食物网等系统理想模型。实物模型模型物理模型物质模型模拟模型思想模型数学模型具象模型理想模型静态模型动态模型数学模型就是对于一个特定的事物为了一个特定目标，根据特有的内在规律，做出一些必要的

5、简化假设，运用适当的数学工具，得到的一个数学结构。数学结构可以是数学公式，算法、表格、图示等。如果其变量中不含时间因素，则为静态模型；如与时间有关，则为动态模型。不论是物理模型还是数学模型，都能够使研究对象直观化和简化，同时还可以简略描述研究成果，使之便于理解和传播。生物学是研究自然界中生命运动最基本、最普遍的规律以及生物体的结构，自然界生物种类繁多、运动错综复杂，几乎每个具体的问题都要涉及到许多因素。通过建构模型能够排除非本质因素的干扰，舍弃次要因素和无关因素，突出反映事物的本质特征，从而使生命现

6、象或过程得到简化、纯化和理想化，因此，在生物课堂教学中适当利用模型往往能够达到事半功倍的教学效果。（二）模型方法模型方法是通过构建模型来研究、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。在现代生物科学研究中，模型方法被广泛运用，其中DNA双螺旋结构模型的成功就是一个范例。在生物科学学习中，模型提供观念和印象。认知心理学认为，人的知识经验既包括概念系统，又包括表象，前者有概念、原理、规律、理论。后者的成分包含观念和印象。当代不少学者都主张把表象看作是一种符号要素，与语言等其他符号要素一

7、样具有抽象、概括、组合和再组合的功能，因而能构成思维的操作，所以模型提供的观念和印象，不仅是学生进一步获取系统知识的条件，而且是学生认知结构的组成部分。正因为如此，美国《国家科学教育标准》把模型和科学事实、概念、原理、理论并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。我国的《新课程标准》也非常重视模型和模型方法。二、新课标教材（人教版）有关模型建构的内容新课程标准确定的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，尤为重视科学探究能力的培养。领悟和运用科

8、学方法，对于发展科学探究能力至关重要。教材上有关模型建构的活动能有效地驱动学生针对现实的事物或现象提出问题的活动；驱动学生积极主动地进行观察和实验等收集事实证据的活动；驱动学生提出和求证假说以及做出解释等积极构建知识的活动；通过交流甚至辩论，使学生得以评判自己和他人的解释，不仅能拓展自己对知识的理解，而且提高质疑、推理和批判性地思考科学现象的能力。整个新课标教材（人教版）共安排了4个模型建构的内容，具体如下：所属模块所属章节模型建构内容《分子与细胞》第三章第三节尝试制