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生物学教学设计与实践:模型构建及分类

【摘要】:哈里森和揣古斯特于2000年将模型分类为尺度模型、类比模型、图像和符号模型、数学模型、理论模型、示意图、图表和表格、概念——过程模型等。人教版高中生物教材必修一《分子与细胞》中正式提出模型建构,位于第三章第三节“细胞核——系统的控制中心”。《生物学课程标准》中设定的物理模型建构活动主要有:①尝试制作真核细胞三维结构模型。《生物学课程标准》中设定的概念模型建构活动主要有:建立血糖调节的模型等。

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,这种描述可以是定性的,也可以是定量的。通过模型,抓住事实的最主要的特征和功能,以简化的形式去再现原型的各种复杂结构和功能。《美国国家科学标准》指出:模型是与认知对象(事物实体)所对应的具有解释功能、描述功能、预测功能的试探性体系,能帮助了解事物的运作方式,包括物理物体、思维构造物、数学方程式和计算机模拟。哈里森和揣古斯特于2000年将模型分类为尺度模型、类比模型、图像和符号模型、数学模型、理论模型、示意图、图表和表格、概念——过程模型等。人教版高中生物教材必修一《分子与细胞》中正式提出模型建构,位于第三章第三节“细胞核——系统的控制中心”。人教版生物教材把建构的模型分为物理模型、概念模型和数学模型等。

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,是根据相似性原理或某些潜在的规则,将客观的事物或生物体结构按照一定的比例进行相应的放大和缩小。《生物学课程标准》中设定的物理模型建构活动主要有:①尝试制作真核细胞三维结构模型。②模拟减数分裂过程中染色体的变化。③制作或绘制的DNA分子双螺旋结构模型、建立血糖调节的模型等。

概念模型是指以文字表述加上指示性箭头来抽象概括出事物本质特征的模型,概念模型可以表现出概念间的联系和概念间的层级关系,使复杂的现象和事实变得简约浓缩和富有逻辑关联,在高中生物复习课中会较多使用并且效果显著。《生物学课程标准》中设定的概念模型建构活动主要有:建立血糖调节的模型等。在人教版教材中还可以进行概念模型教学的有:①光合作用和呼吸作用过程。②中心法则。③有丝分裂和减数分裂过程。④体液免疫和细胞免疫过程。⑤生态系统的能量流动和物质循环。⑥达尔文自然选择学说。⑦分泌蛋白的合成、加工和分泌。⑧人体细胞与外界的物质交换等。[3](www.chuimin.cn)

数学模型是指运用恰当的数学工具,如公式、符号、曲线、表格、函数、方程等来描述一个系统或它的性质的数学形式。高中生物教学中最常使用的数学模型为数学曲线。《生物学课程标准》中设定的数学模型建构活动主要有:种群数量的增长。在人教版教材中还可以进行概念模型教学的有:①酶活性随外界条件的变化曲线。②有丝分裂和减数分类过程中染色体和DNA含量变化曲线。③同一植物不同器官对生长素浓度的反应曲线。④自交中基因频率的计算。⑤种群基因频率的变化等。