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摘 要：生物學中有一核心任務(wù)就是培養(yǎng)學生的思維能力和創(chuàng)新意識。而巧構(gòu)模型是解決生物學問題的一種重要方法，更是培養(yǎng)學生創(chuàng)造思維的一個重要途徑。本文結(jié)合自己的學習和教學經(jīng)驗就對模型的含義、模型在生物學中的應用及模型的作用談?wù)勛约旱囊稽c體會。

關(guān)鍵詞：模型 數(shù)學模型 模型方法生物學 

正如課程標準中所指出的“領(lǐng)悟系統(tǒng)分析、建立數(shù)學模型等科學方法及其在科學研究中的應用”，對于發(fā)展科學探究能力至關(guān)重要。建立數(shù)學模型是生態(tài)學研究的重要方法，“具體內(nèi)容標準”中要求學生“嘗試建立數(shù)學模型解釋種群數(shù)量變化”。這些要求不僅符合生物學本身發(fā)展的要求，也是社會發(fā)展的需要。因為我們的生物學教學不僅要使學生獲得新的知識而且要提高學生的思維能力，從而形成良好的思維品質(zhì)，造就一代具有探索新知識、新方法的創(chuàng)造性思維能力的新人。

一、模型的含義及特點

模型是人們?yōu)榱四撤N特定目的而對認識對象所做的一種簡化的概括性描述，這種描述可以是定性的，也可以是定量的；有的借助于具體的實物或其他形象化的手段，有的則通過抽象的形式來表達。

模型方法是指人們?yōu)榱苏J識自然界中某一復雜的對象（如非常龐大的太陽系或非常微小的細胞），或事物發(fā)生的過程、規(guī)律等，用形象化的具體實物或抽象的語言文字、圖表、數(shù)學公式等對認識對象進行模擬或簡化描述的一種方法。

模型具有3個基本特點：①對實際對象的模仿和抽象；②組成體現(xiàn)認識對象系統(tǒng)中的主要因素：③反映主要因素之間的關(guān)系。

二、模型的常見種類

模型的種類有很多，一般所說的模型主要有物理模型、數(shù)學模型、概念模型模擬模型等。以實物或圖畫形式直觀地表達認識對象的特征，這種模型就是物理模型。如細胞立體結(jié)構(gòu)圖，細胞膜結(jié)構(gòu)的實物模型，沃森和克里克制作的著名的DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，它們形象而概括地反映了所有結(jié)構(gòu)的共同特征。用手電筒光照射旋轉(zhuǎn)的乒乓球以演示地球上的晝夜交替，建立有絲分裂和減數(shù)分裂中染色體變化的動態(tài)過程等就是一種動態(tài)的物理模型，讓學生感受到這些過程的動態(tài)性和連續(xù)性，突出了探究性學習，有利于學生知識的構(gòu)建。所謂概念模型是對認識對象系統(tǒng)的一種簡化的定性描述，用于表示系統(tǒng)組成和相互關(guān)系。如用光合作用圖解描述光合作用的主要反應過程就是概念模型�！敖�立血糖調(diào)節(jié)模型”的活動，可以幫助學生進一步練習建立物理模型和概念模型的方法（側(cè)重在概念模型）。所謂數(shù)學模型，就是對現(xiàn)實原型為了某種目的而作的抽象、簡化的數(shù)學結(jié)構(gòu)，它是使用數(shù)學符號、數(shù)學式子及數(shù)量關(guān)系對原型作的一種簡化而本質(zhì)的刻畫，比如方程、曲線、函數(shù)、不等式等概念都是從客觀事物的某種數(shù)量關(guān)系或空間形式中抽象出來的數(shù)學模型。如用N t=N0入t表示種群的“J”型增長，種群的“S”型增長，孟德爾遺傳定律等就是一種數(shù)學模型。所謂模擬模型就是用便于控制的一組條件來代表真實事物特征，通過模仿性試驗來了解實體的規(guī)律。如比較著名的是生命起源研究裝置和生物圈Ⅱ號及碳循環(huán)模型就是模擬模型。

三、數(shù)學模型的應用舉例

數(shù)學方法的介入，使我們對大自然有了更多的認識。數(shù)學方法并非是近年來才出現(xiàn)的新方法：在科學史上，牛頓等很多偉大的科學家都是建立和應用數(shù)學模型的大師，他們將各個不同的科學領(lǐng)域同數(shù)學有機地結(jié)合起來，在不同的學科中取得了巨大的成就。如力學中的牛頓定律、電磁學中的麥克斯韋方程、化學中門捷列夫周期表、生物學中孟德爾遺傳定律等，都是經(jīng)典的應用數(shù)學模型的光輝范例。在當代，由于計算機的運用，數(shù)學模型在生態(tài)、地質(zhì)、航空等方面有了更加廣泛和深入的運用。數(shù)學模型在生物學中也越來越表現(xiàn)出強大的生命力，它通過建立可以表述生命系統(tǒng)發(fā)展狀況等數(shù)學系統(tǒng)，對生命形象進行量化，以數(shù)量關(guān)系描述生命現(xiàn)象，再運用邏輯推理、求解和運算等達到對生命現(xiàn)象進行研究的目的。數(shù)學模型通常以數(shù)學關(guān)系式的形式表示出來，并配以曲線圖、表格等形式。如酶促反應的反應速率、酶活性的變化、孟德爾雜交實驗的“3∶1”和“9∶3∶3∶1”等等。

其模型的構(gòu)建過程包括：

（1）分析問題，了解問題的實際背景知識，挖掘問題中的隱藏條件；

（2）假設(shè)簡化，根據(jù)問題的特征和目的，對問題進行簡化，并用精確的數(shù)學語言進行描述；

（3）建立模型，在假設(shè)的基礎(chǔ)上，利用適當?shù)臄?shù)學工具、數(shù)學知識來刻畫變量之間的數(shù)量關(guān)系，建立其相應的數(shù)學結(jié)構(gòu)；

（4）求解并檢驗模型，對模型進行求解，并將模型結(jié)果與實際情形相比較，以此來驗證模型的準確性。

在教學過程中，要利用模型的建構(gòu)過程引導學生探究，如教科書對孟德爾分離定律的描述，詳盡地層現(xiàn)了“3：1”這一數(shù)學模型的建構(gòu)過程。教師在教學時，不應僅僅停留在教給學生“3：1”的數(shù)學結(jié)論，而要詳細地演繹這個數(shù)學模型的推導過程。這是一個現(xiàn)象—假設(shè)（數(shù)學模型的初步構(gòu)建）—實踐驗證—結(jié)論（數(shù)學模型的確立）的過程。孟德爾在種植豌豆的過程中，經(jīng)過數(shù)理統(tǒng)計，形成了“3：1”的數(shù)學模型，并在理論上進行推導，來解釋這一模型。而后，通過再次種植豌豆，有目的地檢驗模型，最終確立了模型。這是一個嚴密的科學建模過程。又如高二生物必修3《種群數(shù)量變化》一節(jié)中，要學生學習建構(gòu)種群增長模型的方法，嘗試建構(gòu)種群增長的數(shù)學模型并用數(shù)學模型解釋種群增長數(shù)量的變化。教材中結(jié)合“問題探討”的素材，介紹了建立數(shù)學模型的一般步驟。

研究實例                           研究方法

在教學中，教師還應適當加以展開，豐富其內(nèi)涵。例如，第一步觀察研究對象是為了發(fā)現(xiàn)問題，探索規(guī)律，“細菌每20分鐘就分裂一次”便是通過大量觀察和實驗得出的規(guī)律。這是建立數(shù)學模型的基礎(chǔ)，在這一基礎(chǔ)上運用數(shù)學方法將生物學問題轉(zhuǎn)化為數(shù)學問題。生命現(xiàn)象和規(guī)律往往不是數(shù)學化的，這就需要善于從具體現(xiàn)象中抓住其數(shù)學本質(zhì)。第二步合理提出假設(shè)是數(shù)學模型成立的前提條件，假設(shè)不同，所建立的數(shù)學模型也不相同。第三步是要運用數(shù)學語言進行表達，即數(shù)學模型的表達形式。需要指出的是，當呈現(xiàn)為某種數(shù)學模型時，教師一定要讓學生認識到數(shù)學模型所蘊含的生物學意義，要避免離開生物學討論數(shù)學的傾向。第四步是對模型進行檢驗和修正，這在科學研究中是必不可少的步驟。在理想狀態(tài)下細菌種群數(shù)量增長的數(shù)學模型是比較簡單的，而生物學中大量現(xiàn)象與規(guī)律是極為復雜的，存在著許多不確定因素和例外的現(xiàn)象，需要通過大量實驗或觀察，對模型進行檢驗和修正。在上述以細菌在理想狀態(tài)下種群增長為例的教學中，已經(jīng)交代了“種群增長的J型曲線”。因此，可以通過列舉事例，引到“J型增長的數(shù)學模型”上來。

教師應對數(shù)學模型及其教育價值有一個基本的認識。數(shù)學模型是聯(lián)系實際問題與數(shù)學的橋梁，具有解釋、判斷、預測等重要功能，在科學研究中，數(shù)學模型是發(fā)現(xiàn)問題、解決問題和探索新規(guī)律的有效途徑之一。引導學生建構(gòu)數(shù)學模型，有利于培養(yǎng)學生透過現(xiàn)象揭示本質(zhì)的洞察能力；同時，通過科學與數(shù)學的整合，有利于培養(yǎng)學生簡約、嚴密的思維品質(zhì)。

四、模型的作用

1、促進學生認知水平的發(fā)展　

將學生的認知水平逐步從具體向抽象過渡,抓住原型的本質(zhì)特征,對原型進行抽象,把復雜的原型客體加以簡化和純化,并對抽象的假設(shè)或命題進行邏輯轉(zhuǎn)換,以構(gòu)建一個能反映原型本質(zhì)聯(lián)系的模型。這一過程當然離不開從具體到抽象的過渡訓練,而這種既能聯(lián)系具體,又能聯(lián)系抽象的性質(zhì),正是模型所特有的。

2、使學生更好地掌握科學知識　

模型方法的特點及其重要性,決定了模型在促進學習生物學知識過程中的重要作用。(1)模型是學生學習科學知識的重要手段,學生掌握了模型方法能更透徹地理解科學知識。(2)模型方法作為思維方法和行為方式,蘊涵著很高的認知價值,學生一旦將模型方法內(nèi)化為自己的認知圖式,就能獲得認知水平的躍進。(3)模型方法教育有助于培養(yǎng)學生的創(chuàng)造性思維能力。

3、培養(yǎng)學生的研究能力　

模型的建立要根據(jù)研究的任務(wù)、目的抽象出被研究對象的本質(zhì)特征,舍去許多次要的細節(jié)和非本質(zhì)的屬性,把要研究的現(xiàn)象、問題從紛繁復雜的交錯關(guān)系中明確、清晰地顯示出來,使問題得以簡化和明確化,并制訂出解決問題的程序,從而充分地發(fā)揮思維的能動作用,達到認識原型的目的。

4、能培養(yǎng)學生的科學精神　

科學精神與科學知識、科學方法一樣,均屬科學素質(zhì)的基本要素,模型教育對于學生科學精神的培養(yǎng)尤為重要。(1)有利于培養(yǎng)學生的科學態(tài)度和科學作風。(2)激發(fā)并產(chǎn)生良好的學習動機。模型教育不僅可使學生體驗到理論的作用,而且會使他們產(chǎn)生躍躍欲試的興趣,并使他們對探究活動成功后的喜悅感、自豪感產(chǎn)生穩(wěn)定的需要,形成穩(wěn)定的學習興趣,進而轉(zhuǎn)化為良好的學習動機。(3)能促進辯證唯物主義思想教育。

總之,模型及其方法本身就是一種科學方法，建立模型在高中生物研究中是很重要的方法和能力。對學生進行模型方法教育,就是要讓學生置身于探索生物學現(xiàn)象、發(fā)現(xiàn)生命規(guī)律的活動中,在建立模型的過程中學會觀察和統(tǒng)計的方法、實驗的方法、歸納與演繹的方法、假設(shè)的方法、近似的方法等。這樣,學生就會主動地去思考、探索,順著科學的思路和方法去感知、去思索,在不知不覺中,就領(lǐng)略到生物學知識的真諦。多年的實踐證明: 教師在生物教學中運用模型方法，不僅便于分析和解決有關(guān)生物學問題，又能有效提高學生的生物科學素質(zhì),并能帶動、整合其他生物科學方法教育的實施。 

參考文獻：

1、《成才之路》（成才之路雜志社主編，2008年2月）

2、《成才之路》（成才之路雜志社主編，2008年3月）

3、《生物學教學》（華東師范大學主編，2006年8月）

4、《生物學教學》（華東師范大學主編，2008年2月）

5、《中學生物學》（南京師范大學主編，2007年7月）

6、《中學生物教學》（陜西師范大學主編，2006年12月）

7、《生物3穩(wěn)態(tài)與環(huán)境教師教學用書》(課程教材研究所等編著，人民教育出版社，2007年1月第2版)

8、《生物1分子與細胞》(課程教材研究所等編著，人民教育出版社，2004年5月第1版)