《普通高中生物課程標準》明確指出：了解建立模型等科學方法及其在科學研究中的應用，培養(yǎng)學生的建模思維和建模能力。獲得生物學的基本事實、概念、原理、規(guī)律、模型等方面的基礎知識。
　　由此可見，模型教學在高中生物新課程標準中被提到較高的高度，建模能力被認為是將來學生從事科學研究的必備能力。所以模型方法實施的研究不僅符合新課程標準的要求，也是教師適應新課程改革的必需。中學生物學的教學應努力將模型方法應用于課堂教學之中，以提高學生的科學素養(yǎng)和科學探究能力。
　　
　　一、理論依據
　　
　　構建模型的思想在教育領域的運用并不陌生。在皮亞杰和早期布魯納的思想中已經有了建構的思想，但相對而言，他們的認知學習觀主要在于解釋如何使客觀的知識結構通過個體與之交換作用而內化為認知結構。美國視聽教育家戴爾1946年寫了一本書叫《視聽教學法》，其中提出了“經驗之塔”的理論，對經驗是怎樣得來的做了描述，認為經驗有的是直接方式、有的是間接方式得來的。各種經驗，大致可根據抽象程度分為三大類(抽象、觀察和做的經驗)、十個層次，如圖所示：
　　
　　在十個層次中，設計的經驗是指通過模型、標本等學習間接材料獲得的經驗。模型、標本等是通過人工設計、仿造的事物，都與真實事物的大小和復雜程度有所不同，但在教學上的應用比真實事物更易于領會。從經驗之塔可以看出，寶塔最底層的經驗最具體，越往上升則越抽象。教育教學應從具體經驗下手，逐步上升到抽象，有效的學習之路就應該先充滿具體經驗。目前我們教育教學最大的失敗在于使學生記住許多普通法則和概念時，沒有具體經驗作它們的支柱，學生對這些法則和概念的理解只能是抽象的，不具體的。因此，要充分理解概念、定理等，最好從做的經驗開始。模型構建是做的經驗，通過模型構建，我們再去理解概念、定理等就容易多了。
　　
　　二、在生物教學中進行模型建構教學研究的原因
　　
　　從戴爾的經驗之塔可以看出，模型建構更加符合中學生的認知實際。通過動手操作，不但可以獲得做的經驗。而且還可以將之總結運用，上升到抽象的經驗，并推廣運用，從而使我們的教學上升到一個新的臺階。模型可使研究對象直觀化、簡約化，使之便于研究；又可以簡略地描述研究成果，使之便于理解和傳播；還可以用于計算、推導，延伸觀察和實驗結論等。因此，應充分地利用模型資源，使抽象的內容具體化，引導學生進行探究。
　　生物新課程教材中，不少地方運用了模型建構的原理或方法介紹了有關生物學知識，如概念圖、概率計算、樣方調查、細胞模型、DNA的雙螺旋結構等等，甚至在生物新課程教材中有一個專門的知識鏈接就是模型建構。中學生物學中的基本概念、規(guī)律相當多，許多生物學術語概念所反映的原形都是我們用肉眼無法觀察到的或實際操作時費時費力或以目前條件根本無法達到的，因此模型建構教學將更有助于學生體驗概念的形成和基本規(guī)律的探究過程，從而逐步將所學新知識構建成完整的知識體系，使得整個學習過程更加高效。
　　模型建構教學旨在貫徹提高學生的生物科學素養(yǎng)，面向全體學生，倡導探究性學習，注重與現實生活的聯系等新課程基本理念。注重以學生為主體，強調將認知及反思過程還給學生，將參與探究的機會還給學生，將培養(yǎng)主動獲取新知識的能力、批判性思維的能力、分析和解決問題的能力以及交流與合作能力的機會還給學生。這種教學能充分調動學生的學習積極性，培養(yǎng)學生的思維探究能力，促進了學生之間的交流和合作。無論是從落實新課程理念的角度，還是從教學的實際效果來看，模型建構教學都不失為一種值得提倡的教學形式。因此加強模型建構研究，用于指導生物新課程內容的教學就有極其重要的價值。
　　
　　三、高中生物教材中常見的模型建構的要求
　　
　　生物模型的形式有很多，高中生物教學中常見的有三種：概念模型、數學模型和物理模型。
　　
　　1.概念模型
　　(1)定義：概念模型是對生物學中某個問題或事物進行描述。概念模型包括：中心概念、內涵、外延。在新課程生物教材中，概念模型通常以概念圖的形式出現，表達概念之間的相互關系，體現知識的網絡構架。通過概念模型的建構，有利于對概念知識的理解和聯系。
　　(2)建構的一般步驟：①理清概念之間關系；②畫出初步關系圖并建立連接；③標明概念之間關系；④修改和完善。
　　(3)新課程教材涉及內容：高中生物新課程教材中涉一及概念的內容非常多，幾乎每一章、每一節(jié)內容都可以用概念圖的形式加以表示，在復習時，還可以將不同章節(jié)的相關內容以概念圖的形式表現出來，以便同學們形成一定的知識網絡，便于對知識的理解和復習。
　　
　　2.數學模型
　　(1)定義：數學模型是用來描述一個系統(tǒng)或它的性質的數學形式；或者說是為了某種目的，用字母、數字及其它數學符號建立起來的等式或不等式。
　　(2)建構的一般步驟：①觀察研究對象，提出問題；②提出模型假設；③根據實驗數據，建構模型；④進一步觀察，修正模型。
　　(3)新課程教材涉及內容：蛋白質的合成分子量和脫水量計算，蛋白質或多肽鏈水解后的某氨基酸數量，DNA的結構中堿基數量及比例計算，DNA分子的復制子代DNA數量、標記DNA比例及所需某種脫氧核苷酸比例，遺傳規(guī)律的比例計算，遺傳病概率計算，減數分裂配子類型計算，基因控制蛋白質合成的脫氧核苷酸、核糖核苷酸、氨基酸數量計算，基因頻率計算，種群密度調查(樣方法、標志重捕法、血球計數板計數等)，種群“J'，型增長，能量流動規(guī)律等。
　　
　　3.物理模型
　　(1)定義：物理模型就是以實物或圖畫形式直觀地表達認識對象的特征。在教材中出現的也有很多，比如細胞的亞顯微結構模型，DNA的雙螺旋結構模型等。
　　(2)建構的一般步驟：①了解建構模型的基本構造；②制作模型建構的基本原件(單位)；③了解各基本原件之間的關系；④按照相互關系連接各基本原件；⑤檢驗與修補。
　　(3)新課程教材涉及內容：生物體結構的模式標本，模擬模型如細胞結構模型、各種組織器官的立體結構模，型、DNA分子雙螺旋結構模型、生物膜鑲嵌模型、減數分裂中染色體變化模型、血糖調節(jié)模型等。
　　
　　四、生物課堂模型建構的合理應用
　　
　　為了更好地把模型建構與生物新課程教學相結合，我們提倡將模型建構與生物學常規(guī)教學有機融合，使之成為生物學教學的有機組成。需要注意以下幾點。
　　
　　1.注意使用的內容
　　由于高中生物新課程教材中關于模型建構的內容比較多(尤其是概念模型)，基于課時的限制，應選擇比較典型的內容給學生在課堂操作。其他一些內容布置給學生課后操作，某一段內容比較多時，還可以分成不同的組別進行操作，然后安排同學演示交流。
　　
　　2.注意使用的時機
　　模型建構內容可以穿插在各節(jié)教學內容中，也可以按照一定的專題進行教學操作，后者比較適用于復習時使用，也可以用于章節(jié)回顧。在教學內容中使用時不要顯得突兀，要注意與其他教學內容有機組合，保證教學效果。
　　
　　3.要充分發(fā)揮學生的主體作用
　　模型建構是為教學服務的，服務的主體是學生，所以模型建構要盡可能放手讓他們自己去操作，從而讓他們的能力得到鍛煉和提高。
　　
　　4.明確需要制作模型的特點
　　無論要制作什么模型，首先要了解這個模型的基本特征、組成單位或基本元素、連接方式、需要條件等(含知識儲備)。這些條件是一定要在課堂建構之前充分準備好的，否則將無法完成模型建構。只有在對所要建構的模型有充分了解的基礎上才能正確建構出模型，保證模型建構的科學性和準確性。
　　
　　5.對照制作步驟進行有序操作
　　不能因時間限制而使模型建構急于求成，而是要按照既定程序按部就班有序進行，每一步該做什么，要仔細檢查，在保證這一步已經準確到位的基礎上再進行下一步驟，這樣建構出來的模型準確性才比較高，才更有說服力。
　　
　　6.注意檢驗和完善
　　模型建構完成后，一定要注意通過課堂實際應用進行檢驗，看其是否有需要修改的地方，若有不夠完善的地方要逐漸加以完善。
　　　
　　五、生物課堂模型建構對學生能力培養(yǎng)的作用
　　
　　1.培養(yǎng)創(chuàng)新能力
　　創(chuàng)新能力是一個人根據當前的知識和經驗，加工、處理并有機遷移或整合，創(chuàng)造出新知識或新技術的能力。生物學上的很多問題，有的可以找出答案，有的沒有定論，但這些問題卻可以讓學生在制作模型時，加深對這些知識的理解，將來去探尋研究一些沒有解決的問題，激發(fā)學生學習生物學的興趣。模型建構的過程，也是學生根據自己所獲取的知識進行創(chuàng)新的過程。因此，在高中生物學教學中應該充分利用模擬實驗及建構模型的機會來培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。
　　
　　2.培養(yǎng)批判性思維能力
　　生物科學發(fā)展中的批判性思維是非常關鍵的，在學習前人遺留給我們的寶貴知識財富時，要勇于質疑，并通過研究使其科學化或加以豐富，在模型建構教學中，可以利用課本中的素材來培養(yǎng)學生的批判性思維能力。
　　
　　3.培養(yǎng)建模思維和建模能力
　　建模思維，是學生所認識到的關于建立模型及進行模擬實驗必需的理論、概念、原則、方法等方面的知識。而建模能力是在建模思想的指導下，綜合建立模型，進行知識或技術創(chuàng)新所必需的知識、理論、技能，最終達到建立模型，完成創(chuàng)新過程的能力。在進行高中生物學教學時應充分利用模擬實驗和建構模型的內容培養(yǎng)學生的建模思維和建模能力。
　　
　　4.培養(yǎng)解決實際問題的能力
　　生命科學與人類生活、生產聯系密切，這類實際問題可以讓學生通過建立模型來理解。因此模型教學有助于培養(yǎng)學生解決實際問題的能力。
　　
　　5.培養(yǎng)搜集信息和處理信息的能力
　　在模型建構過程中，要大量收集和處理信息，搜集和整理資料過程的本身就是培養(yǎng)搜集和處理信息能力的過程。感興趣的學生還可以通過相關鏈接搜集有關現代遺傳學發(fā)展的更多資料，使學生的學習空間更加廣闊。
　　由于建構模型是新課程中新提出的概念，學生對建構模型原理的理解、具體操作過程感到陌生，需要教師在授課過程中善于引導，在使用時應向學生不斷灌輸建模思想，逐步培養(yǎng)學生建模的思想和方法。
　　
　　(責任編輯　楊