浅谈高中生物模型构建的基本原则

刘祥

【摘要】从简单的实例入手，引导学生清楚生物模型构建应遵循的基本原则。

【关键词】模型构建的原则  教学案例

【中图分类号】G633.91 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2019）18-0170-01

在科学认识活动中，模型是主体与客体之间的一种特殊的中介。一方面，模型是用来研究客体的工具或手段，另一方面，模型又是客体的替身，是主体进行研究的直接对象。所以，模型具有工具性与对象性双重性质。

这里我们从三个方面来讨论建立模型的方法论原则。

1.相似性与简单性相统一的原则

建立模型的过程，也就是对原型客体进行科学抽象的过程。所谓科学的抽象，是指按照所要研究问题的性质和目的，使模型与原型具有本质上的相似性，也就是说，要在基本的主要的方面具有相似性。具体说来，首先要尽可能周密地对原型进行具体分析，分清主次;然后，要敢于和善于撇开那些次要因素、次要矛盾，突出主要因素、主要矛盾，舍末求本，才能抓住本质性和关键性的东西。

从简单性来说，就是要化繁为简、化难为易，使复杂事物有可能通过比较简单的模型来进行研究。

2.可验证性的原则

模型具有与原型的相似性，但是是否是本质上的相似性呢？模型具有简单性，但是是否是合理的简单性呢？这些都是需要加以验证的。一般说来，只要模型具有可操作性，就有具体的操作过程，并能取得具体的研究结果，这结果是可以与实际进行对照和比较的，因而就是可检验的。如果通过检验发现了模型的缺陷，就要对模型进行修改，甚至代之以新的模型;如果模型经受了检验，还需要进而从理论上论证其科学性，使之更加完善。

3.多种知识和方法的综合运用原则

建立模型、运用模型和检验模型，都没有刻板的程序和固定的方法，需要综合地、灵活地使用多种多样的知识和方法，充分发挥想象力，善于联想和类比，也必须充分发挥科学抽象和逻辑推理的力量，进行认真的归纳和演绎，进行科学的分析和综合。总之，要使经验方法与理论方法结合，逻辑思维与非逻辑思维并用。科学模型凝结着经验、思維、知识、方法和技巧，是智慧与勤奋的结晶。

4.“减数分裂”教学案例分析

4.1教学目的（略）

4.2教学策略

“减数分裂”为人教版高中生物《遗传与变异》模块中第二章的教学内容。由于减数分裂是微观、动态、连续变化的过程，给准确认知带来困难，因此成为教学的难点。为了突破教学难点，教师应考虑在学生已有知识（如有丝分裂）的基础上，精心设计将微观变为宏观的教学活动。总体思路是：根据高中生物教学中“模型构建”的重要作用，充分利用教材和生产生活中的实例，引导学生从教材或生活中提炼出问题;然后让全体学生亲自动手来“构建模型”，并且归纳总结，引导学生在解决问题的过程中学习。

4.3 教学片段

4.3.1概念模型构建——建立减数分裂中染色体变化的模型

（1）制作“同源染色体”（物理模型），概念教学难点得以突破。学生两人一组，利用教师提供的红黄色橡皮泥制作出已复制的同源染色体一对。请学生在白纸上展示作品，并进行介绍。结果发现，有的小组不理解颜色所代表的含义，有的不明白长短为什么必须一致。趁此机会，让学生仔细观察、思考讨论，在争鸣中更加直观地对“联会”、“同源染色体”两个概念形成正确的认知。

（2）指导学生构建一个有丝分裂染色体数目和行为变化的模型。

（3）引导学生边讨论边利用模型完成自己猜想的配子形成过程。期待学生经过思考和实践理解只有在染色体复制一次细胞连续分裂两次的情况下，才能产生如图所示的配子。明确这是一种使细胞中染色体数目减半的新的细胞分裂方式。

（4）教师继续引导学生再次仔细观察题图中配子染色体组成的特点，然后请学生利用模型说明如何能形成如图所示的配子细胞。请学生尝试归纳形成配子的细胞分裂（减数分裂）的过程与特点。

（5）与此同时，通过讨论总结，抽象出减数分裂过程中染色体变化的本质特征。

（6）利用教材中的哺乳动物精子（已有模型）的形成图解，帮助学生构建完整的“减数分裂”的概念。小组合作，利用制作的“同源染色体”演示“减数分裂”各时期图解。

（7）6-8个小组合作，构建一个减数分裂染色体的变化的实物模型。

（8）观察书中“哺乳动物卵细胞形成图解”，利用模型对精子形成过程和卵细胞形成过程进行比较。

4.3.2减数分裂过程中的数学模型构建

（1）师生共同探究完成减数分裂中染色体数、姐妹染色单体、DNA分子数、同源染色体对数在各个时期的数目变化。

（2）根据数据绘制出以时间为横轴，以各种物质分子数量为纵轴的二维坐标柱状图或曲线图，构建出减数分裂中染色体、DNA的数目变化曲线的数学模型。（现以曲线图为例，如图1-1所示：）

4.3.3模型运用

若有两对等位基因，且符合孟德尔的自由组合定律，在减数分裂中等位基因是如何分离的？非等位基因又如何自由组合？请设计和制作具有两对同源染色体的减数分裂过程模型，标出两对等位基因在染色体的位置，并模拟非等位基因随非同源染色体自由组合的情况。

4.4课后反思

本教学设计调整了教材中的教学顺序，将“模型构建”活动提前，使学生在已有知识（有丝分裂）的基础上，通过自己的探究体会减数分裂与有丝分裂的不同;形成对减数分裂过程中染色体数目和行为变化的直观印象。虽然教师的组织教学难度加大，但只要尊重学生的认知规律，营造民主活泼的探究氛围，精心设计各教学细节，一定能取得意想不到的效果。

参考文献：

[1]彭娟.高中生物模型构建教学的理论和实践研究[D].长沙：湖南师范大学，2008：23-24