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模型是人们为特定目的对物体的简化概括描述，可以是定性的或定量的；有些使用特定的物理或其他形象手段，有些以抽象的形式表达。建立模型的方法是高中生物课程标准对学生的能力要求。高中生物课程模型建设活动的主要价值是让学生通过尝试建立模型，体验建立模型中的思维过程，理解模型方法，获得或巩固相关的生物学概念。以下结合教科书，讨论了物理、概念和数学模型的构建。

 

一、物理模型的构造

 

这就是物理模型，它以物理或图片的形式直接表达被识别对象的特征。教科书中最著名的是沃森和克里克构建的DNA分子双螺旋结构模型。

 

（1）实物物理模型的构建激活了抽象知识

 

为了建立细胞膜模型，教科书没有指定具体的材料设备和详细的活动步骤，为学生提供了充分发挥创造潜力的空间，也为教师的创新教学提供了机会。在学习了相关内容后，作者安排了一组6名学生。在学生制作的模型中，有各种各样的细胞膜材料，如塑料袋、纱布、弹性布等。学生可以使用废弃的可乐瓶瓶口来制作细胞膜，以突出细胞的三维效果。通过第一次模型建设，充分发挥学生的热情和创造力，根据自己的想法，独立合作，掌握细胞膜模型的科学、环保、准确原则，了解细胞结构和功能特点，更好地掌握生物膜的流动镶嵌模型。

 

（2）图像物理模型的构建提高了图像识别能力

 

以图形形式构建物理模型相当普遍，如呼吸和光合作用、各种细胞结构的静态模型、人体细胞与外部环境的物质交换模型等。通过多种模型的构建，学生养成了一种思维习惯，在抽象的结构或过程中，他们会尝试使用简单的图片来帮助理解和思考。此外，在高中生物学中，图形识别能力非常重要。图表是生物科学研究成果的一种重要表现形式，因此在生物学高考中注重考察学生阅读、识别、分析和绘画的能力。通常在学习中养成构建图形的习惯后，对图形问题的解释也会更加自信。

 

二、构建概念模型

 

概念模型是指用文字表达抽象概括事物本质特征的模型。构建概念模型有利于对知识体系的综合理解

 

（1）构建概念模型，整合零碎知识

 

引导学生构建模型，整合相关内容，使零碎的知识系统化，有利于学生加工、理解、存储单元、模块知识，全面系统地掌握和记忆知识点，有利于学生形成完整、清晰、系统、科学的知识体系，也促进学生感知、记忆、想象力的发展。通过构建概念模型，学生可以更系统地掌握内部环境的成分和物理化学性质、蛋白质分泌的合成运输、加工和分泌。

 

（2）构建概念模型，简化复杂知识

 

血糖调节是一个重要的知识点，与人体健康密切相关，但这一内容既“看不见、摸不着”，又极其复杂。因此，教材中安排了“建立血糖调节模型”活动，旨在引导学生更好地了解人体血糖调节过程，了解激素如何调节生活活动，引导学生初步了解构建概念模型的基本方法和意义。目前看到的很多教学设计和案例，大部分都把重点放在模拟活动上。事实上，在模拟活动之后，根据活动中的经验，构建图解概念模型是活动的重点。在血糖调节课上，笔者介绍了胰岛、胰岛A细胞、胰岛B细胞及其分泌的激素和作用，并通过模型构建了解了“胰岛素和胰高血糖素调节血糖平衡的过程”。请一组学生使用预先完成的“糖卡、胰岛素卡、胰高血糖卡”示范，然后班级小组活动，探讨饭后半小时和运动时身体如何恢复正常血糖水平，并用卡片进行演示。通过构建动态物理模型，学生根据活动中的经验构建图形概念模型，通过各组代表的交流，最终总结如图4所示。通过模拟构建，学生对血糖的调节有了更深的了解。利用这一概念模型，学生们学会了分析一些涉及血糖变化的生理现象。通过构建概念模型，简化复杂的生理过程，不仅有利于记忆，而且培养分析、综合、总结的能力，学会整理看似复杂的知识，找到相关知识的联系，提高灵活运用知识的能力

 

（3）数学模型的构建

 

数学模型是根据具体情况抽象数学规律，并以公式或图表的形式表达出来的。在科学研究中，数学模型是发现问题、解决问题、探索新规律的有效途径。引导学生构建数学模型，有利于培养学生通过现象揭示本质的洞察力。同时，通过科学与数学的融合，有利于培养学生简单严谨的思维素质。

 

(4)构建数字W模型，辨析易混知识

 

高中生物学有很多概念，学生很容易混淆。使用适当的数学模型可以帮助学生澄清这个概念。例如，DNA复制所需的自由脱氧核苷酸数与第n次复制所需的自由脱氧核苷酸数之间的差异，学生们经常感到困惑。在课堂上，通过图形分析，师生共同构建了一个数学模型：N次复制所需的自由脱氧核苷酸数=（2n-1）m(注:m为DNA分子所含的脱氧核苷酸数和第n次复制所需的自由脱氧核苷酸数=2n-1m，问题立即迎刃而解。

 

（5）构建数学模型，解决重点难点

 

丝分裂和减数分裂都是微观变化。虽然我们经常使用flash动态显示整个过程，但学生总是很难理解染色体和DNA的变化规律。当学习丝分裂时，作者首先引导学生构建表格式数学模型，然后转化为直观的坐标曲线，最后让学生将染色体和DNA变化曲线集成在坐标图上，让学生总结比较，掌握染色体和DNA变化规律的特点和差异，以解决困难。学习减数分裂也是如此。为了让学生更好地理解有丝分裂和减数分裂过程中染色体和DNA变化的区别，作者还设计了这样一个问题情况：精原细胞减数分裂后产生的精子与卵细胞成功受精，受精卵形成有丝分裂，请绘制染色体和DNA变化曲线。因此，学生们试图整合两个分裂过程中的染色体和DNA变化规律图，并通过比较分析更深入地理解和掌握难点。