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1、建构模型法生物高效解题新策略 摘要： 新课改中已经明确指出：建构模型的方法在科学研究中有重要作用， 要求培养学生的建模思维和建模能力。本文旨在通过例题实解，渗透建构模型法在 提高生物解题效率中的积极作用。 关键词： 建构模型高效解题新策略 引言： 目前 , 新课标将科学探究能力的培养列为重要内容，而亮点之一在于是许多 生物学的概念、原理、过程都运用模型建构的方法来展示并解决生物学问题。新课 标始终强调学生不仅仅应该掌握科学知识，更应该学习科学研究的一般方法，因为 这些方法对所有学生的发展具有更为重要的价值。科学研究的一般方法教材中介绍 了很多，模型建构的方法是教材中首次提出但极为重要的一种理性
2、思维方法。正如 新课标所指出“要领悟建立模型等科学方法及其在科学研究中的应用”，模型建构 作为一种现代科学认识手段和思维方式，对解决生物学问题有着广泛的应用价值和 意义。 模型建构法就是把研究对象( 原型 ) 的 一些次要的细节、非本质的联系舍去，从而 以简化和理想化的形式去再现原型的各种 复杂结构、功能和联系的一种科学方法。模 型和原型的关系如右示意图： 教材中介绍了概念模型、数学模型和物理模型三种类型（如表1） . 表 1 类型概念表现形式举例 概念 模型 对认识对象系统的简化的定性 描述，用于表示系统组成和相互 关系 图示、 文字、 符号 达尔文自然选择学说的解释模型 生态系统的结构模型
3、 物理 模型 以实物或图画形式直观 地表达认识对象的特征 实物、 图画 尝试制作真核细胞的三维结构模型 建立血糖调节的模型 数学 模型 采用数学语言对对象进行 定量描述 公式、 函数式、曲 线图等 种群的 J 型增长曲线 种群的 S 型增长曲线 生物学是研究自然界中生命运动最基本、最普遍的规律以及生物体的结构，自 然界生物种类繁多、运动错综复杂，几乎每个具体的问题都要涉及到许多因素。通 过建构模型能够排除非本质因素的干扰，舍弃次要因素和无关因素，突出反映事物 的本质特征，从而使生命现象或过程得到简化、纯化和理想化，构建模型过程能帮 助学生使知识系统化，规律化，形象化。运用建构模型法来分析研究对
4、象的组成因 素, 各因素之问的关系, 因素运行的特点，预测评价等，大大提高了生物问题的解决 效率 ,而当学生掌握了模型建构的方法，也就掌握了一种科学研究的一般方法，这正 是新课标的改革方向所在。因此，在生物学问题的解决过程中适当利用模型往往能 够达到事半功倍的效果。 一建构实物模型突破抽象难题 示例 1： 人体组织细胞( 如骨骼肌细胞 ) 有氧呼吸时需要的02从外界进人该细胞参与 反应，需要通过层生物膜？（） A. 4 B. 5 C. 7 D. 11 解题策略： 步骤建立模型 从原型中提取出主要因素，剔除非必须 因素 组织细胞，线粒体，肺泡，毛细血管壁， 红细胞 用简便的方法表示提取的因素线条
5、表示生物膜，勾画简图 研究因素之间的关系，建立模型用箭头表示C02从线粒体 形成图示如右： 答案非常明了应选D。 方法小结 ：通过将题干信息建构为生物实 物模型，借助线条、方框、箭头等符号， 将复杂事物形象直观地表达出来，化抽象 为具体，反映生命现象的发生发展以及生 物的结构生理和相互联系，一些比较有技 巧的题都巧妙地将信息隐藏在题干中而不 会太明显，而建构模型的过程我们既理清 了显在的已知条件，又直观地呈现出一些 隐含的解决问题必须的条件，透过模型看 本质，有效突破一些抽象的生物学难题。 二建构概念模型描述内在关系 肺泡处的 毛细血管 红细胞 组织细胞 示例2：在用脊蛙 ( 去除脑保留脊髓的
6、蛙) 进行反射弧分析的实验中，破坏缩腿反射 弧在左右后肢的部分结构，观察双侧后肢对刺激的收缩反应，结果如下表： 刺激部位 反应 破坏前破坏后 左后肢左后肢收缩右后肢收缩左后肢不收缩右后肢不收缩 右后肢左后肢收缩右后肢收缩左后肢不收缩右后肢收缩 上述结果表明，反射弧的被破坏部分可能是 A.感受器 B.感受器和传入神经 C.传入神经和效应器D.效应器 解题策略： 完成反射活动的结构基础是反射弧，反射弧由五个环节“ 感受器 传入 神经 神经中枢 传出神经 效应器 ” 组成。根据破坏前的实验过程与结果我们 可建构简单的概念模型：发现反射弧有： 左后肢感受器左后肢传入神经神经中枢 传出神经 左后肢效应器
7、 传出神经 右后肢效应器 右后肢感受器右后肢传入神经神经中枢传出神经右后肢效应器 传出神经左后肢效应器 根据概念模型分析破坏后的实验现象，若刺激左后肢，左、右后肢都不收缩，说 明破坏缩腿两条反射弧的共同部分，应为感受器, 传入神经或者神经中枢在左后肢 的部分结构后；若刺激右后肢，左后肢都不收缩，右后肢能收缩。说明所破坏的是 两条反射弧的非共同部分，应为传入神经和效应器。因此答案选C。 方法小结 ：本题在解决生物问题时概据题设条件，将抽象的生物学信息转换重组， 用文字、符号描述认识对象的组成和相互关系，便于直观地观察、比较和分析，让 抽象的思维有所依托，有助于问题的顺利解决。 三建构数学模型揭示
8、问题本质 示例 3：一对夫妻 , 其后代若： 仅考虑甲病 , 得病几率为a, 仅考虑乙病 , 得病几率为 b, 则该对夫妻生出仅患一种病孩子的几率可表示为 解题策略 ：建构数学模型如右： 示例 4： 在一个草原生态系统中， 草是生产者，鼠是初级消费者。现将某动物新物种x 引入该生态系统，调查表明鼠 与 x 的种群数量变化如右表。若不考虑瘟疫等其他因素，下列说法中最可能的是 （） A、在该调查时间内物种x 种群增长曲线大致呈“J”型 B、若在第9 年间，大量捕杀x 种群个体，则第10 年鼠种群数量增加 C、鼠和 X种群为竞争关系 D、鼠和 x 种群为互利共生关系 解题策略 ：如此多的数据我们很难
9、着手分析，我们可先将其数量变化趋势转化为简 易的随时间变化的数量变化曲线图如图 20000 15000 5000 10000 63124578 300 100 200 通过建构数学模型，很明显我们可以得出其种间关系为捕食关系，答案选B 方法小结 ：新课程将生物中的数学列为全新的一块内容，体现了数学这一基础学科 在解决现代生物学中的复杂问题的重要作用，在解答示例3 与 4 的过程中我们体会 到数学模型的将题设信息加工、重整、转化抽象为直观的数学语言，有效地揭示问 题本质的作用，帮助我们直观、便捷地解决复杂抽象的难题。 四 综合运用模型高效突破难题 示例 5：下图是人体一个细胞分裂时，细胞核中染色
10、体（实心）和DNA （空心）在各 时期统计数据得出A、B、C、D四种不同情况，下列说法错误的是（） A有两个染色体组的是ABC 。 B同源染色体分离在B时期。 C交叉互换常发生在B。 D着丝点分裂一旦发生DNA与染色体数目情况由C变为 A。 解题策略： 初看本题为较难题，比较抽象，解题时通过建构物理模型与数学模型 时间（年 ) 1 2 3 4 5 6 7 8 鼠种群数量 ( 只) 18900 19500 14500 10500 9500 9600 9500 9600 x 种群数量 ( 只) 100 120 200 250 180 170 180 170 建立减数分裂过程染色体和DNA数目规律变
11、化的模型直观分析出答案应为A。 方法总结： 总之建构模型法作为思维方法和行为方式, 它能抛开事物次要的非本质 部分，将主要因素，相互关系，过程，状态等以直观的形式呈现，降低了人们认识 客观事物的难度，其中蕴涵着很高的认知价值，掌握了模型方法不仅能更透彻的理 解科学知识，还能将学生的认知水平逐步从具体向抽象过渡，从感性思维上升到理 性思维。 学生一旦将模型方法内化为自己的认知图式, 就能获得认知水平的跃进，解 决生物学难题甚至其他更多问题都将变得更高效更容易。 参考文献： 1 美国国家科学教育标准北京：科学技术文献出版社，128215 2邢红军 .1997.论科学教育中的模型方法教育教育研究 精品推荐强力推荐值得拥有