浅谈模型和模型构建在生物教学中的应用

附件3编号课题名称: 模型构建法在中学生物教学中应用的研究设计与论证报告(5000字以内，不得出现学校和课题相关人员名字)（一）课题的核心概念及其界定（一）模型的内涵与分类所谓“模型”，就是模拟所要研究事物原型的结构形态或运动形态，是事物原型的某个表征和体现，同时又是事物原型的抽象和概括。

它不再包括原型的全部特征，但能描述原型的本质特征。

模型一般可分为物理模型和数学模型和概念模型。

物理模型就是根据相似原理，把真实事物按比例大小放大或缩小制成的模型，其状态变量和原事物基本相同，可以模拟客观事物的某些功能和性质。

数学模型就是对于一个特定的事物为了一个特定目标，根据特有的内在规律，做出一些必要的简化假设，运用适当的数学工具，得到的一个数学结构。

数学结构可以是数学公式，算法、表格、图示等。

如果其变量中不含时间因素，则为静态模型；如与时间有关，则为动态模型。

概念模型主要是概念图，概念图是一种组织和表征知识的工具。

它通常是将有关某一主题的不同级别的概念或命题置于方框或圆圈中，再以各种连线将相关的概念或命题连接，形成关于该主题的概念或命题网络。

这种把概念之间的意义联系以科学命题的形式有机地联系起来的空间网络结构图，就称为概念图。

（二）模型构建法模型方法是通过构建模型来研究、揭示原型的形态、特征和本质的方法，是逻辑方法的一种特有形式。

在生物科学学习中，模型提供观念和印象。

认知心理学认为，人的知识经验既包括概念系统，又包括表象，前者有概念、原理、规律、理论。

后者的成分包含观念和印象。

当代不少学者都主张把表象看作是一种符号要素，与语言等其他符号要素一样具有抽象、概括、组合和再组合的功能，因而能构成思维的操作，所以模型提供的观念和印象，不仅是学生进一步获取系统知识的条件，而且是学生认知结构的组成部分。

高中生物学教学中模型建构及应用生物学是一门关于生物体的结构、功能、发育和演化的科学，是我们了解自然界中丰富多样生命现象的基础。

在高中生物学教学中，模型建构及应用是一种重要的教学手段和学习工具，旨在帮助学生更好地理解和应用生物学知识。

本文将浅谈关于高中生物学教学中模型建构及应用的意义、原则与方法，并举例说明其在教学实践中的应用。

一、模型建构的意义1.帮助学生建立概念框架。

生物学知识繁多复杂，通过建立模型可以将这些知识有机地组织起来，形成概念框架。

概念框架是学生对生物学知识的认知基础，有助于学生理解生物体的内部结构、功能和相互关系。

2.提高学生的观察和思维能力。

模型建构过程中，学生需要通过观察、分析和推理来理解生物现象，并将其抽象为模型。

这种过程培养了学生的观察和思维能力，提高了他们对生物学问题的解决能力。

3.启发学生的创造力。

模型建构不仅要求学生理解现有的知识，还需要他们具备一定的创造能力。

通过模型建构，学生可以体验到科学探究的乐趣，并激发他们的创造力和创新思维。

二、模型建构的原则1.符合生物学知识体系。

模型建构应基于科学原理，并与生物学知识体系相一致。

模型的构建应遵循生物学的基本概念和规律，确保学生对生物学知识的理解是正确和全面的。

2.简单易懂。

模型应简单明了，避免过于复杂的结构和步骤。

学生通常是通过模型来对抽象的生物学知识进行理解和记忆，因此模型的设计应尽可能提供清晰简单的表达，容易被学生接受和理解。

3.体现层次关系。

模型建构的过程应体现生物体的层次关系。

生物体由细胞、组织、器官、系统等多个层次组成，模型的构建过程中应该将这些层次逐步呈现，帮助学生理解生物体的组织结构及相互关系。

三、模型建构的方法1.绘制图示法。

通过绘制生物体的示意图或结构图，来描述和分析生物体的结构和功能。

图示法可以简化复杂的生物结构，突出关键部位，方便学生理解。

2.搭建模型法。

通过使用适当的材料，搭建生物体的模型，帮助学生形象地观察和理解生物现象。

初中生物模型构建在教学中的作用随着新课程改革的不断深入，新的教学理念逐渐被广大教师所接受，并逐步运用到教学实践中。

初中生物课程是培养学生生物科学素养的重要场所，因此，在初中生物教学中，如何更好地帮助学生掌握生物学知识，提高其生物科学素养，是广大生物教师所面临的重要问题。

在初中生物教学中，模型构建是一种非常有效的教学方法，它能够帮助学生更好地理解生物学知识，提高其科学素养。

本文将从以下几个方面，探讨初中生物模型构建在教学中的作用。

一、有助于提高学生的理解能力生物学是一门研究生命现象和生命活动规律的学科，它涉及到许多复杂的生命现象和生命过程。

对于初中生来说，这些概念和过程往往比较抽象，难以理解。

而通过模型构建，学生可以将这些抽象的概念和过程转化为具体的、可视化的模型，从而更好地理解它们。

例如，在讲解细胞结构时，教师可以引导学生构建细胞模型，将细胞膜、细胞质、细胞核等结构以实物或图片的形式展示出来，从而帮助学生更好地理解细胞的结构和功能。

二、有助于培养学生的思维能力模型构建需要学生运用自己的思维和创造力，通过观察、分析、归纳、总结等思维活动，将生物学知识转化为具体的模型。

在这个过程中，学生需要不断地思考、探索、创新，从而培养自己的思维能力。

同时，通过模型构建，学生还可以更好地理解生物学知识之间的联系和区别，从而培养自己的分析和解决问题的能力。

三、有助于激发学生的学习兴趣传统的生物教学方式往往比较枯燥乏味，难以激发学生的学习兴趣。

而模型构建则可以让学生更加直观地了解生物学知识，从而激发他们的学习兴趣。

同时，通过模型构建，学生还可以将自己的学习成果展示出来，增强他们的自信心和成就感，从而进一步激发他们的学习兴趣。

四、有助于提高学生的实践能力模型构建需要学生动手操作，通过制作模型、观察模型等活动，提高学生的实践能力。

在模型构建的过程中，学生需要不断地尝试、探索、改进，从而掌握一定的实践技能和方法。

同时，通过模型构建，学生还可以更好地了解生物学知识在实际生活中的应用，从而增强他们的实践意识和实践能力。

模型构建在高中生物教学中的应用与实践研究一、研究背景在现代生物学中，模型构建已成为重要的研究工具，对于高中生物教学也具有重要的应用价值。

生物学是一门广泛而深奥的学科，其中涉及到许多抽象的概念和复杂的生物现象，如细胞分裂、遗传、代谢等，这些应该通过简单的教学方法难以深入学生内心，因此以模型构建作为生物教学的一种手段，可以有效地帮助学生理解抽象概念和生物现象，提高生物学学科的教育教学质量。

二、模型构建在高中生物教学中的应用1. 生物细胞模型生物细胞是高中生物学中的一个重要概念，而且很难通过文字、图片或视频等传统的教学方式深入学生内心。

通过制作生物细胞模型，能够让学生直观地掌握细胞的结构组成、功能及其生物学原理。

2. 生态系统模型生态学是高中生物学教学的一个重点内容，但生态系统的复杂性也给学生带来了很大的阅读难度。

而通过建立生态系统模型，可以使学生直接感受生态系统中生物种类和数量之间的相互作用和依赖，从而更好地理解生态学知识。

3. 遗传模型遗传是生物学中的一个基本概念，但对于初学者来说，理解遗传现象和原理可能会显得比较抽象和困难。

通过制作遗传模型可以给学生更加直观、具体、有趣的学习体验，并能让学生更好地掌握基本的遗传规律。

三、模型构建在高中生物教学中的实践1. 教师与学生合作制作生物细胞模型教师可以在讲解细胞相关知识的同时，介绍如何制作生物细胞模型，再分组让学生自主制作分装配细胞的所有结构和分子物质，增强学生对于原理和应用的深层次理解。

学生制作出生物细胞模型后，可以展示给全班同学看，并让各小组之间相互比较交流，探讨不足和提高的方案。

2. 让学生在实际生态系统中制作生态模型在生态系统课程中，教师可以带领学生去实地考察生态系统，并根据不同的生境选择不同的材料用来制作生态模型。

而制作生态模型的过程不仅可以让学生加深对于生态学知识的理解与掌握，而且体验生态系统的生物种群之间的相互关系，营造出更加丰富的生态科普教学。

模型建构在高中生物教学中的应用一、教学任务及对象1、教学任务本教学任务围绕“模型建构在高中生物教学中的应用”展开，旨在通过引导学生构建生物学模型，提高学生对生物概念、原理和过程的理解与应用能力。

课程内容主要包括：模型的定义与分类、模型建构的方法与步骤、模型在生物教学中的应用实例等。

通过本教学任务，使学生能够掌握模型建构的基本技能，并能在实际生物学习过程中运用模型进行分析、解决问题。

2、教学对象本教学任务针对的是高中学生，特别是对生物学科有一定兴趣和基础的学生。

考虑到学生的年龄特点和认知水平，教学过程中将采用生动形象、贴近生活的案例，以及具有启发性的问题，激发学生的学习兴趣和探究欲望。

同时，注重培养学生的团队合作意识和批判性思维，使他们在学习过程中形成良好的学习习惯和科学素养。

二、教学目标1、知识与技能（1）理解模型的定义、分类及其在生物科学中的应用。

（2）掌握模型建构的基本方法与步骤，包括数据收集、假设提出、模型构建、模型验证等。

（3）运用模型分析生物现象，解释生物学原理，解决实际问题。

（4）运用数学和逻辑思维，将生物学问题抽象为模型，提高分析问题的能力。

2、过程与方法（1）通过小组合作，培养学生团队协作能力和沟通技巧。

（2）学会运用比较、分析、综合等思维方式，提高解决问题的策略和方法。

（3）培养学生自主探究、批判性思维和创新能力，形成科学的研究方法。

（4）通过实例分析，让学生在实践中学会如何运用模型，提高学习的针对性和实用性。

3、情感，态度与价值观（1）培养学生对生物学科的兴趣，激发他们探索生命奥秘的欲望。

（2）通过模型建构的过程，让学生体验科学研究的艰辛与快乐，培养他们坚持不懈、勇于探索的精神。

（3）提高学生的环保意识，使他们认识到保护生物多样性和生态环境的重要性。

（4）培养学生尊重事实、严谨求实的科学态度，形成正确的价值观。

（5）通过团队合作，培养学生互相尊重、包容合作的品质，增强集体荣誉感。

【高中生物】模型构建在高中生物教学中的应用高中生物知识中包含的概念、规律特别多，大部分的知识原形是肉眼不能看到、目前无法完成或者是操作过程耗时特别长，所以应用模型构建教学方式，有利于学生对相应概念、规律的探索研究，帮助其构建一个完整的知识系统，提升学生的学习效果。

无论是从新的教学理念或者是从提升教学效果来看，模型构建都是高中生物实施有效教学的重要手段。

因此，在高中生物教学中有效应用模型构建进行全面研究，可促进高中生物教学的良性发展。

一、数学模型的应用数学模型就是运用数理逻辑方法和数学语言构建的科学或工程模型。

在生物教学中应用数学模型就是将生物知识用数学方式进行表达，其中包括图、表、公式等，这样可以将所要教授的知识形象地表现出来，让学生更好地掌握知识的重点与本质。

例如，对植物激素浓度与植物生长之间的关系进行讲解时，就可以构建数学模型，将两者的关系清晰明了地表现出来（如图1）。

当然，除此之外光合作用过程中二氧化碳以及氧气含量的变化；染色单体、染色体、dna三者之间的关系等知识都可通过构建数学模型来进行更为明确的讲解。

所以教师需要训练学生制作图表的方法，提升其对相应数据进行处理的能力，使学生能够通过数学模型理解知识的本质，有效提升学生的观察理解能力。

二、物理模型的应用物理模型是指以实物或图画形式直观表达需认识对象的特征的模型。

在生物教学过程中，对物理模型的应用通常是实体模型，以对相应知识进行直观表达，可以将抽象的生物知识形象地展现出来，有助于学生对所学知识的理解与掌握，激发学生的学习兴趣。

例如，对细胞与分子进行讲解时，可以直接构建细胞分子模型，这样学生就可以直观地对相应知识进行分析理解，以对细胞结构进行明确掌握。

此外，对原生质层进行讲解时，学生对抽象的定义很难得到深刻理解，但是有了细胞结构实体模型（如图2），就可以轻松掌握这一知识点。

可是有时知识点对应的实体模型不易制作，如果课上制作会对课程进度造成影响。

初中数学模型构建在生物教学中的应用在新课程的教学理念下，教师在生物教学的过程中，不仅要注重理论知识的传授，同时也要对学生的探究能力、解决问题能力、学习能力进行培养，这就要求教师在教学过程中，注重学生的主体地位，开展模型建构活动，在模型建构的过程中，加强学生的交流与学习，从而有效的提高学生生物学科的素养，数学模型主要利用数据进行实际检验，将存在的实际问题进行及时的解决，在构建数学模型的过程中，要加强学生对数学符号以及语言表达的理解，在其基础上解决生物学的现象、本质、量变关系等。

一、数学模型在中学生物教学中的应用（一）做好数学模型的准备工作。

在初中生物教学中采用数学模型的教学方法之前，需要做好数学模型的准备工作，对问题的背景、模型构建目的、模型构建的资料与信息进行综合的分析，在其基础上，进行模型的建构工作。

例如，教师在讲解北师大版八年级下册第八单元第四节《生态系统的稳定性》时，就需要对本节课的教学重点与教学内容进行梳理，教师在教授生态系统的稳定性时，可以将教学内容划分为3个部分，即生态系统稳定性的改变、形成原因、破坏等三方面，其中教学重点与难点是生态系统稳定性形成的原因，教师在构建数学模型之前，需要对其进行详细的分析，之后才可以将生态系统中各个生物之间的关系利用数学建模的方法，将其直观的展现在学生的面前，从而有效的加强学生对于生态系统对自我调节能力的理解。

（二）数学模型的合理构建。

构建数学模型实质上就是指学生利用数学的思维，处理当前生物教学中存在的问题，数学模型直观性更强，与以往的文字描述相比，可以将知识点更加清晰、明确的展示在学生面前，从而有效的增强学生的理解能力。

我国新课程标准提出，生活是教育的源头祸水，所以在构建数学模型时，可以结合学生的实际生活，使得学生可以对模型中的关系加强了解，充分的发挥数学模型的作用价值。

（三）数学模型的应用。

数学模型的应用就是利用所建构的数学模型，将生物学中的疑难问题进行解决，仍以北师大版八年级下册第八单元第四节《生态系统的稳定性》为例，教师在引导学生构建生物之间捕食关系的模型之后，要引导学生回答出当其中一种动物的数量减少之后，另一种动物的数量变化，及其对生态系统所造成的影响。

浅谈模型和模型构建在生物教学中的应用中学生物学的教学应努力将模型和模型构建应用于课堂教学之中，以提高学生的科学素养和科学探究能力。

构建生物学模型有助于学生系统地、完整地学习和理解新知识，同时有助于学生运用生物学模型去解决生物学问题。

一．高中生物学课程中的模型所谓"模型”，是指模拟原型(所要研究的系统的结构形态或运动形态)的形式，它不再包括原型的全部特征，但能描述原型的本质特征。

模型一般可分为物理模型，概念模型和数学模型两大类。

1．物理模型以实物或图画形式直接表达认识对象的特征，这就是物理模型。

在高中生物课程中经常使用的实物模型如反映生物体结构的标本；模拟模型如细胞结构模型、被子植物花的结构模型，各种组织器官的立体结构模型，沃森和克里克制作的著名的DNA双螺旋结构模型等。

2．概念模型概念模型是指以文字表述来抽象概括出事物的本质特征的模型；是人们抽象出生物原型某些方面的本质属性而使对象简化，便于研究而构思出来的。

例如呼吸作用过程图解、细胞分裂过程模型、物质出入细胞模型、光合作用过程图解、激素分泌调节模型、动物个体发育过程模型，食物链和食物网等模型。

这类模型使研究对象简化。

3．数学模型数学模型是指用符号，公式，图像等数学语言表现生物学现象，特征和状况。

如有丝分裂过程中DNA含量变化曲线、酶的活性随pH变化而变化的曲线、种群基因频率、同一植物不同器官对生长素浓度的反应曲线、孟德尔豌豆杂交实验中9：3：3：1的比例关系等。

生物学教学实践证明，构建生物学模型有助于学生系统地、完整地学习和理解新知识，同时有助于学生运用生物学模型去解决生物学问题。

二．模型和模型构建在教学中的应用1．新授课中，应尽可能运用实物、标本、图片、模式图等模型。

“形象大于思维”，新授课中，生物学中有大量概念及概念间的内在关系需要理解。

学生刚接触某一知识，就会面临尽快记住并理解之间联系等诸多困难。

出示模型既体现生物学学科特点，同时可以帮助学生认识事物原貌，有助于学生记忆、整理、理解和运用所学知识。

高中生物学教学中模型建构及应用高中生物学教学中，许多重要的概念和理论难以直接呈现给学生，因此需要使用模型建构和应用的方法来帮助学生更好地理解和掌握知识。

本文将结合一些具体的例子，探讨在高中生物学教学中如何进行模型建构和应用，以及它们在教学中的作用与意义。

一、模型建构模型建构是指通过构建一些物理、化学或数学模型，来描述或解释生物学中的某些现象。

这些模型可以是图表、图像、三维模型等多种形式，可以通过手绘或计算机制作。

在高中生物学教学中，模型建构弥补了许多生物学现象无法直接观察的缺陷，能够更好地帮助学生理解和记忆相关概念和原理，增强学生对生物学的兴趣和学习积极性。

以DNA的双螺旋结构为例，这是生物学中非常重要的一个概念。

DNA双螺旋模型的建构需要学生掌握许多物理和化学知识，而直接描述这个结构对学生来说并不直观。

利用溶液中DNA的螺旋结构模型就可以很好地解决这一问题。

学生可以通过拿两条麻花汆到一起后再拉长，结成的"图案"来理解DNA的双螺旋结构。

这种亲身体验感会更好的进一步加深对DNA双螺旋结构的印象与记忆。

二、模型应用建好模型后，就可以将其用于课程的教学中，直观呈现生物学概念和原理，帮助学生更好地掌握知识。

下列举几个例子具体说明模型应用。

1. 模拟光合作用光合作用是高中生物学中非常重要的一个概念，学生需要理解在此过程中光能如何转化为化学能，并用于生物体的生命活动。

通过利用纸片和麦片等材料组成模拟叶片，学生可以观察光照和黑暗环境下麦片的变化，并通过实验得到麦片的变化是光合作用的结果。

2. 模拟器官结构人体生物学是高中生物学中的重要内容之一。

人体每个器官都有其独特的结构和功能，构成了一个完整的生命体系。

通过模拟器官的结构，比如利用制作3D打印器官模型等方式，可以直观呈现器官的组织结构及其功能，帮助学生更好地认识身体各器官之间的关系和联系。

3. 模拟生态系统生态学是高中生物学中的重要分支，其核心理念是生物种群之间的相互依存。