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模型是人们解决特定的问题,经过一定的简化、抽象,形成新型客体,从而使原型客体的本质属性以物质形式或思维形式显现出来。这是一种重要的科学操作和科学思维的方法。在日常的生物学教学中,我们一直在大量地使用模型,但如何有效运用这一资源,开展模型教学呢?
生物学中的模型可分为两大类:物质模型和思维模型。
1.物质模型,包括天然模型和人工模型。
1.1天然模型:在研究人体的时候,特别是人的生理现象时,出于对人身健康、安全和伦理道德方面的考虑,不便直接对人体进行实验操作。因此,科学家常常用其他与人相似的哺乳类动物来代替,如狗、猫、鼠等作为人体模型进行研究,从而获得人体生理学的有关知识。
1.2人工模型:即人为制造的科学模型。在科学认识活动中,为了更好地研究微观世界和宏观世界,采用制造人工的实物模型进行模拟研究。现在,像人体的器官、血液循环等复杂的对象都有了实物模型。
2.思维模型,包括理想模型、数学模型和理论模型。
2.1理想模型是人们为了便于研究而建立的对原型高度抽象化的思想客体或思想事物,它是对研究对象的简化和纯化,突出反映了显示原型的主要特征和联系。科学研究离不开科学抽象,简化了的理想模型作为科学抽象的结果,渗透在生物学科中。如大肠杆菌的结构模式图,各类细胞器、细胞结构的模式图。
2.2数学模型是能够表现和描述真实世界某些现象、特征和状况的数学系统。数学模型能定量地描述生物物质运动的过程,一个复杂的生物学问题借助数学模型能转变成一个数学问题,通过数学模型的逻辑推理、求解和运算,就能够获得客观事物的有关结论,达到对生命现象进行研究的目的。
2.3理论模型是针对某个问题,对已经研究的科学事实和资料进行系统分析、综合,并提出基本概念。如细胞学说;细胞膜的流动镶嵌学说;细胞衰老假说、生物进化理论、中心法则等等。
还有,计算机技术介入模型的建构,实现了模型由“静态”向“动态”的转变,从而使模型更逼近原型客体,更真实地反映原型客体的本质属性。
在教学中,我们要利用理想模型(文字图象)、实物模型、数学模型、动态模拟等多种模型构建课堂教学,既可使研究对象直观化、简约化,使之便于研究;又可以简略地描述研究成果,使之便于理解和传播;还可以用于计算、推导,延伸观察和实验结论等。因此,应充分地利用模型资源,利用模型进行教学,使抽象的客观具体化。
模型教学不仅仅是模型结论运用的教学,还是一个模型建构的过程式教学。在教学过程中,要利用模型的建构过程引导学生探究。
随着科技进步,模型始终处在不断地“构建——解构——建构”的动态发展过程中。模型教学如同模型的发展一样,亦应是一个不断发展、修正与完善的过程。
生物学中的模型可分为两大类:物质模型和思维模型。
1.物质模型,包括天然模型和人工模型。
1.1天然模型:在研究人体的时候,特别是人的生理现象时,出于对人身健康、安全和伦理道德方面的考虑,不便直接对人体进行实验操作。因此,科学家常常用其他与人相似的哺乳类动物来代替,如狗、猫、鼠等作为人体模型进行研究,从而获得人体生理学的有关知识。
1.2人工模型:即人为制造的科学模型。在科学认识活动中,为了更好地研究微观世界和宏观世界,采用制造人工的实物模型进行模拟研究。现在,像人体的器官、血液循环等复杂的对象都有了实物模型。
2.思维模型,包括理想模型、数学模型和理论模型。
2.1理想模型是人们为了便于研究而建立的对原型高度抽象化的思想客体或思想事物,它是对研究对象的简化和纯化,突出反映了显示原型的主要特征和联系。科学研究离不开科学抽象,简化了的理想模型作为科学抽象的结果,渗透在生物学科中。如大肠杆菌的结构模式图,各类细胞器、细胞结构的模式图。
2.2数学模型是能够表现和描述真实世界某些现象、特征和状况的数学系统。数学模型能定量地描述生物物质运动的过程,一个复杂的生物学问题借助数学模型能转变成一个数学问题,通过数学模型的逻辑推理、求解和运算,就能够获得客观事物的有关结论,达到对生命现象进行研究的目的。
2.3理论模型是针对某个问题,对已经研究的科学事实和资料进行系统分析、综合,并提出基本概念。如细胞学说;细胞膜的流动镶嵌学说;细胞衰老假说、生物进化理论、中心法则等等。
还有,计算机技术介入模型的建构,实现了模型由“静态”向“动态”的转变,从而使模型更逼近原型客体,更真实地反映原型客体的本质属性。
在教学中,我们要利用理想模型(文字图象)、实物模型、数学模型、动态模拟等多种模型构建课堂教学,既可使研究对象直观化、简约化,使之便于研究;又可以简略地描述研究成果,使之便于理解和传播;还可以用于计算、推导,延伸观察和实验结论等。因此,应充分地利用模型资源,利用模型进行教学,使抽象的客观具体化。
模型教学不仅仅是模型结论运用的教学,还是一个模型建构的过程式教学。在教学过程中,要利用模型的建构过程引导学生探究。
随着科技进步,模型始终处在不断地“构建——解构——建构”的动态发展过程中。模型教学如同模型的发展一样,亦应是一个不断发展、修正与完善的过程。