论文部分内容阅读
[摘要]
核心素养培养是高中教育教学改革的重点。生物学核心素养的培养在高中生物模型构建中多有体现。立足概念模型、物理模型和数学模型，建立体系、发现规律、揭示本质，可有效培养学生的核心素养。
[关键词]模型构建；核心素养；高中生物
[中图分类号]G633.91[文献标识码]A[文章编号]16746058（2018）08008202
高中教育教学改革的重点是培养学生的核心素养，核心素养主要是培养学生的创新能力、实践精神、高度的社会责任感和社会适应能力等。生物学核心素养主要是指生命观念、理性思维、科学探究和社会责任。
生物学
核心素养的渗透在模型构建中多有体现。作为高中生物教师，应基于核心素养培养理念，做好高中生物模型构建的引导工作。
一、构建概念模型，建立体系
概念模型的特点就是简洁明了，直观地揭示事物的本质。
利用概念模型能通过以文字、图示、符号、箭头等组成的模式图或流程图，对事物的生命活动过程和规律、机理等进行阐述，有助于学生建立知识体系。
例如，在必修1“ATP的主要来源——细胞呼吸”的教学中，教师可在学生预习的基础上，首先引出细胞呼吸的定义，并展示能量转换过程（光能—ATP和NADPH中活跃的化学能—有机物中的化学能—用于生命活动的能量和热能）的示意图，引导学生思考：这些能量的转化分别由哪些细胞功能实现？（主要是光合作用和呼吸作用；呼吸作用分为需氧呼吸和厌氧呼吸）然后让学生阅读书上的图示和文字。书上的图示也是概念模型的一种，可帮助学生了解不同反应步骤发生在细胞的哪个部位，而我们不仅要让学生掌握反应发生的部位，还要让他们了解反应过程中物质的变化。在需氧呼吸中，第一步，葡萄糖初步分解：C6H12O6酶2CH3COCOOH（丙酮酸） 4[H] 少量能量；场所：细胞溶胶中。第二步，丙酮酸分解：2CH3COCOOH 6H2O酶6CO2 20[H] 少量能量；场所：线粒体基质。第三步，[H]与氧结合形成水：24[H]
6O2酶12H2O 大量能量；场所：线粒体内膜。然后由三个反应式得到总反应式：C6H12O6 6H2O 6O2→6CO2 12H2O 能量。而在厌氧呼吸中，第一步与需氧反应相同，第二步根据生物种类不同分为两种，即酒精发酵：C6H12O6酶2C2H5OH 2CO2 少量能量；乳酸发酵：C6H12O6酶2C3H6O3 少量能量。厌氧呼吸的实例很多，如大多数植物都是酒精发酵，动物、乳酸菌、马铃薯块茎、甜菜块根等是乳酸发酵。这样用化学公式的模式图展示生物学反应中的物质转换，并在公式上下或者箭头上适当加上关键字，把细胞呼吸的知识点都融合在这些方程式中，方便记忆。
之后在学习光合作用时，教师可让学生参照细胞呼吸的学习方法自己构建概念模型，以流程图形式将知识点具体化和集中化，让学生在动手动脑中更加细致地掌握概念知识，体会概念模型的优点。
二、构建物理模型，发现规律
物理模型就是用等比的實物或者图形呈现物体的三维立体结构。教师要充分利用物理模型，帮助学生更好地认识物体的结构特点，教师还可带领学生制作模型，这样学生印象会更深刻。物理模型一般与实物很像，只是根据需要对比例做一定的调控。
例如，在高中生物必修1《分子与细胞》的“细胞的增殖”一课中，主要介绍了细胞增殖的方式——有丝分裂，及其在各个阶段细胞体内染色体的形态数量的变化规律。为了便于学生理解，可以采用两种教学方法。第一种，实物演示。在讲染色体的变化时，教师事先准备好小纸条和图钉，首先在黑板上画一个圆，拿出两个小纸条放在圆内，分别标上A1、B1，代表细胞分裂的G1期、G2期；在A1、B1旁边各加上同样大小的纸条，标上A2、B2，表示由A1、B1复制得来。前期时，将A、B两组纸条对折缩短成“X”形，先用图钉固定，并用粉笔从圆两端画线，即将其连接到图钉，表示染色质变染色体，两端发出纺锤丝。中期，细胞两端各有一个图钉，发出线连接在钉纸条的图钉上，中间两个图钉平行排列，表示纺锤体形成，纺锤丝牵拉着丝点使所有染色体平行排列在“赤道板”。后期，A、B两组纸条中各分出一条，由图钉固定在近圆两端，线依然存在，圆一分为二但不完整，表示染色体分裂成染色单体，每一条向一边移动，细胞变形即将分割。末期，形成两个与初始细胞相同的细胞。表示细胞一分为二，分裂完成。这是运用实物模型的教学方法。第二种，播放细胞分裂时染色体行为变化的动画，这是图画形式的物理模型。关于细胞分裂的考查题目，大都跟不同时期染色体数据变化有关，这要求学生对于各个时期的染色体的数量变化熟记于心。只有运用物理模型，进行小基数的演示，把细胞分裂过程直观地、清晰地刻画在脑海中，在做题时，学生才能熟练地进行大基数的转换。
有了这一次的实物演示经验之后，学生在学习减数分裂时也可以采用同样的方法构建物理模型，排除其他干扰因素，只对本质的变化做到熟练掌握，在今后的学习中，再围绕核心知识补充发挥，组成合理的知识网络。学生在这过程中学会科学的探究方法，抓住了本质，掌握了规律，提升了核心素养。
三、构建数学模型，揭示本质
数学模型是指用公式、函数、柱形图、曲线图等形式展现实验数据或变化规律的一种模型。在高中生物教学中，应用数学模型可帮助学生寻找规律，揭示本质。
在高中生物中有多处涉及数学模型的构建，如在学习种群时，种群数量增长特征的两个曲线图——“S”型曲线图和“J”型曲线图。其中“J”型曲线图充分展现了在理想环境中，动物数量无限制疯狂增长的特征；“S”型曲线图表示在现实环境中种群数量的变化特征，还反映了种群数量开始时因资源充足，呈“S”形增长，达到最大增长速率时，由于竞争关系和资源限制，增长速度变慢，最后速度几乎不变，此时种群数量也达到最大。“S”型曲线更具有实际意义，且图中的典型点代表不同的含义，清晰显示了种群数量变化的规律，更便于理解记忆
。
又如，在酶的学习中，对于酶活性影响因素的探究实验是重点。酶活性是通过酶促反应底物的变化体现出来的。在底物浓度因素的探究中，根据实验数据绘制的曲线图，可以看出在一定酶浓度下，当底物浓度低时，反应速度是正比增长的，在底物浓度达到一定值后增加底物浓度，反应速度不再增加，说明酶催化具有一定的饱和度。而酶活性受pH影响的曲线表明，酶的种类不同，pH对酶促反应的作用是不同的，酶在最适pH下才有最高的活性。酶活性受温度影响的曲线显示，随着温度升高酶促反应速度先快后慢，说明在一定范围内，温度促进酶促反应，超过某个温度，酶变性，活性降低，酶促反应变慢。通过曲线图，可清晰地呈现酶活性受底物浓度、温度、pH的影响，引发学生对速率变化原因的思考。这样将主要知识点集中在几张图中，便于理解记忆。数学模型不仅以曲线图的形式出现，还以表格运算形式出现在生物学中。如在
学习
自由组合定律时，把基因型用字母替代，通过表格运算，组合得到不同的基因型。
数学模型真实地、系统地、全面地反映客观现象和客观规律，在建模时要把本质东西及其关系反映进去，去掉不重要的部分。数学模型简单可操作，方便数据采集。通过数学模型的构建，在掌握了生命概念和基础生命活动的前提下，可培养学生的理性思维，提高学生分析数据的能力。
综上可知，通过核心素养的培养，让新一代成长为知识丰富、适应社会、符合国际化要求的人才。对核心素养的重视体现在生物课本中的很多地方，教师要注意挖掘与强化运用，以培养学生的核心素养。
（责任编辑黄春香）
核心素养培养是高中教育教学改革的重点。生物学核心素养的培养在高中生物模型构建中多有体现。立足概念模型、物理模型和数学模型，建立体系、发现规律、揭示本质，可有效培养学生的核心素养。
[关键词]模型构建；核心素养；高中生物
[中图分类号]G633.91[文献标识码]A[文章编号]16746058（2018）08008202
高中教育教学改革的重点是培养学生的核心素养，核心素养主要是培养学生的创新能力、实践精神、高度的社会责任感和社会适应能力等。生物学核心素养主要是指生命观念、理性思维、科学探究和社会责任。
生物学
核心素养的渗透在模型构建中多有体现。作为高中生物教师，应基于核心素养培养理念，做好高中生物模型构建的引导工作。
一、构建概念模型，建立体系
概念模型的特点就是简洁明了，直观地揭示事物的本质。
利用概念模型能通过以文字、图示、符号、箭头等组成的模式图或流程图，对事物的生命活动过程和规律、机理等进行阐述，有助于学生建立知识体系。
例如，在必修1“ATP的主要来源——细胞呼吸”的教学中，教师可在学生预习的基础上，首先引出细胞呼吸的定义，并展示能量转换过程（光能—ATP和NADPH中活跃的化学能—有机物中的化学能—用于生命活动的能量和热能）的示意图，引导学生思考：这些能量的转化分别由哪些细胞功能实现？（主要是光合作用和呼吸作用；呼吸作用分为需氧呼吸和厌氧呼吸）然后让学生阅读书上的图示和文字。书上的图示也是概念模型的一种，可帮助学生了解不同反应步骤发生在细胞的哪个部位，而我们不仅要让学生掌握反应发生的部位，还要让他们了解反应过程中物质的变化。在需氧呼吸中，第一步，葡萄糖初步分解：C6H12O6酶2CH3COCOOH（丙酮酸） 4[H] 少量能量；场所：细胞溶胶中。第二步，丙酮酸分解：2CH3COCOOH 6H2O酶6CO2 20[H] 少量能量；场所：线粒体基质。第三步，[H]与氧结合形成水：24[H]
6O2酶12H2O 大量能量；场所：线粒体内膜。然后由三个反应式得到总反应式：C6H12O6 6H2O 6O2→6CO2 12H2O 能量。而在厌氧呼吸中，第一步与需氧反应相同，第二步根据生物种类不同分为两种，即酒精发酵：C6H12O6酶2C2H5OH 2CO2 少量能量；乳酸发酵：C6H12O6酶2C3H6O3 少量能量。厌氧呼吸的实例很多，如大多数植物都是酒精发酵，动物、乳酸菌、马铃薯块茎、甜菜块根等是乳酸发酵。这样用化学公式的模式图展示生物学反应中的物质转换，并在公式上下或者箭头上适当加上关键字，把细胞呼吸的知识点都融合在这些方程式中，方便记忆。
之后在学习光合作用时，教师可让学生参照细胞呼吸的学习方法自己构建概念模型，以流程图形式将知识点具体化和集中化，让学生在动手动脑中更加细致地掌握概念知识，体会概念模型的优点。
二、构建物理模型，发现规律
物理模型就是用等比的實物或者图形呈现物体的三维立体结构。教师要充分利用物理模型，帮助学生更好地认识物体的结构特点，教师还可带领学生制作模型，这样学生印象会更深刻。物理模型一般与实物很像，只是根据需要对比例做一定的调控。
例如，在高中生物必修1《分子与细胞》的“细胞的增殖”一课中，主要介绍了细胞增殖的方式——有丝分裂，及其在各个阶段细胞体内染色体的形态数量的变化规律。为了便于学生理解，可以采用两种教学方法。第一种，实物演示。在讲染色体的变化时，教师事先准备好小纸条和图钉，首先在黑板上画一个圆，拿出两个小纸条放在圆内，分别标上A1、B1，代表细胞分裂的G1期、G2期；在A1、B1旁边各加上同样大小的纸条，标上A2、B2，表示由A1、B1复制得来。前期时，将A、B两组纸条对折缩短成“X”形，先用图钉固定，并用粉笔从圆两端画线，即将其连接到图钉，表示染色质变染色体，两端发出纺锤丝。中期，细胞两端各有一个图钉，发出线连接在钉纸条的图钉上，中间两个图钉平行排列，表示纺锤体形成，纺锤丝牵拉着丝点使所有染色体平行排列在“赤道板”。后期，A、B两组纸条中各分出一条，由图钉固定在近圆两端，线依然存在，圆一分为二但不完整，表示染色体分裂成染色单体，每一条向一边移动，细胞变形即将分割。末期，形成两个与初始细胞相同的细胞。表示细胞一分为二，分裂完成。这是运用实物模型的教学方法。第二种，播放细胞分裂时染色体行为变化的动画，这是图画形式的物理模型。关于细胞分裂的考查题目，大都跟不同时期染色体数据变化有关，这要求学生对于各个时期的染色体的数量变化熟记于心。只有运用物理模型，进行小基数的演示，把细胞分裂过程直观地、清晰地刻画在脑海中，在做题时，学生才能熟练地进行大基数的转换。
有了这一次的实物演示经验之后，学生在学习减数分裂时也可以采用同样的方法构建物理模型，排除其他干扰因素，只对本质的变化做到熟练掌握，在今后的学习中，再围绕核心知识补充发挥，组成合理的知识网络。学生在这过程中学会科学的探究方法，抓住了本质，掌握了规律，提升了核心素养。
三、构建数学模型，揭示本质
数学模型是指用公式、函数、柱形图、曲线图等形式展现实验数据或变化规律的一种模型。在高中生物教学中，应用数学模型可帮助学生寻找规律，揭示本质。
在高中生物中有多处涉及数学模型的构建，如在学习种群时，种群数量增长特征的两个曲线图——“S”型曲线图和“J”型曲线图。其中“J”型曲线图充分展现了在理想环境中，动物数量无限制疯狂增长的特征；“S”型曲线图表示在现实环境中种群数量的变化特征，还反映了种群数量开始时因资源充足，呈“S”形增长，达到最大增长速率时，由于竞争关系和资源限制，增长速度变慢，最后速度几乎不变，此时种群数量也达到最大。“S”型曲线更具有实际意义，且图中的典型点代表不同的含义，清晰显示了种群数量变化的规律，更便于理解记忆
。
又如，在酶的学习中，对于酶活性影响因素的探究实验是重点。酶活性是通过酶促反应底物的变化体现出来的。在底物浓度因素的探究中，根据实验数据绘制的曲线图，可以看出在一定酶浓度下，当底物浓度低时，反应速度是正比增长的，在底物浓度达到一定值后增加底物浓度，反应速度不再增加，说明酶催化具有一定的饱和度。而酶活性受pH影响的曲线表明，酶的种类不同，pH对酶促反应的作用是不同的，酶在最适pH下才有最高的活性。酶活性受温度影响的曲线显示，随着温度升高酶促反应速度先快后慢，说明在一定范围内，温度促进酶促反应，超过某个温度，酶变性，活性降低，酶促反应变慢。通过曲线图，可清晰地呈现酶活性受底物浓度、温度、pH的影响，引发学生对速率变化原因的思考。这样将主要知识点集中在几张图中，便于理解记忆。数学模型不仅以曲线图的形式出现，还以表格运算形式出现在生物学中。如在
学习
自由组合定律时，把基因型用字母替代，通过表格运算，组合得到不同的基因型。
数学模型真实地、系统地、全面地反映客观现象和客观规律，在建模时要把本质东西及其关系反映进去，去掉不重要的部分。数学模型简单可操作，方便数据采集。通过数学模型的构建，在掌握了生命概念和基础生命活动的前提下，可培养学生的理性思维，提高学生分析数据的能力。
综上可知，通过核心素养的培养，让新一代成长为知识丰富、适应社会、符合国际化要求的人才。对核心素养的重视体现在生物课本中的很多地方，教师要注意挖掘与强化运用，以培养学生的核心素养。
（责任编辑黄春香）