运用信息技术进行生物学模型方法教学

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1、运用信息技术进行生物学模型方法教学周晓强（苏州市实验屮学215011）摘要从理论上对模型方法的概念、生物学模型方法的分类进行归纳，强调了生物模型方法和信息技术的整合在生物学教学过程中的重要作用。实践上，应用信息技术制作生物模型，并有针对性地设计培养学生生物学模型方法的教学方案，具体落实在教学实践活动过程中，取得了比较好的效果。为信息技术和生物学模型方法教学的整合提供了依据和案例。关键词信息技术生物模型模型方法生物学教学生物学研究对象是极其复杂的，对于每一个研究对象来说，它涉及的因索是相当多的。因此，为研究生物问题的方便和易于探究生物问题本质而从复杂的生物现象和过程中抽象出研

2、究对彖的简化描述或模拟称生物模型。它不仅具有高度的抽象性，还具有广泛的代表性。正如钱学森先生所说：“模型就是通过我们対问题的现彖的分析，利用我研究得來的机理，吸收一切主耍因素，略去次要因素所创造出來的一幅图画,是形彖化了的□然现象。”1生物模型分类所谓“模型”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，一般町分为物理模型和数学模型两大类。1.1物理模型物理模型又包括物质模型和思想模型两类。1.1.1物质模型高中生物课程中涉及的物质模型包括模式标本和模拟模型。冇些对象不可能或不易看到它的实物，如珍稀鸟类、鱼类等，通

3、过模式标本，町以间接地看到它们。有些牛物体太小，不能迅速看清它们的结构，如植物根尖结构、叶片结构等，模拟模型则把它们放大很多倍，而且能把其中要研究的各部位明确地农示出來。有的因实物的空间层次复杂，通过模拟模型可以把它的不同结构组介起来，形成立体结构，还可以从整体中了解局部。如人体的构造和机能模型，在一个人体模型内把各器官系统按自然位置组合到里边，用不同深浅的颜色把各系统区分开。这样不仅可以观察到各器官系统的形态结构和功能，还可以动手进行装卸，对学习起到很人的帮助作用。1.1.2思想模型思想模型是物质模型在思维中的引申，它包括两类:一类是以形象化方法构建的模型，如D7A双螺旋

4、结构模型。牛物膜液态镶嵌模型，它是对牛物原型进行简化和纯化，进而构思出来的模型，具有一定的形态结构特征，能简略描述研究成果，使研究对象更直观，便于理解。另一类是以抽象方法构建的模型，如呼吸作用图解、光合作用图解、有丝分裂和减数分裂过程、兴奋在细胞间的传递、蛋白质合成过程的图解、杂交过程图解等。它是在一定条件下对具体运动过程进行抽象而形成的理想化过程。1.2数学模型借助数学思想、数学工具和数学方法，构造函数曲线图，或用概率论和统计方法描述和研究随机现彖,称为数学模型。它可以反映生物之间、生物与坏境之间或某一生理过程中某种物质量的变化，具有解释判断和预测等功能，如理想环境中的种

5、群增长模型，种群在有限环境中的增长模型。利用“种群数量增长的模型”，可以判断、预测“外來物种人侵对本地物种的影响”。一个新的物种进人新的环境中，由于空间和食物资源的充裕，可以把它认为是一个理想的环境，外来物种在一定时间内呈“J”型增长曲线，占据了木地物种生存所用的空间和食物，对本地物种会带来毁灭性的灾难。乂如对基因的分离和随机结合问题的理解，木来是一个数学上的概率问题，通过完成“性状分离比的模拟实验”，基因分离规律这一遗传学定律更容易被接受，理解起来也更直观。2信息技术与生物学模型方法结合的必要性2.1信息技术使生物数学模型教学直观化、形象化、快速化数学模型是联系实际问题与

6、数学的桥梁，具有解释、判断、预测等重要功能。在科学研究中，数学模型是发现问题、解决问题和探索新规律的有效途径之一。在我们生物课本中，有人量的数学模型，如生物必修一《分子与细胞》第六章第一节“细胞的增殖”关于在有丝分裂过程屮DMA、染色体数量的变化的曲线图；生物必修三《稳态与环境》第四章第二节“种群数量的变化”，用数学模型表示种群数最增长的曲线等等。很多相关数学模型的得出是一个复杂繁琐H-抽象的过程，上课时费时学生又不易理解，而多媒体的介入，可以把这些复杂抽彖的推导过程快速化、直观化、形彖化，便于学牛口己探究得出结论。从而使学生对相应的知识产生深刻的认识，大大提高了教学的效率

7、。2.2信息技术使生物物理模型的制作过程规范化、高效化，评析淸晰化以实物或图画形式直观地表达认识对彖的特征，这就是物理模型。牛物膜的结构的实物模型和模型示意图就是典型的物理模型，他形象而概括地反映了所有牛物膜的共同特征。借助信息技术中的实物投彩仪不仅可以把已经制作好的实物投影放人，供全班学生观赏评价，也可以用实物扫描仪对实物模型进行全方而的扫瞄，再通过软件制作显示出模型的立体图。使学生可以看到这个模型不同角度的特征，对模型有全方面的深刻认识。2.3信息技术使理想模型教学化虚为实、化静为动理想模型是人们为了便于研究而