生物模型方法在中学教学中的实施研究

1、生物模型方法在中学教学中的实施研究研究方案一、课题研究的目的和意义（背景）普通高中生物课程标准第一次把模型列入课程目标。所以模型方法实施的研究不仅符合新课程标准的要求，也是教师适应新课程改革的必需。关于中学教学中模型方法的研究，在国内没有广泛的开展，只是在个别学科如数学学科有零星的报道，该学科的建模思想及建模方法对其它学科的研究具有重要的指导意义。关于生物模型方法的研究鲜见报道，只是有少量文章见于报端，如：模型方法-信息技术与生物教学的结合点（发表于生物学教学2004年第3期）；又如试论模型方法在提高生物科学素质中的功能等。前者只是从一个侧面（信息技术方面），对生物模型方法的含义、分类作了简要

2、的探讨；后者也只是从操作层面对模型方法在教学中的作用作一简单的叙述，而对理论层面的叙述却很馈乏。在现行的中学新课程中，不仅对模型方法提出了具体的要求，而且在课本中分别列出了三类模型方法。即物质模型如真核细胞三维结构模型，DNA双螺旋结构模型；想象模型如用光合作用图解描述光合作用的主要反应过程，减数分裂过程中染色体的变化，血糖调节模型；数学模型如用Nt=N0t表示种群的“J”型增长，培养液中酵母菌种群数量的变化模型等。这些模型的建构思想以及在课堂教学中的应用，为研究起到很好的作用。随着新课程改革的深入，模型方法的实施对教师也提出了更高的要求，要求教师具备运用模型方法教育的能力，具有开发模型的能力

3、，具有应用模型方法教学的能力等等。而现实教学过程中，这些问题却始终困扰着教育工作者。生物学科由于与实践联系紧密，来源于实践中的一些原理、数据、规律往往比较复杂，而且学生不易亲身实践，在教学中教师必需借助于模型方法，才能解决这一难题。二、课题研究的指导思想和原则1、指导思想本课题的研究旨于贯彻落实中共中央国务院关于深化教育改革全面推进素质教育的决定和国务院关于基础教育改革和发展的决定，适应高中生物新课程改革的需要，立足教学实际，大力推进生物教学改革创新，提高学生的生物素养奠定基础。2、研究原则（1）针对性原则：依据教学目标有针对性开展教育。（2）系统性原则：对整个研究工作作系统安排，使各个系统形

4、成有机整体。（3）可操作性原则：研究成果具有较强的可操作性、实效性。（4）理论与实践相结合原则：以理论指导实践，以实践丰富理论，根据研究对象的特点有针对性地实施教育。三、课题概念的界定模型方法是以研究模型来揭示原型的形态、特征和本质的方法，是逻辑方法的一种特有形式。模型舍去了原型的一些次要的细节、非本质的联系，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，是连接理论和应用的桥梁（模型和原型的关系如下图）。原型模型理论抽象化解释证明具体化生物模型方法是指利用模型方法，寻找变量之间的关系，构建生物模型，然后依据模型进行推导、计算，作出预测的方法。中学生物模型方法，根据模型所代表和反映的

5、方式可以分为三大类：物质模型方法即用实物代替原物进行研究的方法叫做物质模型方法。想象模型方法即用想象的抽象物代替原型进行研究的方法叫做想象模型方法。这种方法是人们抽象出生物原型某些方面的本质属性而构思出来的，使对象简化便于研究。数学模型方法即用符号、公式、图象等数学语言表现生物学现象、特征和状况的方法称为生物学数学模型方法。所谓实施主要是指生物模型方法在中学教学中的开发和利用。本课题的研究范围是普通中学生物教学，含初中和高中。四、课题理论假说预期的成果：1、教学行为的改进，学生认知水平的提高，能更加适应新课程改革。2、生物建模方法的掌握和应用，拓宽了教师的教学视野，提高了教师的科研素质。3、生

6、物模型的制作和积累，为教学模式的探索和新的教学风格的形成提供了物质保障。4、模型方法的实施提高了学生的科学素养。五、课题研究的范围1、研究内容1、开发课本中相关内容的模型。物质模型方法:在中学生物教学中，有许多原物无法找到或没有必要找到，而采用人工制造的模型或模式标本作为模型，如细胞的结构模型、被子植物花的结构模型、2噬菌体的模型等，以人工制造的模型来构建生物共同的形态结构特性；蛋白质的结构模型、分子的双螺旋结构模型、细胞膜的结构模型等，以一定形态的分子模拟物对生物原型形象、简约地表现出来，利于抓住本质特征。利用计算机可以制作或的图像进行设计模型及演示，有效地避免实物模型带来的大小、视觉、色彩

7、等教学不利因素。想象模型方法：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。例如，物质出入细胞的模型、细胞分裂过程模型、光合作用过程模型、呼吸作用过程模型、激素分泌的调节模型、动物的个体发育过程模型、生物系统的结构与功能模型等。数学模型方法：用符号、公式、图象等数学语言表现生物学现象、特征和状况。如：教材中的细胞分裂过程中含量、染色体数量的变化曲线、酶的活性受温度酸碱度影响的曲线、同一植物不同器官对生长素浓度的反应曲线、基因分离定律、自由组合定律的图表模型、种群基因频率、基因型频率等数学模型等。2、利用已建模型，应用于教学实践。通过利用已建模型，培养学生的思维方式和行为方式；通过利

8、用已建模型，培养学生创造性思维的能力；通过利用已建模型，培养学生的研究能力。关于建模方法的探索的研究；关于建模的修正和完善的研究。3、研究对象人教社编的必修和选修生物教材。泗阳中学高中三个年级学生，以高二年级为主。 六、课题研究实施1、研究具体思路 研究新教材中有关模型方法，筛选课本资源，确定自变量即物质模型、想象模型、数学模型等。加强模型的开发、应用研究，特别是对因变量的研究，即教师的教学能力、教学行为、新的教学模式、教学风格，科研素质等方面变化的研究；和学生思维方式、行为方式、创造性思维能力、研究能力的改变的研究。 应变量的研究主要采取实验法。实验所用材料：人教社编的必修和选修生物教材。

9、在实验法的基础上，进行调查、分析、统计。并与预期的假说相比较，以得出实验结论。2、实施步骤1.准备阶段：（2007、1-2007、9）主要工作：学习有关新课程改革及模型方法的有关理论知识，提高课题组成员的认知水平；确定研究计划；讨论研究的思路和方法。2.实施阶段：（2007、92008、9）主要工作：筛选资源；资料的整理、归类；材料的模型建构，课堂教学的应用；课堂使用效果反馈和调节；模型的修正和完善。3.结题阶段：（2008、92008、12）分析和讨论课题研究过程中存在的问题，总结研究经验，并将其上升为一般理论。3、保证措施课题组核心成员的学术或学科背景、研究经历、研究能力、研究成果：组长：

10、焦茂凯 中学生物高级教师，任教高三生物，大学本科毕业，教学经验丰富，教学能力强，具有一定的研究经验。副组长：王友 中教一级，任教高二生物，大学本科毕业，教学经验丰富，教学能力强，具有一定的研究经验。组员：葛一氢、韩向 刘须安 潘福梅 刘艳 崔桃， 均为中学一级以上教师，从事一线教学，教学经验丰富，科研能力强。围绕本课题所开展的前期准备工作，包括文献搜集工作、调研工作等 前期准备工作：学习有关新课程改革及模型方法的有关理论知识，提高课题组成员的认知水平；确定研究计划；讨论研究的思路和方法。 完成研究任务的保障条件，包括研究资料的获得、研究经费的筹措、研究时间的保障等。1、领导重视：新一届学校领导

11、对课题研究非常重视，并成立了专门的领导小组。2、专家引领：学校将定期聘请专家来校讲学，特别是针对课题研究方面，将会对课题的完成起引领作用；3、教师素质的提升：教师的精神面貌，教师的敬业精神，教师的参与教科研的积极性高。4、制度激励：学校把课题研究与教师成长（如学科带头人、骨干教师的评比等）相挂钩，刺激了一线教师参与课题研究的积极性，这种内在动力是做好课题研究的最大的保障。七、课题研究成果及其表现形式预期研究成果阶段成果成果形式完成时间负责人1“生物模型方法在中学教学中的实施的研究”阶段研究报告研究报告20079焦茂凯2中学生物概念、原理、规律等建模方法计划书文集20089焦茂凯3中学生物中自主开发的模型集锦文集或光盘或实物20089焦茂凯4中学生物教学中模型利用经验汇编文集20089王友最终成果1“生物模型方法在中学教学中的实施的研究”结题研究报告研究报告200810焦茂凯2、中学生物中自主开发的模型集锦文集或光盘或实物200811王友3、中学生物教学中模型利用经验汇编文集200812王友八、课题研究的组织课题组核心成员（不含主持人，限填10人）姓 名工作单位专业技术职务研究专长课题组中的分工汪忠南京师范大学生命科学院教授教学理论顾问葛一氢泗阳中学中教高级模型应用组员刘绪安泗阳中学中教一级模型应用组员潘福