生物學(xué)習(xí)方法之學(xué)習(xí)總結(jié)
總結(jié)是指在學(xué)習(xí)完某一章知識(shí)，對此章知識(shí)進(jìn)行整理、重組，總結(jié)出該章知識(shí)的聯(lián)系、知識(shí)的系統(tǒng)或知識(shí)的結(jié)構(gòu)，以便我們能從知識(shí)的整體上把握知識(shí)，從而加深理解知識(shí)和靈活掌握知識(shí)�？偨Y(jié)的方法一般可用構(gòu)建知識(shí)網(wǎng)絡(luò)的方法和綱要法。
總之，做好總結(jié)是我們學(xué)習(xí)常規(guī)中的一項(xiàng)重要內(nèi)容，因?yàn)橥ㄟ^總結(jié)，不但可以復(fù)習(xí)鞏固所學(xué)過的知識(shí)，而且能使知識(shí)系統(tǒng)化、條理化、使知識(shí)連貫起來、綜合起來，使知識(shí)建立起各種聯(lián)系。這樣，就使我們能在一個(gè)新的、更高的水平上來對待知識(shí)，就好像我們站在山頂上來看山下四周的景色一樣，不但能看清所有景點(diǎn)，而且能看清各景點(diǎn)間的關(guān)系。由于我們站在了一個(gè)新的高度上來看待知識(shí)，我們也就有了駕馭知識(shí)的能力，就是說我們能靈活理解、掌握和運(yùn)用知識(shí)了。
模型在生物學(xué)中的應(yīng)用
摘 要：生物學(xué)中有一核心任務(wù)就是培養(yǎng)學(xué)生的思維能力和創(chuàng)新意識(shí)。而巧構(gòu)模型是解決生物學(xué)問題的一種重要方法，更是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造思維的一個(gè)重要途徑。本文結(jié)合自己的學(xué)習(xí)和教學(xué)經(jīng)驗(yàn)就對模型的含義、模型在生物學(xué)中的應(yīng)用及模型的作用談?wù)勛约旱囊稽c(diǎn)體會(huì)。
關(guān)鍵詞：模型 數(shù)學(xué)模型 模型方法生物學(xué)
正如課程標(biāo)準(zhǔn)中所指出的“領(lǐng)悟系統(tǒng)分析、建立數(shù)學(xué)模型等科學(xué)方法及其在科學(xué)研究中的應(yīng)用”，對于發(fā)展科學(xué)探究能力至關(guān)重要。建立數(shù)學(xué)模型是生態(tài)學(xué)研究的重要方法，“具體內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)”中要求學(xué)生“嘗試建立數(shù)學(xué)模型解釋種群數(shù)量變化”。這些要求不僅符合生物學(xué)本身發(fā)展的要求，也是社會(huì)發(fā)展的需要。因?yàn)槲覀兊纳飳W(xué)教學(xué)不僅要使學(xué)生獲得新的知識(shí)而且要提高學(xué)生的思維能力，從而形成良好的思維品質(zhì)，造就一代具有探索新知識(shí)、新方法的創(chuàng)造性思維能力的新人。
一、模型的含義及特點(diǎn)
模型是人們?yōu)榱四撤N特定目的而對認(rèn)識(shí)對象所做的一種簡化的概括性描述，這種描述可以是定性的，也可以是定量的；有的借助于具體的實(shí)物或其他形象化的手段，有的則通過抽象的形式來表達(dá)。
模型方法是指人們?yōu)榱苏J(rèn)識(shí)自然界中某一復(fù)雜的對象（如非常龐大的太陽系或非常微小的細(xì)胞），或事物發(fā)生的過程、規(guī)律等，用形象化的具體實(shí)物或抽象的語言文字、圖表、數(shù)學(xué)公式等對認(rèn)識(shí)對象進(jìn)行模擬或簡化描述的一種方法。
模型具有3個(gè)基本特點(diǎn)：①對實(shí)際對象的模仿和抽象；②組成體現(xiàn)認(rèn)識(shí)對象系統(tǒng)中的主要因素：③反映主要因素之間的關(guān)系。
二、模型的常見種類
模型的種類有很多，一般所說的模型主要有物理模型、數(shù)學(xué)模型、概念模型模擬模型等。以實(shí)物或圖畫形式直觀地表達(dá)認(rèn)識(shí)對象的特征，這種模型就是物理模型。如細(xì)胞立體結(jié)構(gòu)圖，細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的實(shí)物模型，沃森和克里克制作的著名的DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，它們形象而概括地反映了所有結(jié)構(gòu)的共同特征。用手電筒光照射旋轉(zhuǎn)的乒乓球以演示地球上的晝夜交替，建立有絲分裂和減數(shù)分裂中染色體變化的動(dòng)態(tài)過程等就是一種動(dòng)態(tài)的物理模型，讓學(xué)生感受到這些過程的動(dòng)態(tài)性和連續(xù)性，突出了探究性學(xué)習(xí)，有利于學(xué)生知識(shí)的構(gòu)建。所謂概念模型是對認(rèn)識(shí)對象系統(tǒng)的一種簡化的定性描述，用于表示系統(tǒng)組成和相互關(guān)系。如用光合作用圖解描述光合作用的主要反應(yīng)過程就是概念模型。“建立血糖調(diào)節(jié)模型”的活動(dòng)，可以幫助學(xué)生進(jìn)一步練習(xí)建立物理模型和概念模型的方法（側(cè)重在概念模型）。所謂數(shù)學(xué)模型，就是對現(xiàn)實(shí)原型為了某種目的而作的抽象、簡化的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)，它是使用數(shù)學(xué)符號(hào)、數(shù)學(xué)式子及數(shù)量關(guān)系對原型作的一種簡化而本質(zhì)的刻畫，比如方程、曲線、函數(shù)、不等式等概念都是從客觀事物的某種數(shù)量關(guān)系或空間形式中抽象出來的數(shù)學(xué)模型。如用N t=N0入t表示種群的“J”型增長，種群的“S”型增長，孟德爾遺傳定律等就是一種數(shù)學(xué)模型。所謂模擬模型就是用便于控制的一組條件來代表真實(shí)事物特征，通過模仿性試驗(yàn)來了解實(shí)體的規(guī)律。如比較著名的是生命起源研究裝置和生物圈Ⅱ號(hào)及碳循環(huán)模型就是模擬模型。
三、數(shù)學(xué)模型的應(yīng)用舉例
數(shù)學(xué)方法的介入，使我們對大自然有了更多的認(rèn)識(shí)。數(shù)學(xué)方法并非是近年來才出現(xiàn)的新方法：在科學(xué)史上，牛頓等很多偉大的科學(xué)家都是建立和應(yīng)用數(shù)學(xué)模型的大師，他們將各個(gè)不同的科學(xué)領(lǐng)域同數(shù)學(xué)有機(jī)地結(jié)合起來，在不同的學(xué)科中取得了巨大的成就。如力學(xué)中的牛頓定律、電磁學(xué)中的麥克斯韋方程、化學(xué)中門捷列夫周期表、生物學(xué)中孟德爾遺傳定律等，都是經(jīng)典的應(yīng)用數(shù)學(xué)模型的光輝范例。在當(dāng)代，由于計(jì)算機(jī)的運(yùn)用，數(shù)學(xué)模型在生態(tài)、地質(zhì)、航空等方面有了更加廣泛和深入的運(yùn)用。數(shù)學(xué)模型在生物學(xué)中也越來越表現(xiàn)出強(qiáng)大的生命力，它通過建立可以表述生命系統(tǒng)發(fā)展?fàn)顩r等數(shù)學(xué)系統(tǒng)，對生命形象進(jìn)行量化，以數(shù)量關(guān)系描述生命現(xiàn)象，再運(yùn)用邏輯推理、求解和運(yùn)算等達(dá)到對生命現(xiàn)象進(jìn)行研究的目的。數(shù)學(xué)模型通常以數(shù)學(xué)關(guān)系式的形式表示出來，并配以曲線圖、表格等形式。如酶促反應(yīng)的反應(yīng)速率、酶活性的變化、孟德爾雜交實(shí)驗(yàn)的“3∶1”和“9∶3∶3∶1”等等。
其模型的構(gòu)建過程包括：
（1）分析問題，了解問題的實(shí)際背景知識(shí)，挖掘問題中的隱藏條件；
�。�2）假設(shè)簡化，根據(jù)問題的特征和目的，對問題進(jìn)行簡化，并用精確的數(shù)學(xué)語言進(jìn)行描述；
�。�3）建立模型，在假設(shè)的基礎(chǔ)上，利用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)工具、數(shù)學(xué)知識(shí)來刻畫變量之間的數(shù)量關(guān)系，建立其相應(yīng)的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)；
�。�4）求解并檢驗(yàn)?zāi)Ｐ�，對模型進(jìn)行求解，并將模型結(jié)果與實(shí)際情形相比較，以此來驗(yàn)證模型的準(zhǔn)確性。
在教學(xué)過程中，要利用模型的建構(gòu)過程引導(dǎo)學(xué)生探究，如教科書對孟德爾分離定律的描述，詳盡地層現(xiàn)了“3：1”這一數(shù)學(xué)模型的建構(gòu)過程。教師在教學(xué)時(shí)，不應(yīng)僅僅停留在教給學(xué)生“3：1”的數(shù)學(xué)結(jié)論，而要詳細(xì)地演繹這個(gè)數(shù)學(xué)模型的推導(dǎo)過程。這是一個(gè)現(xiàn)象—假設(shè)（數(shù)學(xué)模型的初步構(gòu)建）—實(shí)踐驗(yàn)證—結(jié)論（數(shù)學(xué)模型的確立）的過程。孟德爾在種植豌豆的過程中，經(jīng)過數(shù)理統(tǒng)計(jì)，形成了“3：1”的數(shù)學(xué)模型，并在理論上進(jìn)行推導(dǎo)，來解釋這一模型。而后，通過再次種植豌豆，有目的地檢驗(yàn)?zāi)Ｐ停罱K確立了模型。這是一個(gè)嚴(yán)密的科學(xué)建模過程。又如高二生物必修3《種群數(shù)量變化》一節(jié)中，要學(xué)生學(xué)習(xí)建構(gòu)種群增長模型的方法，嘗試建構(gòu)種群增長的數(shù)學(xué)模型并用數(shù)學(xué)模型解釋種群增長數(shù)量的變化。教材中結(jié)合“問題探討”的素材，介紹了建立數(shù)學(xué)模型的一般步驟。
研究實(shí)例 研究方法
在教學(xué)中，教師還應(yīng)適當(dāng)加以展開，豐富其內(nèi)涵。例如，第一步觀察研究對象是為了發(fā)現(xiàn)問題，探索規(guī)律，“細(xì)菌每20分鐘就分裂一次”便是通過大量觀察和實(shí)驗(yàn)得出的規(guī)律。這是建立數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)，在這一基礎(chǔ)上運(yùn)用數(shù)學(xué)方法將生物學(xué)問題轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)問題。生命現(xiàn)象和規(guī)律往往不是數(shù)學(xué)化的，這就需要善于從具體現(xiàn)象中抓住其數(shù)學(xué)本質(zhì)。第二步合理提出假設(shè)是數(shù)學(xué)模型成立的前提條件，假設(shè)不同，所建立的`數(shù)學(xué)模型也不相同。第三步是要運(yùn)用數(shù)學(xué)語言進(jìn)行表達(dá)，即數(shù)學(xué)模型的表達(dá)形式。需要指出的是，當(dāng)呈現(xiàn)為某種數(shù)學(xué)模型時(shí)，教師一定要讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到數(shù)學(xué)模型所蘊(yùn)含的生物學(xué)意義，要避免離開生物學(xué)討論數(shù)學(xué)的傾向。第四步是對模型進(jìn)行檢驗(yàn)和修正，這在科學(xué)研究中是必不可少的步驟。在理想狀態(tài)下細(xì)菌種群數(shù)量增長的數(shù)學(xué)模型是比較簡單的，而生物學(xué)中大量現(xiàn)象與規(guī)律是極為復(fù)雜的，存在著許多不確定因素和例外的現(xiàn)象，需要通過大量實(shí)驗(yàn)或觀察，對模型進(jìn)行檢驗(yàn)和修正。在上述以細(xì)菌在理想狀態(tài)下種群增長為例的教學(xué)中，已經(jīng)交代了“種群增長的J型曲線”。因此，可以通過列舉事例，引到“J型增長的數(shù)學(xué)模型”上來。
教師應(yīng)對數(shù)學(xué)模型及其教育價(jià)值有一個(gè)基本的認(rèn)識(shí)。數(shù)學(xué)模型是聯(lián)系實(shí)際問題與數(shù)學(xué)的橋梁，具有解釋、判斷、預(yù)測等重要功能，在科學(xué)研究中，數(shù)學(xué)模型是發(fā)現(xiàn)問題、解決問題和探索新規(guī)律的有效途徑之一。引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)數(shù)學(xué)模型，有利于培養(yǎng)學(xué)生透過現(xiàn)象揭示本質(zhì)的洞察能力；同時(shí)，通過科學(xué)與數(shù)學(xué)的整合，有利于培養(yǎng)學(xué)生簡約、嚴(yán)密的思維品質(zhì)。
四、模型的作用
1、促進(jìn)學(xué)生認(rèn)知水平的發(fā)展
將學(xué)生的認(rèn)知水平逐步從具體向抽象過渡,抓住原型的本質(zhì)特征,對原型進(jìn)行抽象,把復(fù)雜的原型客體加以簡化和純化,并對抽象的假設(shè)或命題進(jìn)行邏輯轉(zhuǎn)換,以構(gòu)建一個(gè)能反映原型本質(zhì)聯(lián)系的模型。這一過程當(dāng)然離不開從具體到抽象的過渡訓(xùn)練,而這種既能聯(lián)系具體,又能聯(lián)系抽象的性質(zhì),正是模型所特有的。
2、使學(xué)生更好地掌握科學(xué)知識(shí)
模型方法的特點(diǎn)及其重要性,決定了模型在促進(jìn)學(xué)習(xí)生物學(xué)知識(shí)過程中的重要作用。(1)模型是學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)知識(shí)的重要手段,學(xué)生掌握了模型方法能更透徹地理解科學(xué)知識(shí)。(2)模型方法作為思維方法和行為方式,蘊(yùn)涵著很高的認(rèn)知價(jià)值,學(xué)生一旦將模型方法內(nèi)化為自己的認(rèn)知圖式,就能獲得認(rèn)知水平的躍進(jìn)。(3)模型方法教育有助于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維能力。
3、培養(yǎng)學(xué)生的研究能力
模型的建立要根據(jù)研究的任務(wù)、目的抽象出被研究對象的本質(zhì)特征,舍去許多次要的細(xì)節(jié)和非本質(zhì)的屬性,把要研究的現(xiàn)象、問題從紛繁復(fù)雜的交錯(cuò)關(guān)系中明確、清晰地顯示出來,使問題得以簡化和明確化,并制訂出解決問題的程序,從而充分地發(fā)揮思維的能動(dòng)作用,達(dá)到認(rèn)識(shí)原型的目的。
4、能培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神
科學(xué)精神與科學(xué)知識(shí)、科學(xué)方法一樣,均屬科學(xué)素質(zhì)的基本要素,模型教育對于學(xué)生科學(xué)精神的培養(yǎng)尤為重要。(1)有利于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)作風(fēng)。(2)激發(fā)并產(chǎn)生良好的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)。模型教育不僅可使學(xué)生體驗(yàn)到理論的作用,而且會(huì)使他們產(chǎn)生躍躍欲試的興趣,并使他們對探究活動(dòng)成功后的喜悅感、自豪感產(chǎn)生穩(wěn)定的需要,形成穩(wěn)定的學(xué)習(xí)興趣,進(jìn)而轉(zhuǎn)化為良好的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)。(3)能促進(jìn)辯證唯物主義思想教育。
總之,模型及其方法本身就是一種科學(xué)方法，建立模型在高中生物研究中是很重要的方法和能力。對學(xué)生進(jìn)行模型方法教育,就是要讓學(xué)生置身于探索生物學(xué)現(xiàn)象、發(fā)現(xiàn)生命規(guī)律的活動(dòng)中,在建立模型的過程中學(xué)會(huì)觀察和統(tǒng)計(jì)的方法、實(shí)驗(yàn)的方法、歸納與演繹的方法、假設(shè)的方法、近似的方法等。這樣,學(xué)生就會(huì)主動(dòng)地去思考、探索,順著科學(xué)的思路和方法去感知、去思索,在不知不覺中,就領(lǐng)略到生物學(xué)知識(shí)的真諦。多年的實(shí)踐證明: 教師在生物教學(xué)中運(yùn)用模型方法，不僅便于分析和解決有關(guān)生物學(xué)問題，又能有效提高學(xué)生的生物科學(xué)素質(zhì),并能帶動(dòng)、整合其他生物科學(xué)方法教育的實(shí)施。
參考文獻(xiàn)：
1、《成才之路》（成才之路雜志社主編，2008年2月）
2、《成才之路》（成才之路雜志社主編，2008年3月）
3、《生物學(xué)教學(xué)》（華東師范大學(xué)主編，2006年8月）
4、《生物學(xué)教學(xué)》（華東師范大學(xué)主編，2008年2月）
5、《中學(xué)生物學(xué)》（南京師范大學(xué)主編，2007年7月）
6、《中學(xué)生物教學(xué)》（陜西師范大學(xué)主編，2006年12月）
7、《生物3穩(wěn)態(tài)與環(huán)境教師教學(xué)用書》(課程教材研究所等編著，人民教育出版社，2007年1月第2版)
8、《生物1分子與細(xì)胞》(課程教材研究所等編著，人民教育出版社，2004年5月第1版)
酶的專題復(fù)習(xí)
【教學(xué)目標(biāo)】
1、理解酶的概念；
2、理解影響酶的因素和學(xué)會(huì)影響酶的因素的圖像分析；
3、明確與酶相關(guān)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及分析；
4、熟練識(shí)圖和分析影響酶的因素的圖像
【教學(xué)重點(diǎn)】 理解影響酶的因素和學(xué)會(huì)影響酶的因素的圖像分析
【教學(xué)難點(diǎn)】 理解影響酶的因素和學(xué)會(huì)影響酶的因素的圖像分析
【教學(xué)方法】 講述法 自主學(xué)習(xí)法 直觀法
【教學(xué)過程】
一、酶的本質(zhì)及作用
1．酶的概念
�。�1）來源： 產(chǎn)生。
�。�2）作用：具有 。
（3）成分：絕大多數(shù)是 ，少數(shù)為 。
2．酶的作用原理
（1）酶與無機(jī)催化劑的催化作用原理相同，都是 。
�。�2）同無機(jī)催化劑相比，酶降低 的作用更顯著。
【典例導(dǎo)析】
1．下列關(guān)于酶的敘述中，正確的是（ ）
A．所有酶用雙縮脲試劑進(jìn)行檢測都可以呈現(xiàn)紫色反應(yīng)
B．生長激素與呼吸酶不可能來自同一個(gè)細(xì)胞
C．消化酶要經(jīng)過核糖體的合成，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體的加工等階段，分泌到細(xì)胞外才發(fā)揮作用
D．與藍(lán)藻光合作用有關(guān)的酶分布在葉綠體類囊體薄膜上和基質(zhì)中
2．下列關(guān)于酶的敘述中，正確的是( )
A．所有酶用雙縮脲試劑進(jìn)行檢測都可以呈現(xiàn)紫色反應(yīng)
B．生長激素與呼吸酶不可能來自同一個(gè)細(xì)胞
C．消化酶要經(jīng)過核糖體的合成，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體的加工等階段，分泌到細(xì)胞外才發(fā)揮作用
D．與藍(lán)藻光合作用有關(guān)的酶分布在葉綠體的類囊體薄膜上和基質(zhì)中
3．酶的特性
①ATP和ADP能快速轉(zhuǎn)化的一個(gè)重要原因是酶具有 。
②生物體內(nèi)各種復(fù)雜的代謝反應(yīng)之所以能有條不紊地進(jìn)行，與酶的 有關(guān)，每種酶只能催化一種或一類化學(xué)反應(yīng)。
�、勖杆呋幕瘜W(xué)反應(yīng)一般是在比較溫和的條件下進(jìn)行的，在 的條件下，都會(huì)導(dǎo)致酶的空間結(jié)構(gòu)遭到破壞，使酶永久失活；而在 條件下，酶的活性降低，但不會(huì)失活。
二、與酶有關(guān)的曲線分析
【問題探究】讀下列各圖并分析回答相關(guān)問題。
�。�1）圖1如右：
①圖1是表示 的曲線。
②你從圖中能讀出什么信息？
a： 。
b： 。
�、勖改艽呋淮嬖诘幕瘜W(xué)反應(yīng)嗎？ 。
�、軋D中出現(xiàn)差異的原因： 。
�。�2）圖2如下：
�、賵D2是表示 酶 的曲線。
�、谀銖膱D中能讀出什么信息？
a： 。
b： 。
�。�3）圖3如下
①圖3中三個(gè)曲線是表示 酶 的曲線。
�、谀銖膱D中能讀出什么信息？
a： 。
b： 。
c： 。
d： 。
�。�4）圖4如下：
�、賵D4中兩曲線是表示 的曲線。
�、谀銖膱D中讀出什么信息？
a： 。
b： 。
三、與酶相關(guān)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及分析
完成下表──與酶相關(guān)的實(shí)驗(yàn)分析并體會(huì)其思路。
實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>
實(shí)驗(yàn)組
對照組
實(shí)驗(yàn)組衡量標(biāo)準(zhǔn)
自變量
因變量
無關(guān)變量
驗(yàn)證某種酶是蛋白質(zhì)
已知蛋白液+雙縮脲試劑
是否出現(xiàn)紫色
待測酶液和已知蛋白液
底物+相應(yīng)酶液
底物是否被分解
相應(yīng)酶液的有無
底物量、溫度等
驗(yàn)證酶的專一性
底物是否被分解
底物是否被分解
酶的數(shù)量、溫度等
底物+相應(yīng)酶液
底物+無機(jī)催化劑
底物分解速率
底物分解速率
底物的數(shù)量、溫度等
探究酶的適宜溫度
底物的分解速率或底物的剩余量
酶的活性
底物和酶的量、溶液pH、反應(yīng)時(shí)間等
pH梯度下的同一pH處理后的底物和酶混合
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