高中生物教学中的建模活动——曲线模型的建立，本文主要内容关键词为：建模论文,曲线论文,模型论文,高中生物论文,教学中论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
模型是人们为了某种特定的目的而对认识对象所作的一种概括性描述，可以是定性的，也可以是定量的；有的借助于实物或形象化的手段，有的通过抽象的形式来表达。模型的目标是提供描述和理解数据含义的框架。随着生物学的发展和新课程对生物学科要求的变化，生物学模型的建立已成为学生必须掌握的技能之一，而且在近几年的高考中这类试题也成为必考题型之一。在教学中抓住这一指导思想，不仅可以培养学生对生物学知识的运用能力，而且对学生应考能力的提高也有很大的促进作用。在教学活动中，按生物学模型建立的形式可以把它分为曲线模型、公式模型、结构模型等三大类。下面笔者就生物学曲线模型的建立和使用谈谈自己的一点实践和体会，与大家共享。
曲线模型就是以数学曲线的方式描述某一类生物学现象的内在规律的方式。常见的生物学曲线模型有细胞增殖模型、光合作用影响因素分析模型、糖代谢曲线模型、免疫曲线模型、种群增长变化模型等。
一、细胞增殖模型
1.模型建立
(1)学生的资料采源：以教材中细胞有丝分裂各时期特点、减数分裂各时期特点、细胞分裂的概念为分析依据。
(2)曲线的规范：以分裂时期为横坐标，数量变化为纵坐标。
(3)研究对象：各时期染色体、DNA、染色体单体的变化。
(4)过程：学生动手建立模型，相互评价，最后教师评价，达成共识。
(5)呈现正确曲线(见图1、图2)：
2.应用
当学生理解并熟练以上两曲线模型后，面对细胞增殖的相关问题时，首先定位细胞所在的时期，然后分析各时期DNA、染色体、染色单体的数量特点和细胞可能的名称。
例1 某生物的体细胞中染色体数为2n，该生物减数第二次分裂与有丝分裂相同之处是()
A.分裂开始前，都进行染色体的复制
B.分裂开始时，每个细胞中的染色体数都是2n
C.分裂过程中，每条染色体的着丝点都分裂成为两个
D.分裂结束后，每个子细胞的染色体数都是n
解析依据试题，很快可以把分裂开始前、分裂过程、分裂结束后定位于间期、分裂期、有丝分裂与减数第二次分裂的末期，然后快速画出两个曲线图，答案自然就会呈现出来。应选C选项。
二、光合作用影响因素的分析模型
这部分内容是近年高考命题的重点考查内容之一，但多集中在对一些现象的分析上，对学生的能力要求较高。所以在教学中可以引导学生寻找规律，建立模型，从而使学生思维变得清晰。
1.模型建立
(1)学生的资料来源：课本中有关光合作用和呼吸作用的内容。
(2)曲线的规范：横坐标表示光照强度，纵坐标表示光合作用的量(可以用
、
、葡萄糖量表示)。
(3)研究对象：净光合作用量和总光合作用量的变化。
(4)过程：学生先动手建立模型，相互评价，最后教师评价，达成共识。
(5)呈现正确曲线(见图3)：
2.应用
在遇到与光合作用和呼吸作用相关的试题时，就可以根据图3进行分析(A点表示呼吸量，B点表示单位时间内呼吸作用释放的量与光合作用吸收的量相等，C点表示光照强度已不再作为自变量出现和现有条件下最大光合作用强度；OA段代表呼吸量，OD段代表光合作用净量，AD段代表光合作用总量，AB段表示呼吸作用大于光合作用，BC段表示光合作用大于呼吸作用)，基本上可以解决这一类的相关问题。
例2将川芎植株的一叶片置于恒温的密闭小室，调节小室浓度，在适宜光照强度下测定叶片光合作用的强度(以吸收速率表示)，测定结果如图4。下列相关叙述正确的是( )
A.如果光照强度适当降低，a点左移，b点左移
B.如果光照强度适当降低，a点左移，b点右移
C.如果光照强度适当增强，a点右移，b点右移
D.如果光照强度适当增强，a点左移，b点右移
解析 本题是有关光合作用和呼吸作用影响因素对平衡点(补偿点)变化影响的分析。参照图3，图4的纵坐标为CO2的吸收速率，所以a点为图3中的平衡点。当其他因素不变，光照强度适当降低时，光合作用就会减弱，平衡点a是光合作用与呼吸作用之差为0的点，如果还要满足光合作用和呼吸作用相等，只能提高的浓度，所以a右移；光照不足，原有b点的的浓度下暗反应的物质不能被还原，所以b点左移。同理，当光照强度增强时，a点只能左移，b点右移。应选D选项。
三、血糖调节及糖尿病的分析曲线
这部分是高中生物教学中的一个重点内容，也是高考考查频率较高的内容之一。从近年高考命题的趋势来看，多集中在对现象的理性分析，而学生对生物学现象的理性分析多缺少依据，本曲线模型的建立可为学生的分析提供一定的帮助。
1.模型建立
(1)方法和过程：(同前)略。
(2)呈现正确曲线(见图5)：
2.应用
物质代谢是高考重点考查的内容之一，近年在考查的要求上明显有所提高，一般都重在对物质变化过程中的量化分析。在教学中只要引导学生建立起这种量化模型曲线，在应用时学生就有据可依，从而在解决问题的过程中就有了分析的支点。
例3 4名受试者分别口服100g葡萄糖后，在180min内血糖含量的变化曲线如图6所示。据图分析正确的选项是( )
A.a代表高胰岛素血症患者的血糖含量变化
B.4条曲线在前30min内血糖升高与肠道吸收有关
C.b在120min后下降的主要原因是葡萄糖转化为糖元及非糖物质
D.c、d代表正常人的血糖含量变化
解析 在面对这一类型的试题时，无论是图像分析还是实验分析，模式图(图5)都可提供一个基本的分析依据。从图6可知胰岛素升高引起血糖下降，饭后恢复稳定是血糖调节的结果。从基本知识可知，人体正常的血糖水平为
，所以本题应选B选项。
四、免疫反应过程分析曲线模型(见图7)
通过此模型的建立，可以帮助学生在解决相关免疫的问题时有据可依，一目了然。
五、相关种群分析的曲线模型(见图8)
学生可以根据本曲线模型对有关种群变化及生产、生活和研究中遇到的问题进行分析。
除上述所呈现的曲线模型之外，我们在教学中还可以对课本上已有的曲线进行分析。例如，可以针对课本上已呈现的生长素促进生长的曲线、微生物生长变化曲线进行分析，强化学生对相关模型的建立和分析过程的认识；也可以针对一些可以定性或定量分析的问题，有意识地引导学生建立起相关的曲线模型，如矿质离子的吸收与各种影响因素的关系模型、矿质元素在叶龄周期中的变化趋势模型等。这样做，不仅可以培养学生的生物学思维能力，而且也在很大程度上提高了学生的应试能力。
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