建模中的观察与思维能力

观察和思维是生物学知识应用与建模活动中的重要个性心理特征。这些能力因人而异，但都在建模活动中表现出来，同时也在建模活动中得到培养。

（一）观察能力

观察是人们认识世界、增长知识的重要手段。建模活动中问题的提出、变量的筛选、生物学模型的建立和识别、规律的发现等，都需要进行反复认真的观察。而思维和想象、模型的计算也都以观察为基础。“观”即“看”，“观察”则不是随便“看”，而是有目的地“看”。“观”只能看到事物的表象，“观察”才可能看到表象后面的东西，才可能深入事物的内部。

在生物学建模活动中观察什么，怎么观察，这些是增强学生的观察能力所要解决的问题。观察必须要服从观察者的主观目的，否则只能是“观”而不可能是“观察”。面对一个实际问题情境时，要观察的是空间形式和数量关系。首先观察全局，了解问题情境呈现了一些什么现象，在此现象中有哪些因素在相互作用和相互影响，哪些因素可以用数量来描述，其中哪些是常量，哪些是变量。其次观察哪些量彼此相关，是一种什么关系。在确定了研究对象之后，则要深入某个局部，侧重观察研究对象与哪几个量有关，其中对研究对象影响较大的量有哪几个。我们通过调查掌握了一些数据之后，要观察这些数据是怎样变化的，有无规律可循、是什么规律，等等。

（二）思维能力

思维主要是生物学思维，它贯穿于生物学知识应用与建模活动的始终。思维大致分为两个阶段：第一阶段，一般是形象思维的初级阶段。在这一阶段，对观察到的材料加工、整理，并将感知到的数量关系及结构或空间形式翻译成生物学的语言（符号语言、图形语言、表格语言、算法语言），也即用符号、表格、图形等生物学的方式去描述观察感知到的材料。第二阶段，一般是逻辑思维阶段和形象思维的高级阶段。将所感知到的材料与自己已有的认知结构相比较，根据观察感知到的材料的性质与特点，将问题归类，确定建模的方向，创造性地建立生物学模型，确认是函数、方程模型，还是不等式模型，是差分模型还是图表统计模型。与此同时选择解决问题的具体方法。如果观察感知到的数量关系或结构特征在已有的认知结构中没有结合点，也就是说，学生已有的生物学知识和方法不足以研究、解决所面临的问题，此时则需要学习新的知识和方法，或者重新观察、分析材料，进一步抓住主要因素，舍去次要因素，进一步简化问题，形成新的认知，在一个新的层面上重新建模并求解。

学生在生物学知识应用与建模活动中的观察与思维，是在学生本人的认知结构、生物学素养、生物学知识和方法的基础上进行的。因此，对同一个问题情境的观察、思维，不同的学生可能会提出不同层面的问题，建立不同的生物学模型。