交集有序寻觅共性,团结合作共同发展

第四节 交集有序寻觅共性,团结合作共同发展

集合模型构建是一种在生物教学中,利用集合的属性、类型(子集、交集、补集等)及相关运算定律,直观呈现生物学关联概念之间的共性和异性,方便学生顺畅地解决物质性质区分、细胞器分工、生物进化、遗传学概率计算等生物学问题的一种学习模式。通常情况下,集合模型一般由正方形和圆组成,如图3-2-5所示。

图3-2-5 通用集合模型简图

正方形代表的是具有同一相对广泛属性的所有事物的集合;A、B等圆代表在集合范围内,蕴藏着自我独特属性的同一类事物的集合;若不同的圆彼此间交叉(图中阴影部分),说明不同的群体间除了具有彰显独特个性的属性外,还具有相似的内在属性特征。

【教学案例4】“组成生物体元素”的教学

教师在实施“组成生物体元素”内容的教学时,可以通过构建“组成生物体元素”的集合模型,如图3-2-6所示,呈现各元素之间的归类及从属关系。

图3-2-6 组成生物体元素的集合模型图

从图3-2-6中可知:圆①中的C是最基本元素,圆②中的C、H、O、N是基本元素,圆③中的C、H、O、N、P、S是主要元素,圆④中的C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg是大量元素,圆⑤中的Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo、Ni是微量元素。通过集合模型的构建,一目了然地厘清了各元素之间的层级分类和属性分界。

【教学案例5】“生物进化学说”的教学

教师在讲授“达尔文自然选择学说与现代生物进化理论”时,可以依据两者之间的异同点,构建“达尔文自然选择学说与现代生物进化理论”的集合模型,如图3-2-7所示。

图3-2-7集合模型视觉化地展现了达尔文自然选择学说的主要内容及局限性、现代生物进化理论的主要内容及进步性、两种进化学说的发展渊源及区别联系。

图3-2-7 “达尔文自然选择学说与现代生物进化理论”的集合模型

【教学案例6】“遗传病概率计算”的教学

在人类的遗传病中,若只考虑A病的情况,患A病的概率为a,只考虑B病的情况,患B病的概率为b,两个事件互相独立,则不患A病和不患B病的概率分别是集合a和集合b的补集,分别用(1-a)、(1-b)表示,如图3-2-8甲所示。同时患两病的概率可看成集合a、集合b的交集,如图3-2-8乙所示。只患A病的概率为集合a中集合ab的补集,数值=a-ab(集合ab是集合a的子集)。

图3-2-8 “遗传病概率计算”集合模型

通过集合模型构建实施教学的优点主要体现在:第一,其具备层次分明、直观透视的特点,即利用集合模型区域分明的框、圆、线等组合形式,配合整合性的推理过程,将学生数学课上的集合知识转换成生物科学模型,进而产生有意义的学习。第二,其具备由点及面、聚散为合的特点,即通过对两个或多个知识点之间的整合,让学生观察和比较,激发学生的整合能力,弄清彼此间的联系和区别。这一方面能帮助学生深层次地阐述生物学关联知识的本质与内涵,另一方面也能帮助学生杜绝囫囵吞枣式的僵化式学习和记忆。