基于核心素養(yǎng)的模型建構概念的教學策略

肖安慶

摘 要 從模型建構概念的理論基礎入手，將適合模型建構的概念分為微觀概念、宏觀概念、抽象動態(tài)的規(guī)律和周期長的生命規(guī)律等四種概念，舉例分析了基于模型建構概念的六種教學策略。

關鍵詞 模型建構概念 核心素養(yǎng) 教學策略

中圖分類號 G633.91 文獻標志碼 B

模型是人們?yōu)榱颂囟ǖ哪康?，對某一事物進行實物化、形象化、抽象化或簡單化描述，是與真實物體、某一事物對應的具有解釋力的試探體系或結構。2014年頒發(fā)的《教育部關于全面深化課程改革落實立德樹人根本任務的意見》強調學生核心素養(yǎng)體系——研究提出各學段學生發(fā)展核心素養(yǎng)體系，完善課程教學有關標準。模型建構思想是《普通高中生物課程標準》的重要思維方法。培養(yǎng)學生模型建構的能力，能夠促進學生理解核心概念的形態(tài)、特征和本質，提高學生的核心素養(yǎng)能力，是科學研究中重要的認識手段和思維方式。

1 理論基礎

模型建構的理論基礎為建構主義理論。以皮亞杰和布魯納為代表的認知主義學習觀認為，客觀的知識結構通過個體與之交換作用而內化為認知結構。美國教育學家戴爾在《視聽教學法》提出“經驗之塔”理論，對經驗的獲得進行了描述，將經驗分為做的經驗、觀察經驗和抽象經驗（圖1）共10個層次。

經驗之塔理論的層次中，設計經驗是通過標本模型等間接材料獲得的經驗，標本模型是通過人為設計仿造的應用于教學的事物。戴爾指出，經驗之塔的底層經驗是最具體的，越往上越抽象；學科教學不能終止于具體經驗，要向抽象和普遍發(fā)展，形成概念，才能上升為抽象經驗。目前，中學生物教學普遍的問題是：學生死記硬背一些概念，不能有效地將具體概念轉化為抽象的經驗。這些問題的解決應通過模型建構，從做的經驗開始，將概念和定理轉化為抽象的經驗。

2 基于核心素養(yǎng)的模型建構概念的類型

2.1 微觀的概念

某些微觀概念的原型因微小難以構建概念。建構模型時，教師應去除它們非本質的部分，以直觀、放大、簡化的形式構建模型，使微觀的概念清晰化、直觀化，如細胞的微觀結構，基因結構的構建。

2.2 宏觀的概念

某些宏觀概念的原型雖較大，但學生很難整體把握。建構模型時，教師應整體呈現各部分結構，讓學生通過發(fā)現問題再歸納本質，如生態(tài)系統(tǒng)結構的構建。

2.3 抽象、動態(tài)的規(guī)律

處理抽象動態(tài)的規(guī)律，教師經常采用講授的方式。但由于學生缺乏體驗，理解這類概念比較困難。建構這類模型時，教師可以變講授為體驗，化抽象為具體，化動態(tài)為游戲，讓學生在拼擺的環(huán)節(jié)中構建概念，如光合作用與呼吸作用的過程、有絲分裂與減數分裂的過程、興奮的傳導與傳遞、生態(tài)系統(tǒng)物質循環(huán)利用與能量流動的過程等概念的構建。

2.4 周期長的生命規(guī)律

某些生命規(guī)律由于周期長，生命規(guī)律復雜，如果僅僅通過課件展示，學生不容易理解。建構這類模型時，教師可讓學生在模擬概念過程中理解生命規(guī)律，如現代生物進化和基因分離定律模擬實驗的建構。

3 基于核心素養(yǎng)的模型建構概念的教學策略

3.1 理想模型法

通過建立模型來揭示原型的形態(tài)、特征和本質的方法稱為理想模型法。理想模型法是物理學中經常使用的一種研究方法。它的特點是強調研究對象的主要特征，忽略次要特征，通過讓學生觀察、想象、類比、操作的環(huán)節(jié)，來揭示宏觀、微觀概念的本質。其流程為：初制模型→交流展示歸納總結→精制理想模型→使用理想模型。

案例1：制作生物膜模型。

（1） 初制模型。

課前布置家庭作業(yè)，小組合作制作生物膜模型。

（2） 交流展示歸納總結。

課堂上，各小組分別展示自己的生物膜模型。有的小組用乒乓球做磷脂分子的親水頭，用兩根電線絲從中穿孔作為疏水尾；有的小組用布料做材質；有的小組用橡皮泥做材質等課堂討論，討論制作理想的模型。

（3） 精制理想模型。

組織學生用解剖針在乒乓球上打孔，將小段電線對折后插入孔內，構成磷脂分子，鄰近的乒乓球用電線連接好，構成磷脂分子層。用白色泡沫當做蛋白質，在白色泡沫周圍圍上兩層乒乓球，構成生物膜的理想模型。

（4） 使用理想模型。

扳動相鄰的兩塊泡沫，模擬蛋白質和磷脂分子的運動。

在該實踐活動中，學生從生物膜的微觀結構入手，通過觀察、想象，制作等環(huán)節(jié)層層深入，有利于學生理解生物膜的概念本質。

3.2 類比聯想法

類比聯想法是指運用已有的知識、經驗，把類似陌生事物進行比較，創(chuàng)造性地突破教學難點的教學策略。其過程可分解為：（1） 類比，在新舊問題間找出相似的地方；（2） 聯想，類比產生的信息引起的對已有知識的回憶。通過類比聯想，找出某種相似事物中的同種性質，在類比中聯想，從而升華思維，既模仿又有創(chuàng)新。

案例2：關于激素特異性類比的教學片斷。

教師拿出自己的手機，撥打自己的另一個手機號碼，提問：“我的手機信號如何發(fā)射？”

學生答：“四周?！?/p>

教師問：“為什么僅僅是另一個手機會響？”

學生答：“只有這只手機能接受這種信號?！?/p>

教師說：“激素的分泌也是如同手機信號流向四周，但只有相關受體才能識別這一激素?！?/p>

教師以手機信號類比激素傳遞的信息，接受這一信號的手機類比成特異性受體，通過類比聯想教學法，形象地使學生掌握激素特異性這一概念。

3.3 具象分析法

具象即具體的形象。具象分析法是將概念的原型構建模型進行放大或縮小，來探索概念的本質。它是感知記憶的結果，而且是在抽象思維的作用下，對概念本質進行選取、綜合的結果。

案例3：探索環(huán)境因素對光合作用的影響。

將一株綠色植物放在一個密閉的錐形瓶中。在瓶口放一個測定瓶中CO2濃度的傳感器，傳感器的另一端與計算機連接，以檢測一段時間內瓶中CO2濃度的變化。根據實驗所測數據繪制CO2濃度與光合作用之間關系的曲線圖。

具象分析法建構模型是將概念原型以放大或縮小的形式再現在學生面前，通過直接觀察實驗結果，幫助學生理解環(huán)境因素對光合作用的影響，更好地認識概念的本質。

3.4 抽象分析法

抽象是通過分析與綜合的途徑，運用概念在人腦中再現對象的質和本質的方法。抽象分析法是將難以理解的概念轉化成數學模型或概念模型進行分析，幫助學生理解概念的方法。

案例4：DNA復制的相關計算教學片段。

親代細胞DNA分子用15N標記，放在含14N的培養(yǎng)液中復制1次，子代DNA分子的數量為2，復制2次，子代DNA分子的數量為4，由此推導復制n次，子代DNA分子的數量為2n，繼續(xù)推導含15N的DNA分子占子代總DNA分子的比值為2/2n，子代的脫氧核苷酸鏈條數為2n+1；含15N的脫氧核苷酸鏈條數為2，占總數2/2n+1；含14N的脫氧核苷酸鏈占總數的（2n+1-2）/2n+1。

學生通過數學模型，分析了DNA復制的相關概念，輕松地把握生物現象的狀態(tài)變化，達到“撥開云霧見青天”的效果。

3.5 比較分析法

比較分析法是把相似的概念加以比較，以達到認識事物的本質和規(guī)律并作出正確的評價。高中生物教學中，教師可以引導學生利用比較分析法對相似概念進行比較，揭示它們之間的差異和共性，提高學生分析問題、解決問題的能力。如引導學生列表比較自由擴散、協助擴散和主動運輸三種跨膜方式，找出三者間的區(qū)別與聯系，從而準確掌握概念本質。

3.6 等效代替法

等效替代法是在某種相同的特性和關系下，將某一概念轉化為等效、簡易問題的研究方法。掌握等效替代法及應用，體會等效思想的內涵，有助于提高學生的生物學素養(yǎng)，初步形成科學的世界觀和方法論，為終身的學習、研究和發(fā)展奠定基礎。

案例5：“染色體組——單倍體——多倍體”教學片段。

教師伸出一只手，說：“我的手指就長短而言有何特點？”

學生說：“三長兩短?！?/p>

教師說：“我的手指就是一個染色體組，黑板上有幾個染色體組？”說完在黑板上重重按壓一下，留下清晰的痕跡。

學生說：“一個染色體組。”

教師說：“由這樣的配子發(fā)育形成的個體為單倍體。那么以下有幾個染色體組？”在黑板上又按壓一下。

學生說：“兩個染色體組?！?/p>

教師說：“由受精卵發(fā)育而來的含有兩個染色體組的個體為二倍體”。教師依次講解三倍體、四倍體和多倍體的概念。

在該案例中，教師通過用自己的手指類比染色體組，將抽象問題具體化，巧借模型構建概念體系，采用等效替代法，達到了揭示本質、把握內涵的目的。

4 結語

“我聽見了，就忘記了；我看見了，就領會了；我做過了，就理解了?！苯嬆Ｐ褪紫葢撟裱鲃咏嫷脑瓌t，這不僅有益于概念的形成，而且能激發(fā)學生主動建構模型的積極性。同時建構模型還得遵循簡化性原則，在便于理解的前提下，通過觀察、聯想、類比、歸納、分析等思維活動，促進概念的構建和思維的培養(yǎng)。

參考文獻：

[1] 陳衛(wèi)東.模型建構在高中生物新課程教學中的應用[J].教學與管理.2011，（2）：69-71

[2] 許明.基于模型建構的初中生物概念教學研究[J].教學月刊·中學版（教學參考）.2016，（2）：57-60