淺談模型建構在高中生物學教學中的應用

尹虎軍

高中生物學教學中，有不少學生對各種概念、原理能倒背如流，但做題的時候卻不能將所學的知識轉化應用于具體問題當中。為什么會出現(xiàn)這種低效現(xiàn)象？怎樣才能使學生更加科學地建立起知識間的聯(lián)系、提高其分析和解決問題的能力呢？這一問題的出現(xiàn)主要與教學中模型和建構模型方法的教學缺失，導致學生缺乏建模思想有重要關系。因此，下面主要從生物教學中模型建構的角度，分析如何提高學生的有效性學習、應用知識的能力，從而打造高效課堂。

1 模型建構的必要性

模型建構體現(xiàn)了新課標要求，建模思想已經(jīng)滲透在教材中?！镀胀ǜ咧猩镎n程標準（實驗）》明確要求：了解建立模型等科學方法及其在科學研究中的作用、培養(yǎng)學生的建模思想和建模能力，獲得生物學的基本事實、概念、原理、規(guī)律和模型等方面的基礎知識。可見，模型建構在生物教學中具有重要地位。不只我國高中生物教材將模型建構作為教學的課程目標，美國《國家科學教育標準》中也明確把模型和科學事實、概念、原理、理論列為科學主題的重點，并將構建、修改、分析、評價模型作為高中學生的基本科學探究能力?？梢?，模型構建也是與國際接軌的重要途徑。

2 高中生物模型建構教學的現(xiàn)狀

高中生物教學中，由于高考的導向作用和教學時間的限制，教師對模型建構的教學并沒有重視，課堂模型教學也僅僅是為了完成教材中特定內(nèi)容的教學而設計的，缺乏對模型教學的深入發(fā)掘和研究，在具體的教學中也就缺失了對學生模型建構思維的培養(yǎng)。同時，由于很多學校教學資源不足，無法為師生提供充足的教學模具、材料和活動場所，加之有些教師的教學方法比較陳舊、缺乏研究和創(chuàng)新，所以當學生遇到一些實際的有關模型操作問題時，教師往往是紙上談兵，以理論解釋理論，無法滿足學生模型建構的實踐要求。這樣會導致高中生對抽象知識的理解不透徹，缺乏建模方法和建模思想，不能很好地建立起知識間的內(nèi)在聯(lián)系，更不能準確地運用所學知識解決具體問題，因而影響課堂的教學質(zhì)量和教學效率。

3 模型構建的過程及其在高中生物教材中的分布

3.1 模型構建的一般過程

人教版高中必修一教材中指出：模型是人們?yōu)榱四撤N特定的目的而對認識對象所做的一種簡化的描述，這種描述可以是定性的、也可以是定量的；有的借助具體的實物或其他形象化的手段，有的則通過抽象的形式來表達。

高中生物教材中提到的模型有物理模型、概念模型和數(shù)學模型。關于模型建構的模式，國內(nèi)一般認為分為：觀察現(xiàn)象——提出假設——實踐驗證——得出結論等程序。這與科學探究的過程也是極為吻合的。具體過程是：

① 鉆研模型，即觀察研究生物學原型；

② 模型假設，提出合理假設，去除原型內(nèi)部非本質(zhì)、次要的因素，探索原型內(nèi)部的本質(zhì)聯(lián)系；

③ 構建生物學模型；

④ 對模型進行檢驗和修正。

3.2 模型構建在高中生物教學中的分布

人教版新教材中共安排了4個物理模型建構，分別是：《必修1·分子與細胞》中“嘗試制作真核細胞的三維結構模型”；《必修2·遺傳與變異》中“模擬減數(shù)分裂過程中染色體的變化”和“制作DNA雙螺旋結構模型”；《必修3·穩(wěn)態(tài)與環(huán)境》中“建立血糖調(diào)節(jié)的模型”。以上是教材中明確提出的模型構建，還有許多并沒有明確指出，但在相關的章節(jié)、練習或課外拓展中有涉及到。如學習了蛋白質(zhì)這一節(jié)內(nèi)容后，練習題中出現(xiàn)的概念圖（圖1）；數(shù)學模型建構體現(xiàn)在必修3建構種群增長的數(shù)學模型。這三大類模型之間有時候也可以相互聯(lián)系，比如減數(shù)分裂的物理模型可以上升為概念模型和數(shù)學模型，即通過觀察物理模型，總結出概念，然后找出染色體與DNA的變化規(guī)律，最后抽象為數(shù)學模型。

4 生物模型在提高學習能力方面的意義

4.1 模型構建教學有利于提高學生學習興趣，培養(yǎng)學習動機，從而提高注意力

興趣是最好的老師，模型教學可以讓每位學生發(fā)揮自己的想象，積極地參與到自制模型的活動中，激發(fā)學習興趣，培養(yǎng)學習動機，增強自我效能感，從而提高注意力。高中生物學課程中，學生首先接觸到的是不能用肉眼觀察到的分子與細胞。教師怎樣才能將這些抽象的內(nèi)容直觀、形象、系統(tǒng)地展現(xiàn)給學生，讓學生感覺這是一個奇妙的、有趣的、可以認知的世界？生物模型的構建可以起到意想不到的效果。教師可以引導學生在學習了相關知識之后，通過思考與研究，以小組合作等方式利用合適的材料制作“動植物細胞的結構”等模型，然后在班級內(nèi)進行展示、講解和討論，并汲取其他同學的建議，對模型進行再次改進，從而使學生加深對細胞的結構以及各結構功能的理解。同時，當自己的作品展現(xiàn)在同學面前，并得到大家認同和欣賞的時候，學生就會體驗到一定的成就感，從而對激發(fā)學習興趣、培養(yǎng)學習動機、提高學習效率起到積極作用。

4.2 模型構建教學有利于發(fā)揮學生的主體作用，提高學生的思維能力

中學生物學要求培養(yǎng)學生的生物學科學素養(yǎng)。因此，促進學生科學思維水平的發(fā)展也是生物學教學的主要任務。模型的建構可以使學生將所學的概念、原理、方法等理論知識有機地聯(lián)系起來，并通過進一步的綜合、分析和應用，最后建立模型，完成創(chuàng)新過程。在此過程中，學生的分析、比較、判斷、推理等思維能力得到綜合發(fā)展，增強了解決問題的能力，提高了學習效率。

4.3 模型構建教學有利于教師教學理念的更新

一方面，模型構建教學要求教師在設計教學活動時，必須充分挖掘和利用教材中可運用模型方法教學的內(nèi)容，分析和解決相關生物學問題以提高教學效果；另一方面，模型構建教學可以有效的加強師生之間的互動，帶動學生發(fā)揮其主體作用，從而轉變傳統(tǒng)的教學模式，從真正意義上實現(xiàn)以學生為主體、教師為主導的新課程教學理念。

總之，運用模型和模型教學有助于學生直觀、形象、系統(tǒng)地學習和理解理論知識，有效建立知識間的內(nèi)在聯(lián)系，解決生物學抽象問題；也有助于教師的專業(yè)成長和發(fā)展，提高教學質(zhì)量，打造高效課堂。

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