高中生物學(xué)基于模型構(gòu)建提升核心素養(yǎng)

福建省泉州市培元中學(xué) 邱宗丕

一、高中生物核心素養(yǎng)

高中生物不同于初中學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)入門(mén)，也不同于生物專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)項(xiàng)研究。一方面在短短三年里，學(xué)生需要兩年時(shí)間學(xué)完所有課程，高三一年用來(lái)復(fù)習(xí)備考，時(shí)間短，任務(wù)重。另一方面，生物教學(xué)不但要達(dá)到課程標(biāo)準(zhǔn)的要求，同時(shí)要做到真正理解掌握生物每一個(gè)模塊，實(shí)現(xiàn)生物教學(xué)的真正價(jià)值，適應(yīng)社會(huì)的需求。

伴隨著教學(xué)改革，高中生物的核心素養(yǎng)養(yǎng)成已經(jīng)成為重要課題，教學(xué)之重。高中生物學(xué)習(xí)涉獵范圍較廣，難度逐漸加深，需要理解的內(nèi)容多，且與化學(xué)、物理、數(shù)學(xué)等學(xué)科聯(lián)系緊密。因此高中生物學(xué)的核心素養(yǎng)更多地應(yīng)體現(xiàn)在對(duì)學(xué)科進(jìn)行形象化分析與理解，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生自主性的分析能力，從而深入探討自然與生命。

1.抽象問(wèn)題形象化分析與理解。

提升核心素養(yǎng)的生物教學(xué)應(yīng)該做到易理解、具體化。高中生物教學(xué)跨度大，抽象問(wèn)題比較多，主要有細(xì)胞代謝、基因與遺傳、變異和進(jìn)化理論、生態(tài)學(xué)、動(dòng)植物體的穩(wěn)態(tài)、基因工程等。學(xué)習(xí)重點(diǎn)突破的思路是“抽象的問(wèn)題形象化”。在這個(gè)過(guò)程中可通過(guò)提出問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題等一系列過(guò)程進(jìn)行授課與學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)少背誦記憶、多理解接受。只有這樣，才能使學(xué)生加強(qiáng)知識(shí)的掌握，培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)。

2.深入了解自然與生命。

生物教學(xué)過(guò)程中，教師應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生理解問(wèn)題的本質(zhì)，認(rèn)識(shí)生命，如細(xì)胞如何成為最基本的生命結(jié)構(gòu)層次、基因如何遺傳、生態(tài)系統(tǒng)功能如何維持，通過(guò)探究自然，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)真正的素養(yǎng)提升。在基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)習(xí)后，教師應(yīng)落實(shí)學(xué)生掌握情況，如學(xué)生是否能夠獨(dú)立自主進(jìn)行分析，還是只停留在表面層次。生物學(xué)科作為實(shí)踐性強(qiáng)的學(xué)科，需要學(xué)生不斷動(dòng)腦思考，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，并帶著疑問(wèn)去探索解決?，F(xiàn)代生物學(xué)是與社會(huì)生活緊密聯(lián)系的，很多方面滲透著生物學(xué)理論，教師應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生在生活中勤于思考，將書(shū)本知識(shí)融入到生活之中。

對(duì)于每位學(xué)生來(lái)說(shuō)，核心素養(yǎng)都至關(guān)重要，既體現(xiàn)在對(duì)知識(shí)的理解，也體現(xiàn)在知識(shí)的運(yùn)用能力上，筆者認(rèn)為其可以通過(guò)生物模型構(gòu)建的教學(xué)方法得以突破實(shí)現(xiàn)。

二、高中生物模型構(gòu)建

對(duì)于很多學(xué)科教學(xué)，模型構(gòu)建法都發(fā)揮著重要作用，生物學(xué)科亦如此。模型構(gòu)建法作為高中生物分析理解的重要手段，使得各模塊抽象的問(wèn)題形象化。

1.模型構(gòu)建的類(lèi)型。

生物教學(xué)中應(yīng)用到的模型較為常見(jiàn)的有概念模型、數(shù)學(xué)模型和物理模型。其中概念模型應(yīng)用較為廣泛。通過(guò)概念圖形式，形成一個(gè)知識(shí)框架，理清各相關(guān)概念之間的內(nèi)在聯(lián)系，形成知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。數(shù)學(xué)模型則是利用數(shù)字與符號(hào)展現(xiàn)數(shù)學(xué)關(guān)系或通過(guò)坐標(biāo)曲線圖等形式建立。在《種群數(shù)量的變化》這一節(jié)中運(yùn)用的主要是數(shù)學(xué)建模，通過(guò)實(shí)驗(yàn)與分析得出，自然界中種群的增長(zhǎng)可呈“S”型曲線增長(zhǎng)或“J”型曲線增長(zhǎng)。物理模型則是通過(guò)實(shí)物或圖畫(huà)直觀表達(dá)認(rèn)識(shí)對(duì)象的特征，如沃森和克里克制作的D N A雙螺旋結(jié)構(gòu)模型就是物理模型，它形象而概括地反映了所有D N A分子結(jié)構(gòu)的共同特征。生物學(xué)構(gòu)建模型不僅是對(duì)原型、概念的單純敘述，而且是在原型基礎(chǔ)上，依托結(jié)構(gòu)化，形象表達(dá)，相對(duì)于概念，更容易被理解接受。

2.模型構(gòu)建的具體體現(xiàn)。

教材中一些核心概念如光合作用、細(xì)胞呼吸、基因等可建立概念模型；對(duì)種群數(shù)量的增長(zhǎng)可建立數(shù)學(xué)模型；對(duì)細(xì)胞膜的亞顯微結(jié)構(gòu)、真核細(xì)胞的亞顯微結(jié)構(gòu)、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)、D N A分子的結(jié)構(gòu)等可建立物理模型。D N A分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型是典型的物理結(jié)構(gòu)，兩條反向平行的長(zhǎng)鏈盤(pán)旋而成。學(xué)生可用紙片、泡沫塑料等材料自行動(dòng)手制作，將做好的完整的D N A平面結(jié)構(gòu)兩端拉伸，沿不同方向旋轉(zhuǎn)，形成立體結(jié)構(gòu)模型。較平面結(jié)構(gòu)而言，立體結(jié)構(gòu)更直觀體現(xiàn)磷酸、脫氧核糖、氫鍵與堿基之間的關(guān)系，使得學(xué)生更清晰理解雙螺旋結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)。真核細(xì)胞三維結(jié)構(gòu)也可以讓學(xué)生嘗試制作，體驗(yàn)物理建模過(guò)程。利用橡皮泥、塑料袋、吸管和別針等，體現(xiàn)細(xì)胞與細(xì)胞器之間以及不同細(xì)胞器之間的大小比例和空間位置，展現(xiàn)細(xì)胞三維結(jié)構(gòu)，讓學(xué)生不再空想，做到有據(jù)可循。在“基因工程”教學(xué)過(guò)程中同樣也可通過(guò)建立模型展現(xiàn)基因工程操作流程中各種分子間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)，如圖1所示，A和B可分別表示目的基因和基因表達(dá)載體，C表示重組載體，D表示受體細(xì)胞。

圖1

三、模型構(gòu)建對(duì)高中生物核心素養(yǎng)提升的體現(xiàn)

高中生物的核心素養(yǎng)的培養(yǎng)應(yīng)該體現(xiàn)在教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)，不拘泥于特定情境。教師通過(guò)模型構(gòu)建，將復(fù)雜問(wèn)題簡(jiǎn)單化，將抽象問(wèn)題形象化，有助于每位學(xué)生更深入思考和理解問(wèn)題。與此同時(shí)，作為一名高中生，必須要掌握建模思路和方法，分析建模運(yùn)用情境，當(dāng)遇到新情境時(shí)，能做到獨(dú)立建模，去分析解決問(wèn)題，這便是建模應(yīng)用的精髓，同時(shí)也是模型構(gòu)建對(duì)高中生物核心素養(yǎng)提升最重要的體現(xiàn)。

1.生動(dòng)性。

培養(yǎng)高中生物的核心素養(yǎng)要從課堂上抓，從讓學(xué)生學(xué)懂每一個(gè)知識(shí)點(diǎn)開(kāi)始。只有教學(xué)更加清晰化、表達(dá)更加明了，學(xué)生才能夠快速理解、接受。通過(guò)模型構(gòu)建，將問(wèn)題變得形象化，而模型構(gòu)建法充分地體現(xiàn)其優(yōu)勢(shì)所在，通過(guò)建模，將問(wèn)題形象化展示，改變教師傳統(tǒng)地一味背書(shū)的教學(xué)方式，充分建模，將模型與理論相結(jié)合，聯(lián)系教學(xué)實(shí)際，進(jìn)而提高高中生物的教學(xué)效率。

在血糖調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)中，了解血糖平衡的調(diào)節(jié)機(jī)制，不同的激素對(duì)其生理反應(yīng)產(chǎn)生不同的效應(yīng)。血糖升高時(shí)，促進(jìn)胰島B細(xì)胞分泌胰島素，抑制胰島A細(xì)胞分泌胰高血糖素。當(dāng)血糖含量降到一定程度時(shí)，會(huì)抑制胰島素的分泌，同時(shí)促進(jìn)胰高血糖素的分泌，從而促進(jìn)糖原分解和非糖物質(zhì)轉(zhuǎn)化為葡萄糖，從而使血糖水平升高。具體主要的調(diào)節(jié)過(guò)程可用模型進(jìn)行體現(xiàn)，如圖2所示。通過(guò)構(gòu)建概念模型，能一目了然地表達(dá)血糖與激素分泌之間的關(guān)系。

圖2

2.理解力。

模型構(gòu)建已經(jīng)成為高中生物學(xué)習(xí)以及考核的重要組成部分?；谀Ｐ蜆?gòu)建的生物教學(xué)能夠使知識(shí)點(diǎn)形象化，課堂上教師引導(dǎo)學(xué)生化繁為簡(jiǎn)，形成立體思維，促進(jìn)學(xué)生理解吸收，掌握核心知識(shí)點(diǎn)，從而使生物學(xué)科的核心素養(yǎng)得以提升。

3.發(fā)散性。

生物作為認(rèn)識(shí)生命的學(xué)科，是在探究中不斷發(fā)展完善的。提升生物學(xué)科核心素養(yǎng)，離不開(kāi)深入研究與個(gè)人思考，形成發(fā)散性思維。相對(duì)于用語(yǔ)言來(lái)闡明觀點(diǎn)與理論，作為生物研究的重要手段，生物模型構(gòu)建更能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性；學(xué)習(xí)掌握模型構(gòu)建法，歸納總結(jié)，獨(dú)立自主分析應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)與探索生物的興趣。大自然是鮮活的，生命科學(xué)是無(wú)窮的，生物的探索學(xué)習(xí)更不應(yīng)該拘泥于課堂，不拘泥于高考，掌握生物學(xué)科的本質(zhì)，做到真正理解自然與科學(xué)，理解生命的起源與意義。

核心素養(yǎng)的養(yǎng)成應(yīng)適應(yīng)時(shí)代趨勢(shì)，做到人人擁有。在課標(biāo)的培養(yǎng)計(jì)劃下，在高考的大環(huán)境下，在生物學(xué)不斷發(fā)展的過(guò)程中，通過(guò)模型構(gòu)建，使學(xué)生置身于探索生命現(xiàn)象、發(fā)現(xiàn)生命活動(dòng)規(guī)律的環(huán)境中。以模型構(gòu)建為基礎(chǔ)的高中生物學(xué)習(xí)必將翻開(kāi)嶄新的一頁(yè)，關(guān)于生物模型構(gòu)建的實(shí)踐也將越來(lái)越多，希望大家多應(yīng)用模型構(gòu)建去分析問(wèn)題、理解問(wèn)題和解決問(wèn)題。

[1]吳志明.高中生物學(xué)教學(xué)中模型構(gòu)建的常見(jiàn)誤區(qū)與策略[J].生物學(xué)教學(xué)，2011，36(6)：44-46.

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