利用建模教學(xué)發(fā)展學(xué)生的理性思維

摘 要：新課標要求教師在課堂教學(xué)中要注重培養(yǎng)學(xué)生的核心價值素養(yǎng)，生物學(xué)科的核心價值素養(yǎng)就是促進學(xué)生的理性思維。

關(guān)鍵詞：建模教學(xué)；理性思維；價值素養(yǎng)

生物學(xué)科的學(xué)習(xí)是需要學(xué)生建立在對生物模型、標本等實物的直接觀察和實驗研究的基礎(chǔ)上，在一定意義上講，學(xué)生已具備了相關(guān)生物的形態(tài)、結(jié)構(gòu)的形象再現(xiàn)能力了。我們知道課程改革最重要的指導(dǎo)理念是培養(yǎng)學(xué)生的生物學(xué)核心素養(yǎng)，核心素養(yǎng)的DNA是科學(xué)思維，促進學(xué)生的思維發(fā)展應(yīng)當是生物教學(xué)的中心法則。課標提出的科學(xué)思維方法有：歸納與概括、演繹與推理、模型與建模、批判性思維等。此時開展建模教學(xué)就顯得特別重要了，模型是一把有效的鑰匙，能夠促進學(xué)生建構(gòu)概念，提升理性思維的品質(zhì)，增強創(chuàng)新和實踐能力，就這一點來講與理性思維養(yǎng)成的生物教學(xué)的內(nèi)涵不謀而合。結(jié)合《基于理性思維養(yǎng)成的初中生物教學(xué)策略研究》福建省教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃2017年度常規(guī)課題開展研究的契機，筆者在課堂上嘗試運用建模教學(xué)。

一、 運用建模教學(xué)創(chuàng)設(shè)情境，以樂導(dǎo)思，發(fā)展創(chuàng)造思維

生物模型是一種表征，是想象的基礎(chǔ)。它具有直觀性和通用性的特點，能使學(xué)生的認知從感性走向思維。蘇霍姆林斯基說：“課堂教學(xué)的認知活動都應(yīng)該快樂。”要讓學(xué)生以學(xué)為樂，教師必須在生物教學(xué)中創(chuàng)設(shè)樂學(xué)思維情境，以樂導(dǎo)思，因此課堂上創(chuàng)設(shè)與模型有關(guān)的資料、實物、問題等情境，使學(xué)生在輕松愉悅的氛圍中獲取知識，激發(fā)學(xué)生進行合理的思維聯(lián)想再建立新的模型。如在七年級下冊第五章《人體內(nèi)廢物的排出》的一節(jié)教學(xué)中對“尿液的形成”的新知識的認知，通過投影提供資料分析素材：從健康人身上提取腎動脈的血漿、腎小球的液體和尿液進行對比分析，得到如下數(shù)據(jù)。請分析這些數(shù)據(jù)。同時請學(xué)生結(jié)合腎單位模式圖思考討論題。

討論：

1. 尿液和血漿的成分有何不同？你認為排出的尿液有哪些物質(zhì)？

2. 血漿和腎小囊中液體成分有哪些變化，你認為腎小球和腎小囊內(nèi)壁特點有什么作用？它們具有類似于什么東西的功能？

3. 在尿液中未見葡萄糖而在腎小囊中有，為什么？腎小管有什么作用？我們可以把它比作什么東西呢？

學(xué)生觀察模型并以小組為單位對問題展開討論，約5分鐘后小組代表回答交流，學(xué)生將腎小球和腎小囊壁比作篩子或紗布等具有過濾性作用的東西，將腎小球比作具有吸塵器或回收站的作用。接下來學(xué)生根據(jù)自帶材料進行模型制作，并結(jié)合模型描述尿液形成的過程。

因此，情境創(chuàng)設(shè)激發(fā)聯(lián)想，觀模分析、思考再進行建構(gòu)類比模型，既培養(yǎng)了學(xué)生善于發(fā)現(xiàn)信息的意識和獲取信息的能力，又能讓學(xué)生表現(xiàn)出很強的學(xué)習(xí)興趣和探究欲望，而且基礎(chǔ)差的學(xué)生也積極參與合作共同完成模型建構(gòu)活動。同時設(shè)置問題串的引導(dǎo)使學(xué)生專注思考，激烈爭辯，以便學(xué)生在建構(gòu)模型的過程中能夠?qū)⒇S富的感覺材料加以去粗取精、去偽存真，讓思維產(chǎn)生一種質(zhì)的飛躍

二、 運用建模教學(xué)養(yǎng)成學(xué)生由表及里、分析和概括重要抽象概念

概念的學(xué)習(xí)是需要一個從逐步深入到提高的漸進過程，在生物課堂教學(xué)中，教師一般都是由現(xiàn)象到本質(zhì)，由簡單到復(fù)雜，由具體到抽象的完善過程。因此要加強學(xué)生的感性認識，模型和模型的建構(gòu)有助于學(xué)生記憶和理解，使知識概念經(jīng)驗化、直觀化。如2017年11月24日在南靖豐田中學(xué)華僑中學(xué)舉行的省級課題展示課《種子植物》，其中觀察菜豆種子的結(jié)構(gòu)一環(huán)節(jié)，學(xué)生通過實驗觀察上對胚的概念理解是模糊的，此時展示自制菜豆的可拆卸的模型以便學(xué)生更好確定菜豆種子中胚根、胚軸、胚芽、子葉的位置關(guān)系，正確得出胚的概念。并為觀察玉米種子結(jié)構(gòu)奠定基礎(chǔ)，進一步引導(dǎo)胚將來能發(fā)育成一個植物體。再如，《開花和結(jié)果》一節(jié)中“傳粉和受精”，它既是“開花和結(jié)果”的重點內(nèi)容，又是“被子植物個體發(fā)育”的基礎(chǔ)，而“受精”是一個既抽象的又動態(tài)的生理過程。現(xiàn)有的平面靜態(tài)掛圖無法展示該過程，因此建立一個動態(tài)模型將這個過程形象化、動態(tài)化，才能幫助學(xué)生理解這一重要的抽象概念。

三、 運用建模教學(xué)養(yǎng)成基于證據(jù)和事實基礎(chǔ)上解釋生物學(xué)規(guī)律

學(xué)生個體存在差異，在認知水平上也參差不齊，有些學(xué)生對邏輯性較強的生物學(xué)規(guī)律難以理解，這讓教與學(xué)都成了難點。如何在教學(xué)中把困難變成簡單的困難，是生物學(xué)教學(xué)中一個永恒的課題。直觀模型已經(jīng)給學(xué)生提供了深刻的感性材料。通過手工制作模型，學(xué)生可以體驗到平時肉眼無法觀察到的生物現(xiàn)象，并通過這些現(xiàn)象來解釋生物規(guī)律，容易解決問題。例如，《基因在親子代間的傳遞》一節(jié)中的“基因經(jīng)精子或卵細胞的傳遞”這一知識點。首先，課件展示：圖解比利時的胚胎學(xué)家比耐登馬蛔蟲生殖過程染色體的變化的事實依據(jù)。其次，在黑板上再用正方形和圓形卡紙分別代表馬蛔蟲的兩對染色體進一步演示。接著以小組為單位，用桌上的染色體卡紙演示馬蛔蟲生殖過程染色體的變化（教師啟發(fā)式與學(xué)生一起糾錯演示過程）。這樣學(xué)生利用染色體卡片紙推算“馬蛔蟲生殖過程中染色體的變化”得出生殖過程中染色體的傳遞規(guī)律的生物學(xué)規(guī)律。模型構(gòu)建加強了學(xué)生“基因經(jīng)精子或卵細胞的傳遞”染色體規(guī)律變化的數(shù)學(xué)模型。

隨著生物教育界中生物建模理念不斷地深化，提高生物建模教學(xué)趨勢勢在必行。在生物課堂上培養(yǎng)學(xué)生的生物建模能力，讓學(xué)生能很快地從熟悉的情境中引入生物問題，激發(fā)學(xué)習(xí)生物的興趣，同時也能培養(yǎng)學(xué)生的生物應(yīng)用意識。不僅能讓學(xué)生掌握學(xué)習(xí)生物的方法，又能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維意識、分析和解決實際問題的能力，使“人人學(xué)有價值的生物”，這是生物學(xué)教學(xué)從重視學(xué)科知識的傳承到學(xué)生核心素養(yǎng)的塑造，從知識本位到教育本位的根本轉(zhuǎn)變。

作者簡介：鄭淑敏，福建省漳州市，南靖縣湖美中學(xué)。