高中生物學(xué)模型建構(gòu)教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維的實踐研究

周永銀

前言：模型建構(gòu)教學(xué)是我們常見的教學(xué)活動之一，因此在開展建構(gòu)模型活動中，學(xué)生可以借助觀察、分析、歸納等思維方法解決在學(xué)習(xí)中遇到的問題，利于學(xué)生科學(xué)思維的培養(yǎng)。然而，模型建構(gòu)教學(xué)既可以幫助學(xué)生正確認(rèn)識生物學(xué)概念，又可以為他們后續(xù)的生物學(xué)判斷、推理思維過程打下扎實的基礎(chǔ)。以下結(jié)合實際教學(xué)經(jīng)驗，整理歸納出可以培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維為教學(xué)目的的模型建構(gòu)教學(xué)，希望可以為一線教師的工作鋪墊扎實的基礎(chǔ)。

一、建構(gòu)模型，使知識形象化、直觀化，培養(yǎng)觀察、分析能力

物理模型是指根據(jù)實物或者圖片形式直觀的表達(dá)對對象特征的模型，主要表現(xiàn)在形象直觀，可以模擬客觀事物的功能性質(zhì)，如蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)模型、細(xì)胞結(jié)構(gòu)模型等。合作學(xué)習(xí)主要是指教師在教學(xué)中，將學(xué)生按照學(xué)習(xí)成績、性格、性別等綜合方面的原因進(jìn)行分組，引導(dǎo)他們在組內(nèi)探究學(xué)習(xí)，相互取長補(bǔ)短。鑒于此，高中生物學(xué)教師在教學(xué)中，可以選取合適的教學(xué)內(nèi)容，鼓勵學(xué)生在組內(nèi)開展探討，以此培養(yǎng)他們合作探究的精神。例如在教學(xué)人教版高中生物DNA分子的結(jié)構(gòu)時，為了幫助學(xué)生可以概述DNA分子結(jié)構(gòu)的主要特點，以及可以在DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型中，提高分析能力和動手能力，并能認(rèn)同人類對遺傳物質(zhì)的認(rèn)識時不斷深化的過程。教師可以將課前準(zhǔn)備的材料展現(xiàn)出來，并將學(xué)生分組引導(dǎo)他們復(fù)習(xí)DNA分子的組成單位，并在此環(huán)節(jié)分發(fā)堿基、磷酸和脫氧核糖模型，由學(xué)生分組建構(gòu)4種脫氧核糖核苷酸的模型，隨后建構(gòu)多脫氧核苷酸長鏈模型，在此過程中教師提示脫氧核苷酸之間靠3′-5′磷酸二酯鍵連接，并糾正學(xué)生的錯誤。接著，教師就可以引導(dǎo)班級內(nèi)的學(xué)生閱讀教材促使學(xué)生可以繼續(xù)建構(gòu)模型，以此培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力。這樣的教學(xué)，可以使學(xué)生通過概念圖理清生物學(xué)知識規(guī)律的形成。

二、建構(gòu)模型，梳理知識間內(nèi)在關(guān)系，培養(yǎng)比較、概括能力

概念模型主要是將文字表述來抽象概括出事物本質(zhì)特征的模型，可建構(gòu)概念模型使學(xué)生深入理解基礎(chǔ)知識，辨析知識點之間的聯(lián)系與區(qū)別，使知識結(jié)構(gòu)化，同時有利于培養(yǎng)學(xué)生的歸納、概括和語言表述能力。鑒于此，高中生物學(xué)教師在教學(xué)中，要想借助模型建構(gòu)培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維，可以將多媒體技術(shù)與教學(xué)內(nèi)容相結(jié)合，借助其圖文并茂、聲像俱佳的優(yōu)勢，引導(dǎo)學(xué)生對生物學(xué)的結(jié)構(gòu)以及功能有一個初步的物質(zhì)和能量觀。例如在教學(xué)必修2第二章基因和染色體的關(guān)系中第2節(jié)基因在染色體上時，為了幫助學(xué)生可以說出細(xì)胞學(xué)和遺傳規(guī)律的有關(guān)基礎(chǔ)知識，以及可以運用有關(guān)基因和染色體的知識闡明孟德爾遺傳規(guī)律的性質(zhì)，上課之初，教師可以將學(xué)生按照“組內(nèi)異質(zhì)，組間同質(zhì)”的原則分為幾個不同的學(xué)習(xí)小組，引導(dǎo)學(xué)生們在組內(nèi)思考孟德爾遺傳規(guī)律的現(xiàn)代解釋，并借此培養(yǎng)他們科學(xué)思維。又如教師在教學(xué)《人類遺傳病》一課時，為了使學(xué)生可以說出人類遺傳病的主要類型，以及可以了解遺傳病對我們的危害，促使他們可以養(yǎng)成敢于合理表達(dá)自我觀點的態(tài)度。教師可以在課前引導(dǎo)學(xué)生搜集一些遺傳病的特點，概念類型。在正式學(xué)習(xí)這節(jié)課時，教師就可以引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)課前搜集的資料在組內(nèi)展開探討，促使學(xué)生們可以懂得遺傳病應(yīng)該如何檢測以及遺傳病的主要措施。這樣的教學(xué)設(shè)計，不僅拓展了學(xué)生們的思維，還調(diào)動了他們生物學(xué)習(xí)的積極性。

三、建構(gòu)數(shù)學(xué)模型，揭示問題本質(zhì)，培養(yǎng)綜合、推理能力

數(shù)學(xué)模型主要是用來描述一個系統(tǒng)或它的性質(zhì)的數(shù)學(xué)形式，如有酶的活性隨PH變化而變化的曲線、種群數(shù)量增長曲線、孟德爾豌豆雜交實驗中的分離比例等。詳細(xì)來說，建構(gòu)數(shù)學(xué)模型主要有這幾個步驟：觀察研究對象，提出問題—對所提出問題進(jìn)行假設(shè)—根據(jù)假設(shè)做出實驗，將實驗數(shù)據(jù)用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)形式對事物的性質(zhì)進(jìn)行表達(dá)—通過進(jìn)一步實驗或觀察，對模型進(jìn)行檢驗或修正。例如在建構(gòu)種群增長的數(shù)學(xué)模型的教學(xué)中，讓學(xué)生認(rèn)識到在理想狀態(tài)下（食物和空間條件充足、氣候適宜、無敵害）種群數(shù)量呈指數(shù)增長，指導(dǎo)學(xué)生作出指數(shù)函數(shù)曲線圖，即種群增長的“J”型曲線。但在自然狀態(tài)下，食物和生存空間有限的條件下，隨著種群數(shù)量的增長，種內(nèi)競爭加劇，種群數(shù)量增長達(dá)到一定數(shù)量時將趨于穩(wěn)定，不再增長，即呈“S”型增長。此時，教師再指導(dǎo)學(xué)生作出相對應(yīng)的曲線圖，即種群增長的“S”型曲線。通過這一數(shù)學(xué)模型的構(gòu)建，利于培養(yǎng)學(xué)生的比較、綜合、分析、抽象、推理等科學(xué)思維能力。

結(jié)語：總之，高中生物教師在教學(xué)中，借助模型建構(gòu)培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維不是一蹴而就的事情，需要教師的堅持努力，以及不斷總結(jié)教學(xué)中的經(jīng)驗，唯有如此，才可以更好的培養(yǎng)學(xué)生們的生物學(xué)科學(xué)思維。