在模型構建中引領學生成長

周衛(wèi) 湯靜

教育部2011年版《義務教育生物學課程標準》中規(guī)定的能力目標中，明確提出加強對學生探究能力的培養(yǎng)，開展探究性學習也在新課程改革的理念中被重點強調(diào)，并致力于培養(yǎng)學生學習的積極性、主動性和創(chuàng)造性?！读x務教育地理課程標準》中提到培養(yǎng)學生創(chuàng)新意識和實踐能力，鼓勵學生自主學習、合作交流、積極探究，而且地理課程實踐性很強，包括圖表繪制、學具制作、實驗、演示等實踐內(nèi)容。模型類學具是地理學具的重要組成部分。

為培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神和探究實踐能力，營造學校校園文化，豐富學生業(yè)余生活，武鋼實驗學校開展了生物學科和地理學科模型構建活動。

一、模型構建活動開展目的

生物學主要是研究生物體的結構和生理調(diào)節(jié)機制。生物結構大多為生物體內(nèi)部微觀結構而且不常見，生理過程和調(diào)節(jié)機制更是復雜和抽象。所以在生物教學中，需要把生物微觀結構宏觀化，把抽象的生物學理論進行具體化體現(xiàn)，因此就可以通過構建具體形象的模型來實現(xiàn)。

地理課程中有一些關于空間的和比較抽象的知識，學生理解起來比較困難，通過構建模型將抽象的知識具體化，在這個過程中動手實踐、探究，能有效地突破重難點。

學生在模型的構建過程中進行信息的收集和整理，并在模型制作過程中充分發(fā)揮主動能動性，通過手和腦的聯(lián)合作用，將理論和實踐相結合，這對培養(yǎng)學生感性認識、理性思維以及學習興趣具有十分重要的促進作用，使學生的科學思維以及核心素養(yǎng)能夠在“邊做邊學”中得到培養(yǎng)和提升。在模型制作過程中，也能鍛煉學生團隊合作能力，增強溝通交流能力。

二、模型構建活動實施過程與步驟

（一）篩選適于模型構建的教學內(nèi)容

在教學環(huán)節(jié)中模型的構建不是萬能的，不是所有的課程都需要用模型教學來實踐。模型的建立應考慮到抽象和復雜的課程，這些課程應是一節(jié)教學內(nèi)容中的重點或難點，是學生在學習時難理解的地方。有些簡單清晰的課程，學生可以自學完成，就不需要費時費力再去構建模型。模型的建立還應考慮到學生的實際能力，不能只選擇學生能力范圍的內(nèi)容。

基于以上標準，以人教版初中生物學教材和地理教材的課程內(nèi)容為藍本，篩選出適于進行模型構建的教學內(nèi)容（見表1，表2）。

（二）分析原型特征

模型要客觀準確地表現(xiàn)原型的特征，就要從原型的各個結構或各個部分的形態(tài)、特點和大小及其具有的功能等進行分析，才能準確地把握原型特征，有的放矢地設計模型制作方案。

生物學科中如分析“葉片氣孔張開和閉合”的原因，就要對原型“氣孔”的結構特點進行分析：相比于其他類型的細胞，保衛(wèi)細胞存在差異，具有細胞壁厚薄不均的特點，其中較厚的細胞壁處于靠氣孔腔的位置，伸展存在困難;而較薄的細胞壁處于靠氣孔腔的位置，伸展較為容易。細胞在吸水后能夠膨脹并張開是由于內(nèi)壁吸水后得到充分的伸展，而外壁就被牽動著向內(nèi)陷;細胞在失水后氣孔關閉是由于內(nèi)壁失水后收縮并拉直，與外壁保持一致。

地理學科中如分析“中國地形”的分布，就要對原型“中國地形”的特點進行分析：我國四大高原、四大盆地、三大平原這些主要地形區(qū)的分布位置，地勢西高東低、呈階梯狀分布的特點。

這些重要特點一定要在制作出的模型中展示出來。

（三）設計模型制作方案

1.確定模型類型。

2.選擇構建模型的材料。選擇合適的材料來表示原型中的每一個組成原件，明確材料模擬原型中相對應的原件，模擬原型本身的特征。

3.設計各原件之間的連接方式。根據(jù)每個原件在原型內(nèi)部相互間的聯(lián)系，采取合適的連接方式。

4.對模型的整體的完成效果進行設計和規(guī)劃。也就是說，對模型的最終完成后的效果進行描述，包括對原型的體現(xiàn)程度、美觀的效果等，進行制作之前的設計和規(guī)劃。

5.對模型合適的展示方式進行預設。

6.上交制作方案。思考后填寫包括參賽者信息、作品制作方案內(nèi)容等的報名表（見表3）。

（四）模型制作實施過程

首先，根據(jù)設計方案中的規(guī)劃，用所選取的合適材料對模型的主要部件進行制作。其次，根據(jù)原件各組成部分的實際聯(lián)系，進行模型的主干和框架的構建。最后添加輔助組件來完善模型，使其更加科學和完整。

（五）模型展示及評價

根據(jù)新課程標準評價要求確定模型構建活動的評價，我們設計為教師評價、學生評價、社會評價三個不同的評價主體。在學生交齊模型作品后，由教師根據(jù)各項評選標準進行優(yōu)秀作品的首輪選拔;再讓學生通過學習、觀摩、交流等形式在各類優(yōu)秀作品中進行二次評選;最后將得到教師與學生一致好評的作品放在學校微信平臺上，讓更多的專家、老師、家長和社會各級人士以投票的形式，評出各類獎項，以評價促使活動持續(xù)高效開展。在每次評選中都按照模型構建的原則以表格形式進行評價結果的記錄和評分。

第一，科學性原則。模型是直接反映原型，直觀形象。學生制作的模型雖然不盡完美，但其制作原理也要依據(jù)實驗事實和科學知識，制作的模型能夠反映代表的物體的特點，通過推理分析和總結歸納出一個完整的模型來進行邏輯論證。

第二，簡明性原則。為了研究某種原型而構建的模型，應盡可能地簡單化，模型是用來反映原型原理的簡易裝置，不是原型的復刻版，應該從學生的基礎水平出發(fā)去反映原型的本質(zhì)特征和重要特點，以最簡便的方式來構建模型。

第三，環(huán)保性原則。模型在制作的過程中，學生以清潔環(huán)保、價廉、無毒、可回收利用的材料為主。例如，空瓶子、廢紙盒或廢舊布料等，用來模型制作的主要原料應以廢料為主，培養(yǎng)學生環(huán)保節(jié)約的意識，提高廢棄物的綜合利用效率。

第四，美觀性原則。在制作模型時，為了識別一些特征和達到美的視覺感受，學生用不同顏色加以區(qū)分，把模型構建得更加具有藝術性，也能夠幫助學生提高發(fā)散性思維方式。

三、模型構建實例節(jié)選

（一）生物課程中的模型構建

1.構建細胞模型

學生通過觀看課本動物細胞和植物細胞結構模式圖和相對應的結構名稱，對細胞結構有了一個感性的認識，冉結合教材上安排的細胞模型制作活動，課前布置學生利用身邊的材料制作模型，鼓勵他們自己選擇制作材料，所選材料要盡量符合細胞基本結構之間的比例大小。在課堂上以小組為單位進行模型的展示、交流與評價，激勵他們制作出更好的模型。模型制作活動可以將不易觀察的細胞膜、細胞質(zhì)、細胞核等微觀的結構具體化，能檢驗學生是否真正掌握細胞的基本結構。制作的細胞模型能使學生迅速找出動物細胞和植物細胞結構的異同點，加深對多種細胞結構的認識。

2.構建魚鰓模型

學生都知道魚生活在水中，用鰓呼吸，那么魚鰓有哪些特點適于其在水中呼吸呢？引導學生利用日常生活的紅色塑料袋制作魚鰓模型，把紅色塑料袋剪成很多細絲，模擬出鰓絲中密布的毛細血管。觀察制作的模型鰓在水中和離開水后的不同狀況，在水中時鰓絲展開，擴大與水的接觸面積，有利于魚在水中呼吸。魚離開水時，鰓絲黏結在一起，減少與空氣的接觸面積，魚很快窒息死亡。通過簡易的模型制作學生很容易得出鰓是魚適于在水中呼吸的器官。

（二）地理課程中的模型構建

1.構建地球的模型——地球儀

在七年級第一章第一節(jié)《地球和地球儀》的內(nèi)容中，要求學生有一定的空間思維能力，而七年級的學生剛接觸地理課，空間思維能力還不夠，需要借助地球儀來學習這一節(jié)的內(nèi)容。先讓學生了解地球儀的概念，認識地球儀上的點和線：地軸、北極、南極、經(jīng)線和緯線。再引導學生利用乒乓球、鐵絲、橡皮泥或其它材料按照課本活動內(nèi)容的步驟制作簡易的地球儀，在模型上要標注重要的點和線。學生在制作模型的過程中加深對地球儀知識的理解。有的學生上交的作品中能通過控制開關，使地球儀轉動，極具創(chuàng)新思維。

2.構建不同山體部位的等高線地形模型

等高線比較抽象，不同山體部位的等高線特征有點復雜，學生不易理解。先向學生講解山峰、山脊、山谷、陡崖、鞍部的等高線特征。再引導學生用超輕粘土或紙板、泡沫板、石膏作為山體制作等高線地形模型和用切割的方法繪制等高線地形圖。通過制作等高線地形模型，使抽象的等高線直觀的展示出來，觀察模型和等高線地形圖，判別不同山體部位，掌握等高線地形圖的判讀方法。

四、模型構建活動總結及反思

模型構建活動有助于促進學生的知識理解。通過制作模型，能突破本節(jié)內(nèi)容中出現(xiàn)的知識難點。能幫助學生正確認識模型和模型方法，并在一定程度上促進學生學習方式的改變，提高學習效率。模型構建活動有助于課堂教學質(zhì)量的提高和學生學習方式的轉變，應在初中教學中予以重點推廣和應用。

模型構建活動有助于增強學生的實踐能力。學生在設計模型制作方案、模型制作實施過程中遇到問題時，不斷的和科任教師溝通或查閱資料去解決問題，最后親手制作出自己的目標模型，增強了學生的實踐能力。

模型構建活動有助于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神。同一種模型，不同的制作材料，不同的制作方法，學生在制作模型的過程中不斷探究，勇于嘗試新材料、新方法，最后呈現(xiàn)出的作品各具特色，培養(yǎng)了學生的創(chuàng)新精神。

初中生物和地理每周課時較少，相比于常規(guī)教學模式，模型構建教學花費時間更長，因此課堂組織、活動有效引導、教學內(nèi)容與活動相結合、活動后的積極評價等還有待進一步完善。積極運用科學的思維方式來提高學習效果，體會和享受學習的快樂，從而培養(yǎng)對生物、地理學科的深厚興趣。