核心素養(yǎng)視角下的生物模型建構(gòu)

馮珠

《高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)》指出：要讓學(xué)生領(lǐng)悟建立模型的科學(xué)方法及其在科學(xué)研究中的作用。利用模型建構(gòu)來(lái)揭示生物結(jié)構(gòu)的形態(tài)、特征和本質(zhì)，采用直觀、簡(jiǎn)潔、形象的模型來(lái)顯示生物復(fù)雜結(jié)構(gòu)的過(guò)程，可以舍棄事物的非本質(zhì)因素，突出事物的本質(zhì)特征，使教學(xué)過(guò)程得到明朗化，學(xué)生對(duì)所學(xué)的內(nèi)容就更加容易理解。因此，在教學(xué)時(shí)教師要結(jié)合教材內(nèi)容，積極引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建生物模型，將生物現(xiàn)象發(fā)生的過(guò)程和規(guī)律用模型加以表現(xiàn)，用科學(xué)的方法開(kāi)展生物探究，全面地理解相關(guān)的生物現(xiàn)象本質(zhì)，從而有效地發(fā)展生物核心素養(yǎng)。

一、合理組織活動(dòng)，調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)興趣

模型看得見(jiàn)摸得著，能成為激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的最佳感性材料。因?yàn)樗歉鶕?jù)教學(xué)內(nèi)容，利用點(diǎn)、線、面的結(jié)合而創(chuàng)建的平面或立體的空間形式，它能抓住生物最基本的特征，較為真切地向?qū)W生展示生物的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，把模糊的概念直觀化，把復(fù)雜的內(nèi)容簡(jiǎn)潔化，把靜態(tài)的結(jié)構(gòu)生動(dòng)化。學(xué)生在制作模型的過(guò)程中通過(guò)親自動(dòng)手操作、嘗試、探索、領(lǐng)悟，在體驗(yàn)到成功建模帶來(lái)的喜悅之中提高了學(xué)習(xí)興趣。

例如，在教學(xué)《DNA分子結(jié)構(gòu)》這個(gè)章節(jié)的內(nèi)容時(shí)，我引導(dǎo)學(xué)生將DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型做成物理模型。首先，把全班學(xué)生分成若干個(gè)小組，各小組推選出組長(zhǎng)并分配組員任務(wù)，準(zhǔn)備好材料清單。接著我提供設(shè)計(jì)思路，讓學(xué)生按照“基本單位—平面結(jié)構(gòu)—雙螺旋立體結(jié)構(gòu)”的順序完成，提醒大家尤其注意突出兩條鏈的反向平行關(guān)系。各組學(xué)生集思廣益，組員討論合作，制作出了不同形式的DNA分子物理模型。通過(guò)制作這個(gè)模型，學(xué)生動(dòng)手又動(dòng)腦，很直觀地明白了堿基互補(bǔ)配對(duì)的方式，了解了脫氧核苷酸的連接方式，知道了什么是反向平行，牢固地掌握了知識(shí)點(diǎn)。

課堂上，學(xué)生積極參與制作DNA分子結(jié)構(gòu)模型，在期待和興奮中小組內(nèi)各成員通力合作，探究分子結(jié)構(gòu)，使整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程充滿快樂(lè)。模型建構(gòu)的教學(xué)方式不僅有利于學(xué)生加深對(duì)理論知識(shí)的了解，而且還在學(xué)生的操作中“降低”了學(xué)習(xí)的難度，使知識(shí)點(diǎn)更容易被大家掌握。因此，教師在課堂教學(xué)中，如果能合理組織活動(dòng)，就能調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)新知識(shí)的興趣，真正掌握所學(xué)的知識(shí)。

二、利用感性認(rèn)知，提升思維能力

模型主要通過(guò)外在特征顯示生物結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，使學(xué)習(xí)的重點(diǎn)、難點(diǎn)、疑點(diǎn)能夠化難為易、化繁為簡(jiǎn)。通過(guò)模型建構(gòu)可以訓(xùn)練學(xué)生思維的獨(dú)立性、敏捷性以及協(xié)調(diào)發(fā)展的整體性，使學(xué)生的認(rèn)知水平在學(xué)習(xí)過(guò)程中從具體過(guò)渡到抽象，從感性上升到理性，提升思維能力。

例如，在學(xué)習(xí)《真核細(xì)胞三維結(jié)構(gòu)》這個(gè)章節(jié)時(shí)，學(xué)生對(duì)真核細(xì)胞的結(jié)構(gòu)以及功能雖已經(jīng)有所了解，但由于大部分細(xì)胞結(jié)構(gòu)在光學(xué)顯微鏡下觀察不到，學(xué)生對(duì)此缺乏感性認(rèn)識(shí)，無(wú)法正確地理解細(xì)胞是一個(gè)有機(jī)整體的概念，對(duì)各部分結(jié)構(gòu)之間的聯(lián)系的理解就有難度。為了解決這個(gè)教學(xué)難點(diǎn)，我就在課堂上和學(xué)生一起進(jìn)行建構(gòu)模型，一起探討，一起動(dòng)手將書(shū)本上抽象的知識(shí)用模型表達(dá)出來(lái)。利用立體的實(shí)物模型，使真核細(xì)胞三維結(jié)構(gòu)顯得立體化、形象化、真實(shí)化、簡(jiǎn)單化。在學(xué)生掌握真核細(xì)胞結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，再進(jìn)行構(gòu)建真核細(xì)胞結(jié)構(gòu)的概念圖，讓學(xué)生利用具體的模型深化并運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)認(rèn)知過(guò)程中抽象與具體的辯證統(tǒng)一。這堂課中利用模型建構(gòu)的感性認(rèn)知，不僅讓學(xué)生學(xué)會(huì)了構(gòu)建模型的方法，而且進(jìn)一步探究出細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能，深化了結(jié)構(gòu)和功能相適應(yīng)的教育理念。

在建構(gòu)模型的環(huán)節(jié)中，學(xué)生需要加強(qiáng)思考并逐一加工、驗(yàn)證與整理各種信息，經(jīng)過(guò)這一系列思維活動(dòng)，最終創(chuàng)建起為己所用的知識(shí)框架或體系，形成自我獨(dú)特的見(jiàn)解，創(chuàng)建一定的模型。這不但可以透徹理解所學(xué)的生物知識(shí)，也可有效提高自己的認(rèn)知發(fā)展水平，進(jìn)而從具體的形象思維過(guò)渡轉(zhuǎn)變成抽象邏輯思維，促使感性思維上升為理性思維。

三、引導(dǎo)學(xué)生參與，提高探究能力

假若學(xué)生能積極投入到學(xué)習(xí)中去，他們的內(nèi)心也就會(huì)真正產(chǎn)生一股巨大的學(xué)習(xí)動(dòng)力，這股潛在的動(dòng)力會(huì)推動(dòng)他們主動(dòng)去探索，去發(fā)現(xiàn)。因此，教師要在上課前做好充分的準(zhǔn)備工作，引導(dǎo)學(xué)生在課堂上開(kāi)動(dòng)腦筋，大膽嘗試，在動(dòng)手操作中建構(gòu)模型、修改模型和完善模型，在互相探討的過(guò)程中釋疑解惑，從而促進(jìn)他們探究能力的不斷提高。

例如，在學(xué)習(xí)《減數(shù)分裂過(guò)程中的染色體變化》一課中，我指導(dǎo)學(xué)生利用不同顏色的超輕黏土、刻刀、黑色筆、硬板紙等材料，模擬減數(shù)分裂的過(guò)程制作模型。首先分小組，每組六人，合作完成染色體有絲分裂的前、中、后、末、子細(xì)胞圖;其次讓學(xué)生兩兩協(xié)作完成減數(shù)第一次分裂的前、中、后以及第二次分裂的前、中、后的細(xì)胞圖。在學(xué)生制作的過(guò)程中，我強(qiáng)調(diào)了學(xué)習(xí)任務(wù)：將兩對(duì)同源染色體作為例子，其中同源染色體的大小基本相同，并用兩種顏色代表其來(lái)源，用超輕黏土把姐妹染色單體的中間相聯(lián)結(jié)。模型初步制作完畢后，依次粘貼在一張比較大的硬板紙上。當(dāng)堂反饋交流、分析學(xué)生制作的模型并加以修改。根據(jù)模型學(xué)生畫(huà)出不同時(shí)期細(xì)胞分裂圖像，并據(jù)此總結(jié)減數(shù)分裂過(guò)程中染色體數(shù)目變化的坐標(biāo)圖及DNA數(shù)目變化的坐標(biāo)圖。這堂課由具體的物理模型總結(jié)出精煉的概念模型，再上升為抽象的數(shù)學(xué)模型，順利完成對(duì)減數(shù)分裂本質(zhì)的探究。

利用模型進(jìn)行探究性學(xué)習(xí)，能夠讓學(xué)生置身于真實(shí)場(chǎng)景中探索科學(xué)現(xiàn)象、發(fā)現(xiàn)科學(xué)規(guī)律;在形象化、直觀化的模型中感悟減數(shù)分裂的動(dòng)態(tài)過(guò)程。構(gòu)建這些模型可以幫助學(xué)生觸類旁通，學(xué)會(huì)了一種方法可以類推到其他內(nèi)容的學(xué)習(xí)，為提高他們的探究能力打下扎實(shí)的基礎(chǔ)。

四、學(xué)會(huì)創(chuàng)意制作，培養(yǎng)創(chuàng)新能力

有些教師在課堂教學(xué)中往往只是注重傳授知識(shí)內(nèi)容，而忽略了開(kāi)發(fā)課程項(xiàng)目的活動(dòng)，忽視了學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，由于教學(xué)方法的單一性和重復(fù)性，無(wú)法深刻準(zhǔn)確地把握學(xué)科知識(shí)當(dāng)中復(fù)雜的變化因素，扼殺了學(xué)生的創(chuàng)新精神。在生物模型的建構(gòu)中要設(shè)法培養(yǎng)學(xué)生的好奇心，讓學(xué)生對(duì)所學(xué)的內(nèi)容感興趣，從而激發(fā)他們的學(xué)習(xí)熱情，在學(xué)習(xí)過(guò)程中引發(fā)主動(dòng)思考、不斷反思和修正提升，來(lái)培養(yǎng)創(chuàng)新能力。

例如，在“植物細(xì)胞三維結(jié)構(gòu)模型”的建構(gòu)中，我指導(dǎo)學(xué)生用吹塑紙制作成細(xì)胞壁，然后將塑料薄膜緊貼在吹塑紙上作為細(xì)胞膜，用紅色彩泥制作成細(xì)胞核，撒上白點(diǎn)表示核孔，再用黑色彩泥作為核仁;用褐色彩泥制作線粒體，綠色彩泥作為葉綠體，橙色彩泥作為內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，小白點(diǎn)裝飾為蛋白質(zhì)的核糖體，橘紅色彩泥片疊起來(lái)作為高爾基體，再在高爾基體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和細(xì)胞膜之間嵌入肉色小圓彩泥充當(dāng)囊泡，充水的透明小塑料袋當(dāng)作液泡。這個(gè)模型的獨(dú)到之處是：將顏色各異的彩泥當(dāng)作基本材料，制作成植物細(xì)胞的三維結(jié)構(gòu)模型，凸顯了細(xì)胞的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，便于學(xué)生觀察和學(xué)習(xí)。

引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)教學(xué)內(nèi)容自己制作創(chuàng)意模型，發(fā)展他們的空間觀念，為學(xué)生理解模型和領(lǐng)悟模型的學(xué)習(xí)目標(biāo)奠定基礎(chǔ)，創(chuàng)意模型的建構(gòu)還讓學(xué)生在欣賞中開(kāi)拓了思路，培養(yǎng)了創(chuàng)新能力。

綜上所述，核心素養(yǎng)視角下的模型建構(gòu)已經(jīng)成為生物教學(xué)的有效教學(xué)措施，學(xué)生掌握了模型建構(gòu)的學(xué)習(xí)方法后如虎添翼，能夠更加深入地學(xué)習(xí)生物學(xué)知識(shí)。讓我們順應(yīng)新課程的教育理念，在教學(xué)中恰當(dāng)使用模型建構(gòu)，促進(jìn)學(xué)生的知識(shí)、能力與價(jià)值觀的發(fā)展，促進(jìn)學(xué)生個(gè)性化學(xué)習(xí)的全面發(fā)展。

（作者單位：江蘇省昆山市第一中學(xué)）

（責(zé)任編輯 冉 然）