基于核心素養(yǎng)的高中生物建模教學探索

■甘肅省高臺縣第一中學 吳婷婷

核心素養(yǎng)是指學生在學習過程中所獲得的滿足自身終生發(fā)展所需的必備品格和關鍵能力，對學生的長遠發(fā)展有很重要的意義。在高中生物教學過程中，教師可以采取建模教學的手段，提高學生參與生物學習的積極性，引導學生在建模當中體會生物知識的價值和內(nèi)涵，豐富學生的高中生物學習經(jīng)歷，從而使學生的生物核心素養(yǎng)得到有效的發(fā)展。以下是筆者對此的一些具體看法。

一、建模教學對學生生物核心素養(yǎng)發(fā)展的作用

生物核心素養(yǎng)是學生在生物學習過程中所獲得的學習能力、學習態(tài)度、價值觀的集中體現(xiàn)。在高中生物教學實施建模教學的手段，有助于從各個角度促進學生對生物知識的認知，有助于學生生物核心素養(yǎng)的發(fā)展。具體表現(xiàn)為：首先，模型教學能夠提高學生對生物學習的興趣。興趣是養(yǎng)成學生終生學習能力的重要因素，對學生的生物核心素養(yǎng)發(fā)展起到不可忽視的因素，而建模教學對于學生的生物興趣發(fā)展有著很強的促進作用，它可以將枯燥單調(diào)的生物知識變得形象、生動起來，從而讓學生在生物知識構(gòu)建過程中更加高效地獲取目標知識，真正地實現(xiàn)寓教于樂，極大地激發(fā)學生的學習興趣。其次，建模教學能夠有效地提高學生的生物學習能力。通過建模教學，可以讓學生親身參與各種模型的構(gòu)建活動，使學生擁有和養(yǎng)成使用模型構(gòu)建的方法學習生物知識的良好學習態(tài)度和學習習慣，促進學生解決問題意識的發(fā)展，直接鍛煉并且提高學生的生物學習能力。最后，建模教學有助于學生創(chuàng)造性思維的發(fā)展。模型建構(gòu)是學生在班級教學的氛圍下根據(jù)學到的知識進行創(chuàng)新與發(fā)現(xiàn)的過程，學生在這個過程中可以參與來并進行不斷的反思、分析和修正，從而極大地豐富學生的創(chuàng)造性思維，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。

總之，建模教學可以有效地豐富高中生物教學的內(nèi)容與形式，改變傳統(tǒng)教學中學生的被動學習狀態(tài)，使學生形成良好的生物學習意識和課堂主體意識，從而促進學生對生物知識的消化和吸收，形成對生物文化的客觀理解，促進學生生物核心素養(yǎng)的不斷發(fā)展。

二、基于核心素養(yǎng)的高中生物建模教學實施策略

（一）情景創(chuàng)設——滲透模型意識

在高中生物教學過程中，教師應充分利用各種教學手段和方法，構(gòu)建靈活生動的教學情景，引導學生對情景中的事實、現(xiàn)象等進行分析，從而引出教學的內(nèi)容，這會讓學生產(chǎn)生探究的欲望，獲得良好的身臨其境的感受，還能激活學生的思維。

比如，教學“細胞膜——系統(tǒng)的邊界”這一節(jié)內(nèi)容，我使用了問題情境構(gòu)建和游戲情景構(gòu)建兩種方法，引導學生逐漸形成良好的模型問題意識。首先向?qū)W生提出問題：“我們已經(jīng)知道了細胞是組成生命體的基本單位了，那么作為細胞的組成部分，細胞膜的主要成分是什么？怎樣才可以獲得細胞膜？細胞膜都具有哪些功能？”在提出了問題之后，我再通過游戲的方式去引導學生進行思考。游戲的類型是角色扮演類型，學生需要將自己代入到實驗人員的角色中，利用游戲給出的資料去對人口腔上皮細胞、蛙紅細胞等進行操作，并在限定的時間內(nèi)選擇合適的實驗工具，進行細胞膜的獲取，并且按照自己對細胞膜的理解去選擇組成細胞膜的成分……這個游戲充滿了探究性，學生可以從中中逐漸總結(jié)出細胞膜的相關知識，這培養(yǎng)了學生提出猜想的能力，并能夠有效地引起學生對生物學習的興趣，讓學生自然而然了解細胞膜的相關知識，并且對細胞的模型產(chǎn)生濃厚的探索興趣，為建模教學的順利展開奠定良好的基礎。因此，教師要積極開發(fā)各種途徑的情景構(gòu)建資源，引導學生帶著興趣參與到生物建模學習中來，感受模型構(gòu)建的樂趣與其中獲得的成就感。

（二）建模準備——設計建模方案

在新課程改革的環(huán)境下，高中生物教師要積極轉(zhuǎn)變教學思想觀念，注重增強學生的創(chuàng)造意識和參與意識，使學生自主參與，讓學生形成良好的創(chuàng)造性思維，積極主動地進行創(chuàng)造和探索，能夠掌握生物建模的有效方法。教師要積極組織學生展開建模活動，并且鼓勵學生自主地設計建模方案，讓學生可以借助對生物知識的理解去自主地探究。

比如，教學“能量之源——光和光合作用”這一節(jié)內(nèi)容，我按照組內(nèi)異質(zhì)的基本原則，將學生分成了幾個小組，要求學生結(jié)合自己學到的知識，設計出一份符合科學規(guī)律的概念模型建立方案。結(jié)合光合作用這一節(jié)知識的特征，學生設計出了以下的方案：理清楚光合作用的顯著特征、變化規(guī)律，并且結(jié)合自己對于生物知識的認識，對光合作用這一反應進行簡單的歸類，為模型的正確建立奠定扎實的知識基礎；根據(jù)對光合作用知識的了解，在忽略次要細節(jié)的基礎上，突出光合作用的顯著特征，根據(jù)自己的生物學習經(jīng)驗，畫出簡單的光合作用草圖；在草圖上添加必要的符號，并且使用簡單的文字進行注釋，從而使建立的簡單模型更加清晰；最后對草圖進行完善和修飾，建立出完整的概念模型。

（三）模型建立——養(yǎng)成建模方法

在高中生物建模教學的過程中，教師有必要讓學生親身經(jīng)歷模型建立的一整個過程，并且讓學生對模型進行討論，因為這樣能夠加深學生對所學知識的記憶、理解和應用，使學生掌握建模的有效方法。在學生具備了充分的理論基礎之后，教師可以引導學生親自展開物質(zhì)模型的構(gòu)建等實踐活動，在活動中讓學生嘗試模型的應用方法，使學生的思維發(fā)生過渡。

比如，教學“DNA分子的結(jié)構(gòu)”這一節(jié)內(nèi)容，我讓學生在充分參考教材上知識的基礎上設計了相關的物理模型構(gòu)建方案，并讓其將在生活中搜集可以用來制作模型的物品拿到課堂上與小組成員一起完成模型的構(gòu)建。在這次活動中，學生充分地發(fā)揮了自身的聰明才智，利用瓶蓋、紙張、剪刀、透明紙帶、記號筆等物品設計出各種DNA分子模型，在學生制作出了實物模型之后，我還讓學生針對模型的結(jié)構(gòu)去進行思考：DNA只含有四種脫氧核苷酸，那么DNA是怎樣來儲存足夠多的遺傳物質(zhì)信息的？DNA分子是怎樣進行穩(wěn)定地遺傳的？從而讓學生根據(jù)自主制作出的DNA分子的結(jié)構(gòu)特點，進一步了解生物知識，體會生物模型的使用方法。

（四）檢測評價——完善建模經(jīng)歷

很多科學結(jié)論的形成都是經(jīng)過反復的評價才得出的，因此對生物模型的檢測與評價，可以更好地調(diào)整模型的設計方案，使學生的學習更具有正確性。因此，高中生物教師要積極引導學生對建立好的模型進行評價，通過完善的評價機制來及時地發(fā)現(xiàn)問題。

比如，教學“DNA分子的結(jié)構(gòu)”這一節(jié)內(nèi)容，在學生興高采烈地設計并且制作出了模型之后，我馬上向?qū)W生提出問題：我們的活動真的到此就結(jié)束了嗎？并且給學生講述了生物流動鑲嵌模型完善的科學故事——生動流動鑲嵌模型一開始是由歐文頓提出的，他認為細胞膜是由脂質(zhì)構(gòu)成的，之后兩位荷蘭學家又提出了組成細胞膜的脂質(zhì)分子必然是連續(xù)的兩層的理論，后來生物學家們對細胞膜仍探索著，直到現(xiàn)在的流動鑲嵌模型的建立探索才結(jié)束。在講完了故事之后，我又問學生：“如果我們一味地相信已有的科學成果，還會有我們現(xiàn)在學到的這些科學知識嗎？”以此問題引起學生的反思，讓學生認識到大膽質(zhì)疑的重要性。之后，我又給學生講述了一些DNA分子的最新研究進展，擴展學生的視野，讓學生嘗試再次認識設計出的模型，并使其從中提出問題，讓學生的理解更加充分，形成完善的建模經(jīng)歷。

三、結(jié)語

本文針對基于核心素養(yǎng)的高中生物建模教學展開了一番探索。在新課程改革的環(huán)境下，建模教學被放在了科學教育的重要地位上，給高中生物教學也帶來了巨大的影響。面對學生學科核心素養(yǎng)的實際成長需求，高中生物教師要積極貫徹新課程改革的教育觀念，了解建模教學對學生生物核心素養(yǎng)發(fā)展的作用，從而設計出有效的建模教學實施策略，幫助學生在建模中掌握生物知識的內(nèi)涵，體會解決生物實際問題的樂趣，從而落實新課程改革的教學目標，真正地提升高中生物教學的質(zhì)量，促使學生成長為滿足社會發(fā)展需求的綜合型人才。

注：本文為甘肅省教育科學“十三五”規(guī)劃2019年度課題“應用模型教學落實生物學科素養(yǎng)的實踐研究”（項目編號：GS[2019]GHB0854）的研究成果。