基于核心素養(yǎng)的高中生物模型建構(gòu)教學(xué)思考

何占全

摘 要：在高中生物教學(xué)中，合理地應(yīng)用模型建構(gòu)不僅可以有效突破教學(xué)中的重難點，減輕學(xué)生的學(xué)習(xí)壓力，而且還可以讓學(xué)生更加深刻地理解生物概念，提高分析問題、解決問題的能力。在核心素養(yǎng)背景下，高中生物教師要注重引導(dǎo)學(xué)生進行模型構(gòu)建，進而更好地發(fā)展學(xué)生的理性思維以及培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)。本文從培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)出發(fā)，探討模型構(gòu)建法在高中生物教學(xué)中的應(yīng)用。希望此研究能夠為廣大教師提供一些幫助，僅供參考。

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng);高中生物;模型建構(gòu)

生物學(xué)科核心素養(yǎng)主要由生命觀念、理性思維、科學(xué)探究和社會責(zé)任等四個要素構(gòu)成。高中生物作為一門實驗性較強的學(xué)科，在培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)方面發(fā)揮著重要的作用。在高中生物教學(xué)中，通過對不同教學(xué)模式的比較研究，發(fā)現(xiàn)注重引導(dǎo)學(xué)生進行模型構(gòu)建，既可以更好地讓學(xué)生理解和闡釋生物學(xué)的基本理論和知識，獲得動手能力和觀察能力的提升，還可以讓學(xué)生更好地領(lǐng)悟生物學(xué)家在研究過程中所持有的觀點以及所運用到的基本思路和方法，增強學(xué)生的理性思維，發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)。模型構(gòu)建法作為一種有效的教學(xué)手段和方法，有利于促進學(xué)生知識、情感、態(tài)度和能力的快速提升。但是在進行模型構(gòu)建教學(xué)時，也要注意一些問題，從而更好地促進模型構(gòu)建教學(xué)法在高中生物教學(xué)中的合理應(yīng)用。

一、模型的含義及分類

模型是由元素、關(guān)系、操作以及控制其相互作用的規(guī)則組成的概念系統(tǒng)，并通過外部表征體系來進行展示。模型既有工具的屬性又具有媒介的屬性，在幫助研究人員描述、解釋或者進行現(xiàn)象預(yù)測時發(fā)揮著十分重要的作用。同時，模型在教育教學(xué)中也有重要應(yīng)用，對于一些難點知識的教學(xué)，借助模型可以將它們進行簡化，使得知識點更加形象、直觀地呈現(xiàn)在學(xué)生面前，幫助學(xué)生理解并掌握?？茖W(xué)家哈里森和揣古斯特將模型進行了具體的分類，包括數(shù)學(xué)模型、理論模型、概念模型等等類型，不同類型的模型適用于不同的應(yīng)用場景。而生物模型是在生物學(xué)研究過程中，舍去研究對象中一些次要的、非本質(zhì)的聯(lián)系，進而更好地展示研究對象或突出研究對象的主要特征和聯(lián)系。它屬于一種理想物質(zhì)、過程或者假想結(jié)構(gòu)。在高中生物教學(xué)中，生物模型的形式多種多樣，其中概念模型、數(shù)學(xué)模型、物理模型已經(jīng)成為教師常用的教學(xué)模型。

（一）概念模型

概念模型主要是指通過文字、圖形、符號等形式將一些相關(guān)的名詞或者過程以特定的形式連接起來，以此來表示某些現(xiàn)象或規(guī)律的模型。最常見的有流程圖以及概念圖。流程圖一般用來表示生物過程的先后順序;概念圖可以將學(xué)過的新舊知識連接在一起，一目了然地呈現(xiàn)在學(xué)生面前，構(gòu)成一個完整的體系，方便學(xué)生理解。光合作用和呼吸作用的圖解就屬于概念模型。構(gòu)建概念模型的步驟通常包括：（1）弄清楚概念之間的聯(lián)系;（2）畫出初步的關(guān)系圖;（3）標明各個概念之間的聯(lián)系;（4）修改完善。

（二）數(shù)學(xué)模型

數(shù)學(xué)模型是通過字母、數(shù)字及符號等形式構(gòu)建出來的等式或者不等式，或者一些描述事物聯(lián)系及特征的數(shù)學(xué)表達式。在高中生物教學(xué)中，可以借助數(shù)學(xué)模型來描述生命現(xiàn)象，并進行相應(yīng)的邏輯推理，進而解決相應(yīng)的問題。數(shù)學(xué)模型實現(xiàn)了對數(shù)學(xué)和生物學(xué)習(xí)中實際問題的有機聯(lián)系，進而更加形象、直觀地揭示事物的本質(zhì)和規(guī)律。數(shù)學(xué)模型可以分為函數(shù)模型以及方程模型。種群出生率和死亡率的計算公式就是數(shù)學(xué)模型的一種。構(gòu)建數(shù)學(xué)模型的步驟包括：（1）先對研究對象進行細致的觀察，提出問題;（2）進行模型假設(shè);（3）通過實驗，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)構(gòu)建模型;（4）反復(fù)觀察驗證，進一步修正模型。

（三）物理模型

物理模型通常是用實物或者畫圖的方式來表示生物體的某部分結(jié)構(gòu)或者某個生命過程。物理模型往往按照一定的比例進行放大或者縮小，通過物理模型的構(gòu)建使得所要觀察的對象或者過程更加直觀、生動、形象。用實物形式進行展示地模型稱為實物模型，比如細胞核的結(jié)構(gòu)圖形;用畫圖的形式進行展示的圖形則是圖畫模型，DNA轉(zhuǎn)錄圖就屬于圖畫模型。構(gòu)建物理模型的步驟包括：（1）了解研究對象的基本結(jié)構(gòu);（2）制作模型的基本元件;（3）明確各個元件之間的關(guān)系;（4）按照特定的關(guān)系連接各個元件;（5）檢驗和修補。

二、核心素養(yǎng)背景下高中生物模型建構(gòu)教學(xué)的意義

模型構(gòu)建法是生物學(xué)研究的重要方法，它可以使復(fù)雜抽象的問題簡單化、直觀化。在高中生物教學(xué)中，生物模型建構(gòu)教學(xué)法對于學(xué)生形成科學(xué)思維、增強創(chuàng)新能力以及實踐能力具有重要的意義和作用。物理模型建構(gòu)教學(xué)有利于增強學(xué)生的空間認知能力;數(shù)學(xué)模型建構(gòu)教學(xué)有利于提高學(xué)生的類比推理能力;概念模型建構(gòu)教學(xué)有利于提高學(xué)生的系統(tǒng)思維和邏輯思維能力。具體而言，生物模型構(gòu)建教學(xué)對于培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的意義包括以下幾個方面。

（一）培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力

通過小組合作形式的模型構(gòu)建及應(yīng)用，讓學(xué)生體驗到生物學(xué)習(xí)過程中的成就感，并轉(zhuǎn)變以往的學(xué)習(xí)方式。經(jīng)過動手實踐、交流互動、評價改進、自主實踐的過程，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性，增強學(xué)習(xí)的積極性、主動性，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神，促進學(xué)生創(chuàng)新能力和實踐能力的提升。通過生物模型構(gòu)建教學(xué)，逐步培養(yǎng)學(xué)生對生物學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)興趣。同時，通過模型構(gòu)建的自主實踐，學(xué)生的創(chuàng)新能力也會不斷得到提升。因此，在高中生物教學(xué)中，教師要引導(dǎo)學(xué)生進行模型構(gòu)建。

（二）增強學(xué)生的批判思維

在高中生物學(xué)習(xí)中，建立一定的批判思維非常重要。在學(xué)習(xí)的過程中，只有敢于質(zhì)疑，才會獲得新的發(fā)現(xiàn)。在高中生物模型構(gòu)建教學(xué)中，教師可以利用課本上的素材來培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維。

（三）提高學(xué)生的建模思維以及建模能力

建模思維，是學(xué)生在建立模型時所需要具備的理論、概念、原則和方法。建模能力是在建模思想的引領(lǐng)下，綜合建立模型，進行知識和技術(shù)創(chuàng)新所必需的知識、理論和技能，最終實現(xiàn)建立模型，完成創(chuàng)新的能力。在高中生物教學(xué)中，教師應(yīng)該充分利用模擬實驗以及構(gòu)建模型的教學(xué)內(nèi)容提高學(xué)生的建模思維以及建模能力。

（四）發(fā)展學(xué)生搜集信息以及處理信息的能力

構(gòu)建模型，離不開大量的信息搜集和信息處理。在這個過程中，學(xué)生的搜集信息以及處理信息的能力得到發(fā)展及培養(yǎng)。有精力的學(xué)生還可以通過一些途徑搜集更多的資料，使學(xué)習(xí)空間更加廣闊。

（五）增強學(xué)生解決實際問題的能力

高中生物學(xué)科和學(xué)生的實際生活密切相關(guān)，在面對一些實際問題時學(xué)生可以嘗試運用構(gòu)建模型的方法來分析問題以及解決問題。因此，在高中生物教學(xué)中運用模型構(gòu)建教學(xué)法，有利于提高學(xué)生解決實際問題的能力。

三、高中生物模型構(gòu)建教學(xué)的具體應(yīng)用

（一）借助概念模型，建立生物知識體系

概念模型最大的特點就是簡單明了，通過概念模型，可以更加直觀地展示研究對象的聯(lián)系。在高中生物教學(xué)中，借助概念模型中的文字、符號、圖示等構(gòu)成的流程圖或者概念圖對教學(xué)中涉及的一些生命活動過程、規(guī)律進行呈現(xiàn)，幫助學(xué)生牢固地建立起相關(guān)的知識體系。

（二）借助物理模型，幫助學(xué)生發(fā)現(xiàn)規(guī)律

物理模型通常用相同比例的實物或者圖形展示研究對象的結(jié)構(gòu)特征。在高中生物教學(xué)中，教師可以多在課上運用物理模型，形象直觀地對研究對象的外部特征進行展示，幫助學(xué)生更好地掌握研究對象的結(jié)構(gòu)特點，發(fā)現(xiàn)規(guī)律。除此之外，教師還可以帶領(lǐng)和引導(dǎo)學(xué)生自己制作模型，從而加深印象。

（三）借助數(shù)學(xué)模型，揭示事物本質(zhì)

數(shù)學(xué)模型可以用公式、函數(shù)、柱狀圖、曲線圖等形式直觀地對研究對象的數(shù)據(jù)或者規(guī)律進行展示。在高中生物教學(xué)中，運用數(shù)學(xué)模型進行教學(xué)，可以幫助學(xué)生更好地認識規(guī)律和揭示事物的本質(zhì)。

四、核心素養(yǎng)背景下給予高中生物模型建構(gòu)教學(xué)的建議

（一）增強學(xué)生的建模意識

學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的建模意識不強，在一定程度上反映出教師對高中生物模型建構(gòu)教學(xué)的重視程度還有所欠缺，需要進一步加強重視。在高中生物教學(xué)過程中，教師要加強對學(xué)生建模興趣的培養(yǎng)，幫助學(xué)生正確認識科學(xué)規(guī)律，促使學(xué)生掌握模型建構(gòu)的技巧，并逐步培養(yǎng)和樹立學(xué)生的建模意識及思想，促進學(xué)生高效學(xué)習(xí)。除此之外，教師還要讓學(xué)生了解模型的定義和類型以及模型的構(gòu)建方法和原則，引導(dǎo)學(xué)生獨立完成模型制作，并增加課上展示的環(huán)節(jié)。

（二）給予肯定性的評價

在模型構(gòu)建完成之后，教師要對學(xué)生構(gòu)建的模型多給予肯定性的評價，不要輕易否定學(xué)生。在教學(xué)過程中，教師要讓全體學(xué)生都參與進來，使每個學(xué)生都盡可能地掌握生物模型構(gòu)建的相關(guān)知識。當(dāng)學(xué)生做得不好時，教師要及時地糾正并進行點撥，而當(dāng)學(xué)生完成的比較出色時，教師就要給予肯定和鼓勵。

（三）充分發(fā)揮學(xué)生自主性

一些教師在教學(xué)過程中，沒有將學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性充分發(fā)揮出來，往往直接給學(xué)生展示已有的模型，而不注重引導(dǎo)學(xué)生自主構(gòu)建模型，使得學(xué)生陷入被動聽講的局面，不利于學(xué)生自主模型構(gòu)建能力的提升。因此，在高中生物教學(xué)過程中，教師要注重引導(dǎo)學(xué)生自己動手建立模型，提升學(xué)生在學(xué)習(xí)中的自主性。

（四）有效規(guī)劃教學(xué)過程

高中生物模型建構(gòu)教學(xué)以模型為中心開展教學(xué)，可能會和原有的教學(xué)順序和教學(xué)計劃產(chǎn)生沖突，并造成內(nèi)容上面的遺漏，使得教師和學(xué)生在短時間內(nèi)無法完全適應(yīng)。因此，在模型建構(gòu)教學(xué)課開始之前，教師要提前做好計劃和安排，并讓學(xué)生提前了解模型的基本概念和構(gòu)建方法。

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