思維建模在高中生物課堂設(shè)問中的應(yīng)用研究

張訓(xùn)正

摘 要：思維建模是新時期教育者提出的新理論、新思想，在課堂教學(xué)中起到了很大的效果，不僅能幫助學(xué)生梳理思路和課堂知識點，也能促使學(xué)生發(fā)現(xiàn)知識誤區(qū)，進而及時的解決教與學(xué)問題。對此教師在教學(xué)過程中可將思維建模引入高中生物課堂，從知識結(jié)構(gòu)、知識誤區(qū)、建模能力以及深層次的解析等方面進行引導(dǎo)和提示，鼓勵學(xué)生深度學(xué)習(xí)和發(fā)問，在完善學(xué)生知識框架的同時提升其生物綜合水平。本文結(jié)合當(dāng)前生物教學(xué)情況，就高中教師如何利用思維建模來引導(dǎo)學(xué)生提問、設(shè)問進行簡要分析并提出相關(guān)教學(xué)思考。

關(guān)鍵詞：高中生物;思維建模;課堂設(shè)問;應(yīng)用策略

自新課改以來，高中生物新課程標(biāo)準(zhǔn)提出：生物素養(yǎng)是公民科學(xué)素養(yǎng)的重要構(gòu)成部分。但當(dāng)前的學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中始終處于知識輸入的狀態(tài)，很少會涉及提問、質(zhì)疑等內(nèi)容，這在一定程度上反映了當(dāng)下的教學(xué)情況，即以教師為主導(dǎo)來把控學(xué)生學(xué)習(xí)和生物知識思考方式。針對這個問題，教師在教學(xué)過程中要注重打破這種教學(xué)現(xiàn)狀，以思維建模的形式將課堂內(nèi)容和知識點給學(xué)生呈現(xiàn)出來，引導(dǎo)其發(fā)現(xiàn)和質(zhì)疑，激活其學(xué)習(xí)思維，在促使學(xué)生加深知識理解的基礎(chǔ)上發(fā)展其科學(xué)認知觀。

一、建模思想的含義及其在生物教學(xué)中的作用

建模思想又稱模型化、系統(tǒng)化，是研究模塊化知識的重要手段，而對于高中生物來講，其知識分類分別包括動物、植物、細胞到生物圈的各個層次的模塊知識，非常適合建模教學(xué)方法的應(yīng)用。同時根據(jù)當(dāng)前的高中生物教學(xué)數(shù)據(jù)調(diào)查結(jié)果來看，大部分學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中都處于“死”學(xué)習(xí)的狀態(tài)，既缺乏對知識的深度理解，也沒有形成自己的認識，導(dǎo)致其在知識了解過程中存在一定的知識誤區(qū)，對課堂知識點缺乏具體認識。其次，由于生物知識是以模塊化知識形成的知識體系，學(xué)生缺乏一定的建模能力，也對教材內(nèi)容沒有形成完整的認識，不能將知識點串在一起，容易導(dǎo)致認識不清的現(xiàn)象。而將建模思想引入高中生物課堂不僅能幫助學(xué)生理清知識脈絡(luò)，理清學(xué)習(xí)思路，還能使其具體的學(xué)習(xí)課堂內(nèi)容，進而形成更為深刻的理解。同時生物知識建模思想是貫穿于課堂教學(xué)始終的，能及早的發(fā)現(xiàn)學(xué)生的知識誤區(qū)，促使學(xué)生發(fā)現(xiàn)自身學(xué)習(xí)問題，從而能積極自主的發(fā)問，激活學(xué)生思維，提高其學(xué)習(xí)主動性，在活躍課堂氣氛的基礎(chǔ)上使其理解生物知識的重要性。

二、思維建模在高中生物課堂設(shè)問中的應(yīng)用策略

（一）構(gòu)建知識模型，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題

生物知識大都是系統(tǒng)的、有條理的，而且有很多的細節(jié)，學(xué)生在學(xué)習(xí)和理解過程中通常都會出現(xiàn)理解不清、忽略知識細節(jié)的現(xiàn)象。針對這個現(xiàn)象，教師在教學(xué)過程中可將生物知識以思維模型的形式展示出來，從學(xué)生的知識誤區(qū)和問題等方面展開教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)自身存在的學(xué)習(xí)問題，并及時的幫助學(xué)生完善認知，在提高學(xué)生知識理解的基礎(chǔ)上培養(yǎng)其問題意識。

如在《物質(zhì)跨膜運輸?shù)膶嵗芬徽n教學(xué)時，在上課時教師可先就細胞膜、細胞核以及細胞器等方面的生物知識給學(xué)生構(gòu)建大致的知識模塊，并以此逐步的給學(xué)生導(dǎo)入物質(zhì)運輸在細胞基本結(jié)構(gòu)中的實例和作用，如細胞運作需要能量，那么跨膜運輸物質(zhì)有哪些、有哪些運輸方式。對此教師可先從教材內(nèi)容上給學(xué)生作以梳理，包括知識點分類，如胞吞、胞吐，運輸物質(zhì)有糖類、脂類以及蛋白質(zhì)等，要先給學(xué)生作以大致的知識模型。但學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中常常會忽略對運輸速度以及難易性的了解，而出現(xiàn)知識誤區(qū)，如一般細胞膜都對蛋白質(zhì)類物質(zhì)較容易吸收，但對脂類和糖類存在選擇透過性等。因此教師可從知識點本身出發(fā)，來讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)自身的學(xué)習(xí)問題，并鼓勵其提出問題，如為什么細胞膜對蛋白質(zhì)容易吸收，而對脂類和糖類物質(zhì)存在選擇透過性，在學(xué)生提出問題后，教師再逐步的給出答案，以此來完善學(xué)生熱知識認識。教師在教學(xué)過程中結(jié)合教材內(nèi)容來構(gòu)建大致的知識模型，能有效的培養(yǎng)學(xué)生的問題意識。

（二）與基礎(chǔ)教學(xué)結(jié)合，控制難度系數(shù)

大部分學(xué)生都是在高中才真正接觸生物知識學(xué)習(xí)，其本身的生物知識相對薄弱，且存在一定的認識偏差。對此教師在教學(xué)過程中可將思維建模與生物基礎(chǔ)知識結(jié)合起來，并注意控制建模的難度系數(shù)，引導(dǎo)學(xué)生進行層次性的提問，培養(yǎng)其問題探究意識，在鞏固學(xué)生基礎(chǔ)知識的同時發(fā)展其探究能力。

如在《細胞的能量通貨—ATP》一課教學(xué)時，這節(jié)課涉及到大量的生物基礎(chǔ)知識，包括能量的吸收與轉(zhuǎn)化、吸收方式、ATP和ADP的轉(zhuǎn)化等。在上課時教師可先從基礎(chǔ)知識出發(fā)，就ATP及其產(chǎn)生方式、吸收方式來構(gòu)建思維模型，如可將ATP以教材中相應(yīng)的圖像樣式為代表，從其產(chǎn)生到吸收和轉(zhuǎn)化來以示意圖的形式給學(xué)生呈現(xiàn)出來，并引導(dǎo)學(xué)生按照示意圖來整理基礎(chǔ)知識，讓學(xué)生結(jié)合教材內(nèi)容來理解和講述。同時對于一些較難的問題，教師也可鼓勵學(xué)生將之記錄下來，如對于ATP和ADP之間轉(zhuǎn)化的方式和意義、對生物體的作用、酶的作用等，就這些基礎(chǔ)的細節(jié)問題由簡及難的給學(xué)生輸出，并注意盡量的培養(yǎng)其問題發(fā)現(xiàn)和探究意識，并初步培養(yǎng)其知識建模意識，在發(fā)展和提高學(xué)生學(xué)習(xí)能力的基礎(chǔ)上使其有相對清晰的學(xué)習(xí)思路。教師在教學(xué)過程中將思維模型與基礎(chǔ)教學(xué)相結(jié)合，由簡及難的引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題和探究，能在較大的程度上提高學(xué)生的生物水平。

（三）培養(yǎng)學(xué)生建模能力，進行悉心指導(dǎo)

建模能力是學(xué)生學(xué)習(xí)過程中常用的一種方法，不僅能讓學(xué)生清晰的掌握知識脈絡(luò)，也能深度開發(fā)其思維空間。對此教師在教學(xué)過程中也要注重對學(xué)生思維建模能力的培養(yǎng)，鼓勵學(xué)生構(gòu)建知識模型，教師可從一旁進行悉心指導(dǎo)，幫助學(xué)生完善知識模型，從而在提高學(xué)生知識認識的同時加強對其建模能力和創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。

如在《細胞的生命歷程》一課教學(xué)時，在上課時教師可先給學(xué)生講述課本里的知識點，如細胞的分裂、增殖和分化、衰老和凋亡以及癌變等，從基礎(chǔ)知識到深層次的知識聯(lián)系來給學(xué)生作以全面的講解。在學(xué)生對課堂知識點有了全面的理解后，教師可鼓勵學(xué)生來制作思維模型，要先給學(xué)生講述思維模型的制作方式，如可以關(guān)鍵詞的形式，也可以示意圖的形式等來構(gòu)建自己理解的知識模型。在這個過程中，由于學(xué)生的理解和認知相對教師比較欠缺，因此教師也可以課堂設(shè)問的方式來逐步的幫助學(xué)生完善自身的思維模型。如對于細胞的增殖方式，分為有絲分裂、減數(shù)分裂、無絲分裂三種，這三種細胞分裂方式的機理是什么、有哪些生物適合哪些分裂方式等，可要求學(xué)生在不同分裂方式后面以相應(yīng)的生物作以標(biāo)注和歸類等，以此用問題的方式來引發(fā)學(xué)生深入思考，不斷的完善自己的思維模型，進而也有利于加深其對生物知識的理解。教師在教學(xué)過程中引導(dǎo)和鼓勵學(xué)生進行思維建模，并以問題的方式進行指導(dǎo)，能有效的提高學(xué)生的建模水平和思維能力。

（四）加強建模思考，深層次理解和討論

當(dāng)前的很多教師在上課時都是根據(jù)自己的理解進行思維建模，在設(shè)問時也都是依據(jù)自己教學(xué)經(jīng)驗而提出，忽略了學(xué)生的課堂主體地位。針對這個問題，教師在教學(xué)過程中要注重改變這一教學(xué)現(xiàn)狀，從學(xué)生的角度引導(dǎo)其加強對思維模型的思考，引導(dǎo)其深層次的理解和討論，以此來促使學(xué)生能深度理解。

如在《基因與染色體之間的關(guān)系》一課教學(xué)時，在課前教師要從學(xué)生的認知角度出發(fā)來構(gòu)建思維模型，并設(shè)置合理的問題來引導(dǎo)學(xué)生逐步解析知識模塊。在上課時教師可先給學(xué)生講述和分析基因與染色體的關(guān)系，給其滲透基因在染色體上，因而會伴隨著染色體進行遺傳等。在學(xué)生對基因和染色體之間的關(guān)系有了初步的了解后，教師可以關(guān)鍵詞的形式來給其輸出思維模型，并依據(jù)模型結(jié)合相關(guān)問題來引發(fā)學(xué)生深入解析和思考，如眾所周知，基因是主要的遺傳物質(zhì)，而且是伴隨染色體遺傳，那么有些遺傳病為什么與性別有關(guān)？減數(shù)分裂和受精作用的關(guān)系是什么等，要在提問的時候能引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合教材內(nèi)容產(chǎn)生思考，不斷的以回答問題的形式來構(gòu)成知識鏈接，強化知識理解，以此來提高課堂學(xué)習(xí)效率。教師在教學(xué)過程中加強對思維建模的思考，結(jié)合課堂問題來促使學(xué)生深入解析，能在較大程度上提高學(xué)生的認知。

（五）建立思維模型，幫助學(xué)生梳理思路

生物內(nèi)容都是分知識模塊的，其不僅在小節(jié)內(nèi)有著一定的知識結(jié)構(gòu)，不同單元之間也具備著一定的知識聯(lián)系。對此教師在教學(xué)過程中可將不同的單元內(nèi)容給學(xué)生串接到一起，讓學(xué)生充分的了解生物知識聯(lián)系，從而小節(jié)知識到上升到整體認識，在幫助學(xué)生明晰思路的基礎(chǔ)上使其能準(zhǔn)確有效的掌握基礎(chǔ)知識。

如在《動物和人體中生命活動的調(diào)節(jié)》一課教學(xué)時，在課前教師可將其與細胞生命活動聯(lián)系起來，以完善的知識模型來促進學(xué)生形成整體上的認識。在上課時教師要先給學(xué)生全面的講述課堂基礎(chǔ)知識，包括各種激素調(diào)節(jié)、神經(jīng)調(diào)節(jié)以及免疫調(diào)節(jié)等方面內(nèi)容。然后教師可給學(xué)生呈現(xiàn)完善的思維模型，并結(jié)合一些問題來突出生命活動調(diào)節(jié)與細胞生命活動的聯(lián)系，如對于一些激素的分泌，細胞不是自主的，而是要受到神經(jīng)調(diào)節(jié)的制約和體內(nèi)環(huán)境的刺激，那么從激素的分泌到作用于生物本身整個過程是什么等，可以抗利尿激素為例，引導(dǎo)學(xué)生從其產(chǎn)生到作用于個體來詳細的分解和梳理過程，注意將神經(jīng)調(diào)節(jié)、激素調(diào)節(jié)以及細胞生命活動內(nèi)容有機的聯(lián)系起來，讓學(xué)生有一個清晰的認識。在這個基礎(chǔ)上，教師可給學(xué)生導(dǎo)出這就是人體的免疫調(diào)節(jié)過程，并給其滲透免疫調(diào)節(jié)是有限度的，可以案例+問題的形式給其論證。教師在教學(xué)過程中構(gòu)建知識聯(lián)系思維模型，幫助學(xué)生梳理學(xué)習(xí)思路，不僅能促使學(xué)生形成完整的認識和了解，也能顯著的培養(yǎng)其知識建模能力。

結(jié)語

思維模型在高中生物課堂教學(xué)中的應(yīng)用能有效的開發(fā)學(xué)生的思維空間和培養(yǎng)其探究意識，從真正意義上促進課堂教學(xué)的發(fā)展。對此教師在教學(xué)中也要加強思維建模在課堂教學(xué)中的應(yīng)用，結(jié)合問題來激發(fā)學(xué)生思考，幫其完善知識模型，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)知識點之間的聯(lián)系，在提高學(xué)生思維邏輯能力的基礎(chǔ)上充分的培養(yǎng)其建模能力，進而發(fā)展其生物學(xué)科核心素養(yǎng)。

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