例談模型建構在初中生物教學中的實踐

■張曉蘭

生物學模型是人們?yōu)榱四撤N特定目的而對認知對象所做的一種簡化的概括性描述，它可以實物化、數(shù)據(jù)化，也可以系統(tǒng)化，是人們了解事物的一種有效途徑。生物學模型一般分為物理模型、數(shù)學模型和概念模型。模型建構教學是以生物教學為基礎，以建構模型為載體的創(chuàng)新性教學模式?！读x務教育生物學課程標準》（2011年版）將倡導探究性學習作為基本理念之一，力圖改變學生被動接受的狀態(tài)，引導學生積極參與課堂教學。模型建構教學過程恰好是引導學生主動參與、動手動腦的過程，是以模型建構為核心的探究性學習。因此，在初中生物教學過程中加強模型建構的教學方式具有重要意義。

一、模型建構實施的重要意義

模型建構是一種創(chuàng)新性的教學方法，豐富了教學形式，實現(xiàn)了教學模式的多樣化，為參與教學的生物教師提供了更多的教學思路。同時在教學的過程中充分融入了多學科的融合優(yōu)勢，體現(xiàn)了素質(zhì)教育對學生全面發(fā)展的要求，培養(yǎng)了學生操作、分析、歸納、表達的思維品質(zhì)。

二、模型建構在初中生物教學中的實踐

1.物理模型——實物化模型，簡單直觀。

物理模型是生物學中一種常見的模型，是以實物或者圖畫形式直觀地表達認識對象特征的模型，模擬客觀事物的某些功能和性質(zhì)。它能夠形象地展示所要學習的物體的基本特征與功能，在建構的過程中要求抓住原型的本質(zhì)特征，利用身邊的材料和用具將原型實物化，并通過研究模型來建構相應的理論知識。

教學案例：三道免疫防線的作用原理。

免疫是八年級生物教學中的一個難點，內(nèi)容多且比較抽象，而初中階段的學生思維大多還停留在具象思維，無法深入理解其作用原理，因此傳統(tǒng)的教學多以書面總結(jié)的方式來強制要求記憶。但是這樣的方式不僅不能激起學生的興趣，而且收到的教學效果也是不盡如人意。于是在設計這節(jié)課時，教師嘗試將人體的三道防線建構成物理模型，方法如表1。

表1

教師在選擇材料的過程中要關注生活，激發(fā)學生的思維創(chuàng)造力；在教學過程中，要讓學生親自動手操作，體驗三道防線阻擋并消滅抗原的作用原理，幫助學生突破免疫這個難點。通過這種方式將復雜的生物學問題變得直觀明了，易于理解，同時也能促進學生的綜合運用能力和分析能力的提高。

2.數(shù)學模型——數(shù)據(jù)化模型，科學準確。

數(shù)學模型是指通過符號、公式、圖像等數(shù)學語言和數(shù)學工具，運用數(shù)理邏輯方法建構的模型。它最大的優(yōu)點是可以將一個復雜的生物學問題借助數(shù)學模型建構轉(zhuǎn)化成一個數(shù)學問題，通過對數(shù)據(jù)的對比和分析來得出相應的結(jié)論。

教學案例：探究溫度對植物種子萌發(fā)的影響。

在七年級“探究溫度對種子萌發(fā)是否有影響”的實驗中，學生將大豆種子平均分成兩組后，一組放在冰箱里，一組放在室溫條件下，然后統(tǒng)計種子發(fā)芽數(shù)，計算7天內(nèi)的發(fā)芽率。在實驗的過程中，有的學生發(fā)現(xiàn)低溫條件下的種子也正常發(fā)芽，而且7天后計算出的發(fā)芽率也很接近，所以得出結(jié)論：低溫對種子的萌發(fā)沒有影響。為了幫助學生建立正確的認知，我們除了要求學生每天記錄發(fā)芽的種子數(shù)和計算發(fā)芽率之外，還增加了一個要求，即實驗結(jié)束后將數(shù)據(jù)通過EXCEL表格轉(zhuǎn)化成折線圖（如圖1），然后對折線進行分析，通過分析折線的轉(zhuǎn)折點、增長區(qū)域和變化趨勢，得出“低溫對植物種子的萌發(fā)是有影響的”。同時為了深化低溫這一概念，我們還根據(jù)冰箱的保鮮、冷藏、冷凍三個溫度分別進行實驗，再繪制成曲線進行分析（如圖2）。

圖1

圖2

在這個教學過程中，我們把生物學問題轉(zhuǎn)變成對數(shù)學曲線的分析，借由線條的變化，直觀而清晰地呈現(xiàn)出溫度對種子萌發(fā)的影響，科學而準確。學生通過對不同溫度折線之間的比較和辨析，迅速找出兩者之間的差別，糾正錯誤概念，建立科學認知，也培養(yǎng)了分析與辨別的思維能力。

3.概念模型——系統(tǒng)化模型，嚴謹有序。

概念模型是對學習對象進行簡單的定性描述的一種模型，經(jīng)常在系統(tǒng)組成和表示相互關系中運用，具有系統(tǒng)、嚴謹、有序的特點。由于概念模型是直觀地呈現(xiàn)知識體系，因此它特別適用于復習課，能幫助學生構建完整的知識網(wǎng)絡。

教學案例：綠色植物的一生。

在復習七年級上冊“綠色植物的一生”時，筆者發(fā)現(xiàn)學生只能機械地記憶植物各個器官的特點，無法將它們與“植物的一生”這個概念融合起來，缺乏系統(tǒng)的認識，因此在復習的時候，筆者引入下面這張概念圖（部分留空），用循環(huán)的方式體現(xiàn)植物的一生是一個循環(huán)往復的過程，引導學生完成，幫助學生理解植物各個階段的結(jié)構變化，滲透生命生生不息的觀念。

圖3

借助概念模型，學生根據(jù)植物的生長順序去認識各器官的結(jié)構特點，更具條理性，利于記憶。把前后知識系統(tǒng)地聯(lián)結(jié)起來，搭建知識框架，通過學習不斷去補充和完善這個框架，能幫助學生更好地理解生物學相關概念。

三、模型建構的實施措施

為了能更好地在初中生物課堂教學中充分實施模型建構，我們還可以從以下幾個方面進行選擇和優(yōu)化。

1.根據(jù)教學內(nèi)容合理地選擇模型。生物教學的內(nèi)容涉獵面比較廣，有結(jié)構與功能方面的，有物質(zhì)與能量方面的，有進化與適應方面的，也有穩(wěn)態(tài)與平衡方面的，不同的內(nèi)容適用的模型不同，因此教師在教學過程中需要根據(jù)實際的生物學問題進行設計和建構。

2.根據(jù)學生已有經(jīng)驗建構模型。雖然模型建構能夠降低學習難度，提高教學效率，但是建構的過程一定要基于學生已有的認知程度和知識儲備，多從學生的思維角度出發(fā)，依據(jù)“最近發(fā)展區(qū)”的原理開發(fā)和探究能被學生接納的模型，切忌過易或過難，保持理性定位。

3.根據(jù)課堂生成優(yōu)化模型。建構的模型從雛形到成型，從來不是一步到位的，需要在教學過程中反復調(diào)整，不斷優(yōu)化，因此教師在教學過程中要關注生成，把不合理的、無法實際操作的相關部分進行調(diào)整或去除，把充滿創(chuàng)意的點子吸收利用，二次甚至多次建構，以期達到最好效果。

四、結(jié)語

在初中生物課堂教學中，教師應該多嘗試開展模型相關的課堂教學活動，以提高學生的課堂參與度，幫助他們更好地學習和理解生物學內(nèi)容，在模型建構的過程中提高教學效率，構建不一樣的生物課堂。