淺析高中生物教材中模型與建構(gòu)的應(yīng)用

蔣煉

摘要：《高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》在闡述科學(xué)思維時(shí)對(duì)模型構(gòu)建的方法提出了要求：“能夠基于模型與建模方法，獲得與生物學(xué)相關(guān)的基本概念和原理，探索、解釋生命現(xiàn)象及規(guī)律，審視或論證生物學(xué)社會(huì)議題?！苯處熒钊雽W(xué)習(xí)建構(gòu)生物模型這一科學(xué)的研究方法，并將其應(yīng)用到課堂教學(xué)中，是培養(yǎng)學(xué)生生物學(xué)科核心素養(yǎng)的重要方式和手段。基于此，本文章對(duì)高中生物教材中模型與建構(gòu)的應(yīng)用進(jìn)行探討，以供相關(guān)從業(yè)人員參考。

關(guān)鍵詞：高中生物;教材;模型;建構(gòu);應(yīng)用

引言

模型建構(gòu)是一種方法，也是一個(gè)過(guò)程。建立模型的過(guò)程是學(xué)生深度思考的過(guò)程，是有利于學(xué)生思維品質(zhì)以及關(guān)鍵能力發(fā)展的。將模型作為一種研究手段，是人們認(rèn)識(shí)世界以及塑造世界的一大創(chuàng)造?！镀胀ǜ咧猩镎n程標(biāo)準(zhǔn)》將模型思想界定為教學(xué)的重要思想，在高中數(shù)學(xué)、高中化學(xué)、高中地理、高中物理、高中生物等學(xué)科教學(xué)中廣泛應(yīng)用。培養(yǎng)學(xué)生建立模型的能力，能夠幫助學(xué)生理解核心概念形態(tài)、特征，了解事物本質(zhì)，逐步提高學(xué)生核心素養(yǎng)。

一、模型建構(gòu)

模型建構(gòu)（建模）是在科學(xué)研究方法與原則的基礎(chǔ)上，人為建立目標(biāo)對(duì)象模型的過(guò)程。如細(xì)胞膜的流動(dòng)鑲嵌模型、用瓊脂塊模擬研究細(xì)胞不能無(wú)限長(zhǎng)大等。模型建構(gòu)就是在抽象和具象間建立轉(zhuǎn)化關(guān)系。但是，無(wú)論如何轉(zhuǎn)換，都應(yīng)將陌生、復(fù)雜的事物轉(zhuǎn)換成熟悉、簡(jiǎn)單的模型，都是為了最大限度地接近學(xué)生的最近發(fā)展區(qū)，使學(xué)生在已有的認(rèn)知水平上自主構(gòu)建知識(shí)體系和發(fā)展能力。通過(guò)建構(gòu)模型直觀系統(tǒng)地呈現(xiàn)生物學(xué)知識(shí)，能夠培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力和創(chuàng)新思維，使學(xué)生形成全面完善的生物學(xué)核心素養(yǎng)。

二、高中生物教材中模型與建構(gòu)的應(yīng)用

（一）借助多媒體，構(gòu)建直觀情景

現(xiàn)如今的教育主要以素質(zhì)教育為主，與傳統(tǒng)教育相比，引入互聯(lián)網(wǎng)信息教學(xué)的方式更加注重培養(yǎng)學(xué)生的素質(zhì)，以重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)素養(yǎng)為主，強(qiáng)化學(xué)生的素質(zhì)教育。具體落實(shí)到高中生物的實(shí)際教學(xué)中，互聯(lián)網(wǎng)信息教學(xué)作為輔助教學(xué)手段可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)生物的興趣，可以培養(yǎng)學(xué)生的生物綜合素養(yǎng)。教師通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)開(kāi)展高中生物課堂情景教學(xué)，可以為高中生提供便于理解的教學(xué)情景，對(duì)提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率是十分有益的。對(duì)于教學(xué)情境的創(chuàng)設(shè)，在課堂教學(xué)初期階段教師可以利用微課視頻進(jìn)行課堂教學(xué)內(nèi)容的導(dǎo)入，這種新奇的課堂教學(xué)內(nèi)容導(dǎo)入方式可以良好的激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，以“生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型”為例，在教學(xué)期間如果單純針對(duì)基礎(chǔ)生物概念進(jìn)行灌輸，則很難實(shí)現(xiàn)學(xué)生思維邏輯有效啟發(fā)，也不利于學(xué)生理解基礎(chǔ)概念與核心內(nèi)涵。因此，為轉(zhuǎn)變和優(yōu)化生物課堂教學(xué)效果，教師可以加強(qiáng)多媒體的科學(xué)運(yùn)用，合理構(gòu)建模型，并在課堂上進(jìn)行直觀展示，模擬流動(dòng)鑲嵌模型的作用機(jī)理，讓學(xué)生在觀察的過(guò)程中就具體的生物學(xué)特征和規(guī)律進(jìn)行有效總結(jié)與分析。

（二）結(jié)合生物模型，鍛煉建模思維

教師在教授遺傳與進(jìn)化《染色體變異》這節(jié)課程的時(shí)候，可以從學(xué)生的實(shí)際情況出發(fā)，結(jié)合學(xué)生的能力和基礎(chǔ)，通過(guò)生物建模的方式幫助學(xué)生學(xué)習(xí)和理解這部分知識(shí)。生物建模，并不是傳統(tǒng)教學(xué)中“照本宣科”的教學(xué)，教師可以在構(gòu)建果蠅染色體模型時(shí)，先行為學(xué)生提供建立圖案，之后將學(xué)生分成不同建模小組，讓學(xué)生結(jié)合現(xiàn)有知識(shí)，完成果蠅染色體建模任務(wù)。通過(guò)這種方式，能夠有效激發(fā)學(xué)生探究教材知識(shí)的動(dòng)力，讓學(xué)生積極、主動(dòng)地完成對(duì)本節(jié)內(nèi)容的復(fù)習(xí)、分析，繼而實(shí)現(xiàn)知識(shí)的掌握。而且在合作學(xué)習(xí)的過(guò)程中，還可以鍛煉學(xué)生的合作意識(shí)、競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。

（三）建構(gòu)知識(shí)體系，培養(yǎng)學(xué)生理性思維

《普通高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)》要求廣大生物教師要引導(dǎo)學(xué)生歸納概括、演繹推理、建立模型，并且運(yùn)用批評(píng)性思維等方法探討生命現(xiàn)象以及生命規(guī)律，這是培養(yǎng)學(xué)生理性思維的重要方法。而模型與建構(gòu)旨在培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)能力，作為一種學(xué)習(xí)方法，有利于發(fā)展學(xué)生歸納概括、演繹推理能力。如下圖所示，直接反映了種群數(shù)量的特征概念，清晰地體現(xiàn)了不同概念之間的關(guān)系，同時(shí)也突出了核心概念。在生物教學(xué)過(guò)程中，教師有意識(shí)地引導(dǎo)學(xué)生建立如下圖所示模型，直接引導(dǎo)學(xué)生推理演繹、歸納概括，促使學(xué)生理性思考和探索，潛移默化地促進(jìn)了學(xué)生生物核心素養(yǎng)發(fā)展。

（三）落實(shí)科學(xué)探究，讓學(xué)生學(xué)會(huì)創(chuàng)新

新課程倡導(dǎo)的探究性學(xué)習(xí)的最大優(yōu)勢(shì)，在于把學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生發(fā)現(xiàn)、探究的過(guò)程，使學(xué)生的自主性和能動(dòng)性得到最大限度的發(fā)展，切實(shí)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力，將學(xué)生的“學(xué)會(huì)”轉(zhuǎn)化為“會(huì)學(xué)”。以探究為特點(diǎn)的教學(xué)不僅直接影響核心素養(yǎng)中科學(xué)思維、科學(xué)探究的落實(shí)，也會(huì)間接影響另外兩個(gè)核心素養(yǎng)的達(dá)成，這就要求教師把課堂看作是一個(gè)豐富多彩的“生態(tài)系統(tǒng)”，是一個(gè)推陳出新的過(guò)程。在學(xué)習(xí)《生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型》這一節(jié)課時(shí)，通過(guò)建立物理模型來(lái)領(lǐng)悟科學(xué)思維。課前利用預(yù)習(xí)學(xué)案提出問(wèn)題并讓學(xué)生查閱資料，課堂上教師可以讓學(xué)生展示相關(guān)資料并結(jié)合教材內(nèi)容，與學(xué)生一起探究模型的獲得過(guò)程。確定了“細(xì)胞膜中的脂質(zhì)分子必然排列為兩層”的結(jié)論后，教師引導(dǎo)學(xué)生探究：很多磷脂分子在水中會(huì)怎樣排布？理由是什么？雙層磷脂分子在細(xì)胞膜內(nèi)是如何排布的？讓學(xué)生利用紙質(zhì)的磷脂分子模型構(gòu)建細(xì)胞膜中磷脂雙分子層的物理模型，課堂上以小組為單位共同完成最終的模型構(gòu)建。接著再繼續(xù)研究細(xì)胞膜中蛋白質(zhì)分子的位置，結(jié)合教材的第68頁(yè)圖示和正文將蛋白質(zhì)添加到已有的模型上，之后再結(jié)合教材的小字部分完善糖類的部分。這樣在構(gòu)建流動(dòng)鑲嵌模型的物理模型的過(guò)程中，將抽象的概念具體化，有利于學(xué)生的理解。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，模型建構(gòu)就是結(jié)合教材知識(shí)以及學(xué)生認(rèn)知來(lái)體現(xiàn)模型的，是有利于提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率，促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)發(fā)展的一種教學(xué)工具和手段。在高中生物教學(xué)中，教師應(yīng)有意識(shí)地滲透模型思想，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)不同模型，交給學(xué)生主動(dòng)建立模型的方法，讓學(xué)生借助模型學(xué)習(xí)生物，借助模型分析和解決實(shí)際問(wèn)題，重視學(xué)生的體驗(yàn)、思維和創(chuàng)造，不斷促進(jìn)學(xué)生生物學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展。

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