模型與建模在生物教學中的應用

朱穎

【摘? 要】在新課改背景下，要求高中階段教學活動不僅要傳授更豐富的學科理論，更要指引學生靈活掌握學習的方法和技巧。從一定程度上來說，在高中階段的生物教學中，對學生生命觀念、科學思維、探究意識和社會責任的培養(yǎng)是必不可少的，也是教學工作的終極目標和追求。在這樣的大環(huán)境之中，必須依靠對學生思維的培養(yǎng)來建立教學基礎，這也就決定了加強對學生科學思維的培養(yǎng)在生物教學中發(fā)揮了重要作用，而隨著模型和構(gòu)建這種科學思維的不斷研究，更在考慮人才培養(yǎng)需求的基礎上提出了SNP教學理念，旨在幫助學生更好地在有限的時間內(nèi)完成深層次的探究學習，在師生的共同努力下構(gòu)建更加系統(tǒng)完整的學科教學體系。基于此，本文就從加強模型與建模教學的意義、高中生物課堂上開展模型與建模SNP教學實踐的舉措兩個層面展開論述。

【關鍵詞】高中生物；建模能力；思維培養(yǎng)；SNP教學

在高中階段的教學活動中，僅僅依靠課堂上的知識講解是無法滿足學生長遠發(fā)展的需求的，還需要通過對學生學科思維的培養(yǎng)幫助其找到更多學習的方法和技巧，指引學生有的放矢地完成現(xiàn)階段的學習任務。生物模型從一定層面來說是完成實物仿制的一個過程，它能夠借助更加直觀、形象的方式表現(xiàn)出生命體活動的整個過程，使得生物學概念更加清晰地在學生腦海中留下印象。在當前的高中生物教學活動中，幫助學生對建模學習產(chǎn)生深刻的認知，能夠使得學習過程化繁為簡、化難為易，更好地闡明各個知識點及生物概念之間的內(nèi)在聯(lián)系。而SNP在建模教學中又被稱為科學協(xié)商教學法，能夠完成科學建模和科學論證的整合，指引師生群體根據(jù)大概念的本質(zhì)完成問題的探究，運用已有的知識完成模型的構(gòu)建，方便學生快速、直觀地理解更多生物學現(xiàn)象和原理，帶給學生更深刻的學習感受和體驗。結(jié)合這種教學模式能夠幫助學生更好地理解生物學習的本質(zhì)和內(nèi)涵，強化大學生科學思維的培養(yǎng)，推動學科教學質(zhì)量的提高，確保高中生物教學獲得持續(xù)健康的發(fā)展。

一、模型與建模教學在高中生物教學中的意義

（一）能有效促進學生認知水平的發(fā)展

在皮亞杰的認知理論中認為學習的過程是建立圖式的過程，這能夠幫助學生在腦海中對知識完成有機的整合，自主完成學習模型的構(gòu)建，指引學生快速認識新事物，把握新事物發(fā)展的規(guī)律和本質(zhì)。在生物課程的學習中，建模的過程就是完成圖式建立的過程，更好地切合了皮亞杰的認知理論，能夠更好地順應學生的認知水平，指引其在相應的圖式中不斷獲取學科知識，找到學習的正確切入口，理清學習的目標和方向，還能促進學生認知結(jié)構(gòu)的完善。在高中生物課堂上指引學生對模型和建模產(chǎn)生更深刻的認知能夠使學生完成從系統(tǒng)學習向抽象學習的過渡，實現(xiàn)對抽象假設或命題的邏輯轉(zhuǎn)換，幫助學生在更加活躍的思維中加快對知識的理解和記憶，靈活把握課程學習的中難點，明確學習的目標和方向，在學生具備深入發(fā)展的認知條件之下也為教學工作的順利開展奠定了堅實基礎。

（二）有助于學科綜合能力的培養(yǎng)

在高中階段的學習活動中，學生不僅要靈活掌握學科知識，更重要的是具備自主學習的能力，模型和建模教學有助于推動學生科學素養(yǎng)的提高，這是因為模型的建立本就是一個科學探究的過程。在這個過程中，可以充分發(fā)揮學生主觀能動性的學習，又能引導學生自主收集更多與生物科學相關的素材，帶領及置身于探索科學現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)科學規(guī)律的學習活動中，幫助其更深刻地認識到模型建立的本質(zhì)就是從模型背后找出其中蘊含的科學規(guī)律和哲理，確保自身在不斷的建模實踐中樹立科學嚴謹，誠實的學習態(tài)度，這不僅有利于對學生學科素養(yǎng)的培育，也是學生人文素養(yǎng)提升的重要途徑，更在一定程度上促進了學生綜合素質(zhì)的穩(wěn)步發(fā)展，激活了學生對生物課程學習的興趣和熱情，為教學工作的長遠發(fā)展提供了正確的發(fā)展路徑。

（三）有利于快速消化重難點知識

在高中階段學習活動中，由于學生面臨著重要的學習轉(zhuǎn)折期，這一時期的學習內(nèi)容也會變得更加復雜，難度也在原有的基礎上得到了相應的提升。在生物課程的教學工作中，通過對學生模型意識和建模能力的培養(yǎng)能夠使復雜的問題簡單化，使抽象的事物形象化，幫助學生快速抓住事物的本質(zhì)特征和生命的內(nèi)在規(guī)律。而且在建模的過程中，學生還能快速明確學習的重難點，找準學習的突破口，并在自主學習和合作探究中掌握更豐富的學科理論，使得自身的學習思維和學習方法得到鍛煉，最終取得良好的學習效果，促進學生學科成績的穩(wěn)步提升。

二、高中生物課堂上開展模型與建模SNP教學實踐策略

（一）培養(yǎng)建模意識，提高問題解決能力

在高中階段生物課程的學習中，由于一些知識相對比較晦澀難懂，僅僅依靠口頭講解很難幫助學生準確理解，并在腦海中留下深刻印象，為了解決現(xiàn)有的教學弊端，教師要在課堂上著重培養(yǎng)學生的建模意識，引導其運用熟練的模型去完成各類知識點的學習，或是根據(jù)題目中提供的條件主動完成模型的構(gòu)建，進而幫助學生樹立自主提出問題、分析問題、解決問題的意識，確保學生在現(xiàn)階段的學習活動中對生物課程產(chǎn)生更深刻的認知，奠定堅實的學習基礎。例如，在開展高中生物《光合作用的原理和應用》一課的教學活動時，為了幫助學生在這節(jié)課的學習中深入思考“二氧化碳從一個葉肉細胞的線粒體基質(zhì)中擴散出來進入同一個葉肉細胞的葉綠體中共穿過幾層膜”這一問題，教師可以引導學生借助模型構(gòu)建的方法來進行全方位的分析，并留出足夠的時間引導學生在課堂上完成模型圖的繪制。具體來說，針對這個問題的建模方法，首先要明確模型構(gòu)建中的主要因素，剔除一些非必要的因素，明確一個植物細胞線粒體和葉綠體是模型構(gòu)建的主要構(gòu)成因素，接下來，再將提取到的因素進行分析和綜合，不同的生物膜用不同粗細的線條進行表示，最后研究各個因素之間的關系，并在此基礎上完成模型的繪制，建立出模型主要包含并直觀展示同一個細胞中的線粒體和葉綠體。學生在樹立建模意識的過程中就能根據(jù)自己的知識基礎完成建模方案的制定，并從模型中得出二氧化碳需要穿過四層膜，這樣一來學生通過對問題的理解，就能構(gòu)建更加完整的模型，并得出準確的答案，最終使得學生完成知識體系的構(gòu)建，在建模流程的思考中理清學習思路，堅定學習的目標和方向，使得學生能夠充分發(fā)揮主觀能動性的優(yōu)勢完成現(xiàn)階段的學習任務，最終順利打開生物課程學習的大門。

（二）自主構(gòu)建模型，提高實踐操作能力

在以往的高中生物教學中，大多數(shù)教師只注重為學生傳授相關的概念、原理和定義，忽略了對學生動手操作能力的培養(yǎng)，難以給予學生強烈的視覺沖擊，阻礙了學生綜合能力的提升。為了有效改變教學現(xiàn)狀，教師要在把握生物課程特點的基礎上改變教學模式，留出足夠的時間引導學生完成生物模型的構(gòu)建，倡導以小組合作的方式完成探究學習，把握建模學習的本質(zhì)，在這個過程中推動學生實踐能力的提升，確保教學工作達到培育學生核心素養(yǎng)的目標。例如，在開展高中生物《細胞的基本結(jié)構(gòu)》一課的教學工作時，大多數(shù)教師在開展這節(jié)課程知識點的講解時往往只能用圖片、動畫等形式完成展示，學生很難在這種教學模式的支撐下獲取更直觀的認知，也無法深入獲取各類考點。在這種單一的教學方法影響之下，學生只能大致地對細胞壁、細胞膜、細胞質(zhì)產(chǎn)生表面的理解，很難對其產(chǎn)生的原因、基本的特點有深刻的理解。在課堂上，教師要準確完成教學時間的劃分，首先留出足夠的時間為學生講解這節(jié)課程中涉及到的理論知識，幫助其對細胞的基本結(jié)構(gòu)產(chǎn)生大致的了解，使得廣大學生群體能夠集中注意力聽講，對這節(jié)課程的內(nèi)容產(chǎn)生深刻記憶，為后續(xù)建模學習打下堅實基礎。在這之后，教師要引導學生根據(jù)自己的知識基礎、認知水平、學習能力、創(chuàng)新意識完成學習小組的劃分，使得一些能力相對比較強的學生帶領一些積極性低的學生完成探究學習，在建模的過程中完成學習思維的碰撞。而且，教師還要引導學生根據(jù)日常生活中常見的物體完成模型搭建，以小組為單位完成學習成果的展現(xiàn)，更好地評析學生的學習表現(xiàn)，并及時指出學生在學習活動中存在的不足，引導其快速改正，找到適合自己的學習方法。借助一些常見的橡皮泥，就可以讓細胞的結(jié)構(gòu)、細胞器的結(jié)構(gòu)更直觀地呈現(xiàn)出來，還可以指導學生主動構(gòu)建立體化的模型，對知識點形成全方位的記憶。在主動構(gòu)建模型的過程中，就能使得學生有更多機會和平臺完成學科知識體系的構(gòu)建，在建?；顒又锌疾閷W生對理論知識的掌握情況，指引學生養(yǎng)成自主反思的好習慣，最大程度挖掘?qū)W生的動手潛能，推動高中生物教學獲得長遠的發(fā)展。

（三）拓展建模平臺，培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力

建模實際上就是完成模型的構(gòu)造，但是相對來說，這項學習活動在各門學科中的難度都相對比較大，也是容易培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的活動之一，在建模的過程中，能夠完成對學生想象力、創(chuàng)造力的培養(yǎng)，使得其具備更廣泛的思維空間，更加直觀地反映學生的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力，滿足學生多元化的學習需求。而且，教師還要指引學生完成從課內(nèi)學習到課外學習的拓展延伸，自主完成學習資料的收集，并且以線下實踐或網(wǎng)絡建模的方式完成深層次的探究，總結(jié)更豐富的學習經(jīng)驗，推動學生綜合素質(zhì)的穩(wěn)步提升。例如，在開展高中生物《種群的特征》一課的教學活動時，在建模工作開展的過程中，教師要為學生創(chuàng)設相關的生活情境，引導學生圍繞日常生活中的問題展開深層次的思考，根據(jù)建模內(nèi)容完成問題情境的創(chuàng)設，在這個環(huán)節(jié)，適當?shù)貫閷W生安排相應的辯論及討論交流活動，更好地激發(fā)學生的創(chuàng)造性思維，為學生完成動手操作提供重要的機會和平臺。之后要引導學生根據(jù)種群的特點和種群發(fā)展的規(guī)律性條件完成模型的搭建，在這個過程中，幫助學生更好地理解生物圈的本質(zhì)和內(nèi)涵，引導學生靈活運用課堂所學解釋生活現(xiàn)象，解決生活問題。這樣一來就能更好地在建模活動中使得學生完成自主探索，強化對其求異思維的培養(yǎng)，推動高中生物教學獲得深層次的發(fā)展。

總而言之，在當前的高中生物教學中，傳統(tǒng)的教學模式已經(jīng)無法滿足學生長遠發(fā)展的需求，加快教學模式的改革已成為了廣大教育工作者的共同追求。在這樣的大環(huán)境之中，教育工作者要樹立與時俱進的意識，加強對生物課程特點的研究，在把握學生身心發(fā)展規(guī)律的基礎上注重對學生綜合能力的培養(yǎng)。為此，教師就要在現(xiàn)有的教學活動中，有計劃、有目的、有意識地強化對學生建模意識和建模能力的培養(yǎng)，在長遠的教學工作中組織學生完成建模的SNP實踐任務，使得學生能夠在這其中提高自身的動手操作能力和創(chuàng)造，為培養(yǎng)創(chuàng)新型及復合型人才提供重要的舞臺。

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