中學(xué)生物學(xué)模型構(gòu)建教學(xué)中的傳統(tǒng)文化教育

一、引言

課堂是對學(xué)生進(jìn)行中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化教育的重要渠道，也是中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化有機(jī)融入課程的落腳點(diǎn)。[《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》提出：“中國傳統(tǒng)文化源遠(yuǎn)流長，博大精深，其中不乏經(jīng)過實踐檢驗的生物學(xué)知識。在教材中適當(dāng)引入這方面的內(nèi)容，既能幫助學(xué)生更好地理解生物學(xué)知識，又能在科學(xué)與人文之間搭建溝通的橋梁，提高學(xué)生的人文素養(yǎng)?！盵2]因此，適切性地將中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化融入生物學(xué)課堂中至關(guān)重要。從生理學(xué)角度看，中小學(xué)時期是一個人世界觀、人生觀、價值觀形成的重要階段，如何在課堂上科學(xué)地將人文精神、道德理念、哲學(xué)思想等中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化進(jìn)行多方面滲透，是教育工作者必須直面的重大課題。

模型與建模是高中生物學(xué)核心素養(yǎng)之一。人民教育家朱正威先生基于中學(xué)生物學(xué)學(xué)科的特點(diǎn)，將模型分成了概念模型、數(shù)學(xué)模型和物理模型三類。模型滲透教學(xué)的意義主要體現(xiàn)在學(xué)生可以借助模型對生命現(xiàn)象做出解釋并理解科學(xué)知識，通過模型對科學(xué)探究做出猜測并理解科學(xué)認(rèn)知，憑借模型對科學(xué)本質(zhì)做出判斷并理解模型功能。模型教學(xué)作為一種現(xiàn)代化的教學(xué)手段，能夠有效地將中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化的精髓傳遞給學(xué)生，同時，中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化的豐富內(nèi)涵也為模型教學(xué)提供了寶貴的資源和靈感?；谝陨险J(rèn)知，筆者嘗試在中學(xué)生物學(xué)模型構(gòu)建教學(xué)中開展中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化教育，以期為一線教學(xué)提供理論與實踐的參考。

二、傳統(tǒng)文化融入模型構(gòu)建教學(xué)的實施路徑與方法

模型構(gòu)建教學(xué)是以學(xué)生現(xiàn)有認(rèn)知水平為基礎(chǔ)，通過物化的模型構(gòu)建形式來外顯學(xué)生思考過程的教學(xué)模式。讓學(xué)生通過親身經(jīng)歷來感知和理解生物學(xué)知識是模型構(gòu)建教學(xué)的核心。模型構(gòu)建教學(xué)最大的特點(diǎn)是依托可視化手段（模型構(gòu)建）、邏輯推演（科學(xué)思維）等，將抽象或難以直接觀察的生物學(xué)問題轉(zhuǎn)變成可觸、可操作的模型。將中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化中先賢的思想、氣節(jié)、人格魅力等文化符號或精神元素，融入中學(xué)生物學(xué)的模型構(gòu)建教學(xué)中，一方面可以深化學(xué)習(xí)內(nèi)容，拓寬教學(xué)途徑，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和參與度；另一方面能幫助學(xué)生深刻理解中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化的脈絡(luò)、精髓及深層次含義，有助于學(xué)生形成正確的道德觀念和行為規(guī)范，從而塑造良好的品行和人格魅力。從素養(yǎng)導(dǎo)向和價值引領(lǐng)的角度審視生物學(xué)模型構(gòu)建教學(xué)與中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化的融合，實施路徑與方法主要有以下三種。

（一）從進(jìn)化與適應(yīng)觀的角度

進(jìn)化與適應(yīng)觀是中學(xué)生物學(xué)核心素養(yǎng)體系下一個重要的生命觀念。進(jìn)化是指生物通過調(diào)整遺傳特性來不斷增強(qiáng)對環(huán)境的適應(yīng)性。適應(yīng)是指個體或生物調(diào)整自身以滿足新環(huán)境或新情況的要求，使自身與環(huán)境達(dá)到一種和諧、平衡的狀態(tài)。模型是對真實世界的表征，是溝通科學(xué)與真實世界的橋梁和媒介，在模型構(gòu)建活動中融入中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化，不僅能夠讓學(xué)生在操作中體悟生物學(xué)知識本源，還能幫助學(xué)生深刻理解蘊(yùn)藏其間的傳統(tǒng)文化符號，增強(qiáng)文化自信。例如，甲骨文作為一種文字系統(tǒng)，其演變過程從最早的象形字到會意字，再到形聲字，反映了人類認(rèn)知能力的逐步提升和自然選擇的進(jìn)化過程，不僅體現(xiàn)了古人對于自然界的深刻理解和尊重，還與生物學(xué)的生命觀念高度契合。甲骨文作為中國已發(fā)現(xiàn)的體系較為完整的古文字，是漢字的源頭和中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化的根脈。甲骨文的發(fā)現(xiàn)和研究，為梳理漢字演變的進(jìn)化軌跡提供了可靠的信息。因此，在中學(xué)生物學(xué)模型構(gòu)建教學(xué)中，可借助甲骨文，讓學(xué)生在自我操作活動中摸清蘊(yùn)藏在模型中的生物學(xué)規(guī)律與生物學(xué)知識，同時幫助學(xué)生深度挖掘隱藏在某些生物學(xué)模型背后的文化根脈的進(jìn)化歷程。

下面以動物心臟模型構(gòu)建的教學(xué)活動為例，簡明闡述滲透其間的中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化教育：（1）認(rèn)知儲備與材料選擇。學(xué)生通過科學(xué)閱讀、觀察辨析等手段，建立對心臟的自我認(rèn)知體系，然后根據(jù)自己的理解與認(rèn)知去選擇合適的材料（如塑料、布料、紙張等）。（2）模型構(gòu)建與科學(xué)評價。學(xué)生以自我認(rèn)知為基礎(chǔ)，根據(jù)不同材料的性質(zhì)以及不同的制作技巧和處理方法，建構(gòu)出符合自己預(yù)期的心臟模型。接著，基于心臟的結(jié)構(gòu)與功能，教師組織小組內(nèi)、小組間的表現(xiàn)性評價，對模型的優(yōu)缺點(diǎn)給出科學(xué)、合理的評判，幫助學(xué)生直觀地了解心臟的結(jié)構(gòu)和功能。（3）從進(jìn)化與適應(yīng)觀的角度進(jìn)行跨學(xué)科文化滲透。鼓勵學(xué)生基于構(gòu)建心臟模型的經(jīng)驗，嘗試?yán)斫饧坠俏摹靶摹弊值臍v史文化內(nèi)涵和文字的演化歷程（見圖1），領(lǐng)悟傳承和弘揚(yáng)中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化的責(zé)任與義務(wù)。

圖1人體心臟模型與甲骨文“心”的比較

在初中生物學(xué)中，還有很多可以在生物學(xué)模型構(gòu)建教學(xué)中滲透甲骨文的案例，如圖2所示的齒、鳥、胃等。齒、鳥、胃的甲骨文都是象形字：“齒”字描繪了人張開大口，上下各露出兩顆牙齒的樣子；“鳥”字如鳥類、飛禽的形體；“胃”字展現(xiàn)了胃囊的形狀，內(nèi)部的小點(diǎn)表示胃中的食物。甲骨文不僅是對古代社會生活的記錄，也是對自然界的深刻洞察，其理念與生物學(xué)中的進(jìn)化論、生態(tài)平衡和生物多樣性等理念有著密切的聯(lián)系和共通之處。因此，從進(jìn)化與適應(yīng)觀的角度，可將生物學(xué)模型構(gòu)建與甲骨文做跨學(xué)科關(guān)聯(lián)，引導(dǎo)學(xué)生巡禮中華文化，提升文化素養(yǎng)和文化自信。

圖2與初中生物學(xué)模型相關(guān)聯(lián)的甲骨文

（二）從結(jié)構(gòu)與功能觀的角度

結(jié)構(gòu)和功能觀涉及生命系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及其功能之間的關(guān)系。結(jié)構(gòu)是指系統(tǒng)內(nèi)部各要素在空間和時間上的耦合關(guān)系，是系統(tǒng)組成的基礎(chǔ)。功能則是指系統(tǒng)與外部環(huán)境的相互作用，通過功能可以觀察到系統(tǒng)如何與外界互動。精神文化的傳遞需要物質(zhì)文明作為載體，在從抽象到具象的過程中，選擇的文化載體要能激發(fā)學(xué)生的好奇心，讓學(xué)生愿意了解、愿意學(xué)習(xí)。[3中學(xué)生物學(xué)模型中的物理模型（借助實體或?qū)嵨锝Y(jié)構(gòu)來描述生物學(xué)概念或過程的模型）常以實物或圖片的形式直觀地表達(dá)認(rèn)識對象的特征。以此模型作為載體來實施中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化教學(xué)，不僅能幫助學(xué)生在模型構(gòu)建的體驗中掌握相關(guān)結(jié)構(gòu)與功能的生物學(xué)知識，還能幫助學(xué)生以模型為媒介，深度挖掘隱藏其中的價值觀念、哲學(xué)思想與文化認(rèn)同。

以初中生物學(xué)中的“桃”一課為例，為了幫助學(xué)生深刻地理解桃的形態(tài)、結(jié)構(gòu)與功能，教師可以課前布置學(xué)生完成“桃橫切面模型”的制作任務(wù)。教學(xué)步驟如下：（1）課前任務(wù)。用面粉或橡皮泥等制作一個桃的橫切面模型。（2）課堂展示。學(xué)生依據(jù)自己制作的模型，介紹桃的外形（形似人的心臟）和結(jié)構(gòu)（由外到里分別是外果皮、中果皮、內(nèi)果皮和種子）。（3）功能陳述。中果皮可以食用，堅硬的內(nèi)果皮對種子起保護(hù)作用，種子（也稱核仁）起繁衍的作用。（4）文化滲透。三國演義中的桃園結(jié)義為何選在桃園，而不是梨園、梅園或竹園呢？可以提示學(xué)生依據(jù)桃的外形、結(jié)構(gòu)和功能推測其中的文化內(nèi)涵。學(xué)生自由討論，隨后教師總結(jié)。桃的外形酷似人的心臟，“心”即良心和道義，所以借“桃”喻“義”就成了一種文化象征。三國演義中的“義”可概括為情義、信義和忠義，可借桃的果皮結(jié)構(gòu)來隱喻（見圖3）。中國人希望這種“義”應(yīng)具有生命力，能代代傳承下去，這恰恰又與桃核中種子的功能相映射。

桃的外形似心（隱喻良心與道義）種子（隱喻代代相傳）內(nèi)果皮（隱喻忠義）中果皮（隱喻信義）外表皮（隱喻情義）德觀念、價值觀念、文化傳承等。這一方面能幫助學(xué)生在模型構(gòu)建的實際操作中獲取生物學(xué)知識和掌握實踐技能，另一方面也能通過模型的寓意潛移默化地影響學(xué)生的思想和行為。

（三）從穩(wěn)態(tài)與平衡觀的角度

穩(wěn)態(tài)與平衡觀不僅是生物學(xué)的核心概念，也是理解和維護(hù)生命系統(tǒng)健康的重要視角。穩(wěn)態(tài)是指生物體通過生命系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)，實現(xiàn)內(nèi)部環(huán)境相對穩(wěn)定的一種狀態(tài)。平衡所屬的范圍比穩(wěn)態(tài)更寬泛，不僅統(tǒng)轄系統(tǒng)內(nèi)部的相對穩(wěn)定，還涉及內(nèi)部系統(tǒng)與外部環(huán)境之間的相對穩(wěn)定，即通常所說的動態(tài)平衡。因此，從穩(wěn)態(tài)與平衡觀的角度，深度挖掘中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化的內(nèi)容元素、思想元素、思維元素、情感元素，尋找合適的切入點(diǎn)，有機(jī)地融人生物學(xué)模型構(gòu)建教學(xué)中，幫助學(xué)生在理解穩(wěn)態(tài)與平衡的基礎(chǔ)上，獲取在做相關(guān)決策時要學(xué)會把握分寸、尊重客觀規(guī)律的哲理。將穩(wěn)態(tài)與平衡觀應(yīng)用于模型構(gòu)建時，必須考慮以下問題：如何調(diào)節(jié)模型各組成成分之間的平衡，如何使模型狀態(tài)更具科學(xué)性和藝術(shù)性，如何包容小組間因材質(zhì)、思維等差異導(dǎo)致模型樣態(tài)上產(chǎn)生的異質(zhì)性，等等。解決這一系列的問題時，在思想上，可以用傳統(tǒng)文化中的適度、平衡來統(tǒng)籌規(guī)劃；在行動上，可以用傳統(tǒng)文化中的和諧、寬容來推動實施。

下面以高中生物學(xué)中的“生態(tài)模型設(shè)計”為例，展示運(yùn)用中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化的理念來組織和開展模型構(gòu)建活動的方法。在生態(tài)模型構(gòu)建的協(xié)調(diào)性上，借鑒中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化中的“道法自然”思想，做到不強(qiáng)求、不妄為，人與自然和諧共處，即要弄清生態(tài)系統(tǒng)模型中的組成元素以及各元素之間的相互關(guān)系與作用，要考慮如何通過合理的規(guī)劃和設(shè)計，使人類活動與自然環(huán)境達(dá)到和諧的狀態(tài)，避免過度開發(fā)對環(huán)境產(chǎn)生的破壞。在生態(tài)模型構(gòu)建的整體性上，要樹立“天人合一”的理念，從主要矛盾、主要因素的角度去考慮如何體現(xiàn)人類與自然相互依存、相互影響的關(guān)系。綜上可以發(fā)現(xiàn)，中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化中人與自然和諧相處的理念，環(huán)境與資源合理利用的平衡意識，以及物質(zhì)與能源的可持續(xù)發(fā)展理念等，能直接影響生態(tài)模型設(shè)計的水準(zhǔn)。

從結(jié)構(gòu)與功能觀的角度實施“傳統(tǒng)文化 + 模型構(gòu)建”教學(xué)時，教師要善于抓住生物體結(jié)構(gòu)模型來進(jìn)行中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化的滲透教育。比如在講“骨的結(jié)構(gòu)與功能”時，可以將骨與古代先賢的骨氣、氣節(jié)關(guān)聯(lián)起來，將骨的“力量、堅硬”與氣的“生命力、精神氣”結(jié)合起來，詮釋中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化中的民族氣節(jié)、愛國精神。因此，在中學(xué)生物學(xué)教學(xué)中，教師可以在模型的設(shè)計、制作和展示中巧妙地融入精神文明教育的內(nèi)容，如道從穩(wěn)態(tài)與平衡觀的角度實施“傳統(tǒng)文化 .+ 模型構(gòu)建”教學(xué)，教師要善于借助中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化中的理念、思想來辯證地審視模型構(gòu)建教學(xué)。任何生物學(xué)模型構(gòu)建活動都離不開理念的支撐，這些理念不僅要包含生命規(guī)律和生命觀念，還應(yīng)融入傳統(tǒng)文化的哲學(xué)思想、人文價值。因此，一定要找準(zhǔn)中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化與生物學(xué)教育在育人目標(biāo)、內(nèi)容表達(dá)、價值塑造、方法呈現(xiàn)等方面的契合點(diǎn)。

三、傳統(tǒng)文化融入模型構(gòu)建教學(xué)的實施關(guān)鍵與反思

在課堂上有效融入中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化的文字符號、人文精神、哲學(xué)思想等，不僅可以增強(qiáng)學(xué)習(xí)的趣味性，還能提升學(xué)生的文化認(rèn)同感，增強(qiáng)民族自豪感和自信心。在多變的教學(xué)環(huán)境中，教師采用的教學(xué)方法會影響學(xué)生的知識理解、思維深化與拓展應(yīng)用，而學(xué)生在教學(xué)場域中的反饋也影響著教師對教法的改進(jìn)[4]。課堂是一個特殊的“生態(tài)系統(tǒng)”，實現(xiàn)中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化與模型構(gòu)建的有效融合，還需處理好學(xué)生認(rèn)知與中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化之間的契合關(guān)系，以及教材內(nèi)容與中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化之間的銜接關(guān)系。

（一）處理好學(xué)生認(rèn)知與中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化之間的契合關(guān)系

處理好學(xué)生認(rèn)知與中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化之間的契合關(guān)系，是在生物學(xué)模型構(gòu)建教學(xué)中高效開展中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化教育的關(guān)鍵。怎樣創(chuàng)設(shè)出符合中學(xué)生認(rèn)知特點(diǎn)與需求的關(guān)聯(lián)模式呢？第一，從教學(xué)內(nèi)容與方法的角度審視，可以通過多種方式將中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化元素融入模型構(gòu)建教學(xué)。例如，可以將古人智慧和哲理融入生物學(xué)模型和理論框架的構(gòu)建中，或通過案例研究，引導(dǎo)學(xué)生分析文化中的具體問題和挑戰(zhàn)。此外，還可以根據(jù)學(xué)生的個性化需求，開發(fā)具有傳統(tǒng)文化特色的模型構(gòu)建游戲，以契合不同個體學(xué)習(xí)的興奮點(diǎn)，如將中國結(jié)元素融入DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建。第二，從教學(xué)實踐與應(yīng)用的角度審視，中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化教育的實踐應(yīng)用是加深知識理解和提升學(xué)習(xí)興趣的有效方法?？梢酝ㄟ^項目式學(xué)習(xí)，讓學(xué)生在實踐中探索中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化的現(xiàn)實意義，如利用VR/AR（虛擬現(xiàn)實/增強(qiáng)現(xiàn)實）技術(shù)重現(xiàn)或改編中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化元素，讓學(xué)生在操作模型的過程中感受文化的魅力。第三，從教學(xué)評估與反饋的角度審視，要建立有效的評估機(jī)制，設(shè)立中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化教育的評價指標(biāo)，定期評估教學(xué)成效，并根據(jù)反饋調(diào)整教學(xué)策略。這不僅可以保證教學(xué)質(zhì)量，還能不斷優(yōu)化教學(xué)方法，更好地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

（二）處理好教材內(nèi)容與中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化之間的銜接關(guān)系

處理好教材內(nèi)容與中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化之間的銜接關(guān)系，是在生物學(xué)模型構(gòu)建教學(xué)中科學(xué)開展中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化教育的重要議題。中學(xué)生物學(xué)教科書中有大量模型與建模的學(xué)習(xí)內(nèi)容，如何將生物學(xué)內(nèi)容與中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化有機(jī)銜接？第一，從教材內(nèi)容重構(gòu)的角度審視，可以設(shè)計蘊(yùn)含豐富中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化元素的模型構(gòu)建活動，以增強(qiáng)學(xué)生的參與性和體驗性。例如，初中生物學(xué)教材側(cè)重生命現(xiàn)象的描述，主要介紹生物體的形態(tài)、結(jié)構(gòu)、生理功能及生態(tài)知識，其中的大部分內(nèi)容都可以通過重構(gòu)的形式，融入傳統(tǒng)文化元素，如關(guān)聯(lián)象形漢字的歷史演變、字形結(jié)構(gòu)與字義變化等，嘗試讓學(xué)生理解漢字背后的文化價值，建立文化自信心。第二，從教材的實施角度審視，要嚴(yán)格按照教材內(nèi)容組織并實施生物學(xué)模型構(gòu)建教學(xué)，可以組織學(xué)生從生命觀念的角度剖析模型與中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化之間的關(guān)系。比如，高中生物學(xué)教材旨在讓學(xué)生形成基本的生命觀和生物學(xué)基本觀點(diǎn)，提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，那么在模型與建模中創(chuàng)新地融人中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化中的哲學(xué)思想、人文精神，不僅可以幫助學(xué)生更好地理解生物學(xué)知識，還能引領(lǐng)學(xué)生深刻領(lǐng)悟傳統(tǒng)文化的精髓，增強(qiáng)文化認(rèn)同。

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（責(zé)任編輯：潘安）