何占全

摘 要：在高中生物教學中，合理地應用模型建構(gòu)不僅可以有效突破教學中的重難點，減輕學生的學習壓力，而且還可以讓學生更加深刻地理解生物概念，提高分析問題、解決問題的能力。在核心素養(yǎng)背景下，高中生物教師要注重引導學生進行模型構(gòu)建，進而更好地發(fā)展學生的理性思維以及培養(yǎng)學生的核心素養(yǎng)。本文從培養(yǎng)學生的核心素養(yǎng)出發(fā)，探討模型構(gòu)建法在高中生物教學中的應用。希望此研究能夠為廣大教師提供一些幫助，僅供參考。

關鍵詞：核心素養(yǎng);高中生物;模型建構(gòu)

生物學科核心素養(yǎng)主要由生命觀念、理性思維、科學探究和社會責任等四個要素構(gòu)成。高中生物作為一門實驗性較強的學科，在培養(yǎng)學生核心素養(yǎng)方面發(fā)揮著重要的作用。在高中生物教學中，通過對不同教學模式的比較研究，發(fā)現(xiàn)注重引導學生進行模型構(gòu)建，既可以更好地讓學生理解和闡釋生物學的基本理論和知識，獲得動手能力和觀察能力的提升，還可以讓學生更好地領悟生物學家在研究過程中所持有的觀點以及所運用到的基本思路和方法，增強學生的理性思維，發(fā)展學生的核心素養(yǎng)。模型構(gòu)建法作為一種有效的教學手段和方法，有利于促進學生知識、情感、態(tài)度和能力的快速提升。但是在進行模型構(gòu)建教學時，也要注意一些問題，從而更好地促進模型構(gòu)建教學法在高中生物教學中的合理應用。

一、模型的含義及分類

模型是由元素、關系、操作以及控制其相互作用的規(guī)則組成的概念系統(tǒng)，并通過外部表征體系來進行展示。模型既有工具的屬性又具有媒介的屬性，在幫助研究人員描述、解釋或者進行現(xiàn)象預測時發(fā)揮著十分重要的作用。同時，模型在教育教學中也有重要應用，對于一些難點知識的教學，借助模型可以將它們進行簡化，使得知識點更加形象、直觀地呈現(xiàn)在學生面前，幫助學生理解并掌握?？茖W家哈里森和揣古斯特將模型進行了具體的分類，包括數(shù)學模型、理論模型、概念模型等等類型，不同類型的模型適用于不同的應用場景。而生物模型是在生物學研究過程中，舍去研究對象中一些次要的、非本質(zhì)的聯(lián)系，進而更好地展示研究對象或突出研究對象的主要特征和聯(lián)系。它屬于一種理想物質(zhì)、過程或者假想結(jié)構(gòu)。在高中生物教學中，生物模型的形式多種多樣，其中概念模型、數(shù)學模型、物理模型已經(jīng)成為教師常用的教學模型。

（一）概念模型

概念模型主要是指通過文字、圖形、符號等形式將一些相關的名詞或者過程以特定的形式連接起來，以此來表示某些現(xiàn)象或規(guī)律的模型。最常見的有流程圖以及概念圖。流程圖一般用來表示生物過程的先后順序;概念圖可以將學過的新舊知識連接在一起，一目了然地呈現(xiàn)在學生面前，構(gòu)成一個完整的體系，方便學生理解。光合作用和呼吸作用的圖解就屬于概念模型。構(gòu)建概念模型的步驟通常包括：（1）弄清楚概念之間的聯(lián)系;（2）畫出初步的關系圖;（3）標明各個概念之間的聯(lián)系;（4）修改完善。

（二）數(shù)學模型

數(shù)學模型是通過字母、數(shù)字及符號等形式構(gòu)建出來的等式或者不等式，或者一些描述事物聯(lián)系及特征的數(shù)學表達式。在高中生物教學中，可以借助數(shù)學模型來描述生命現(xiàn)象，并進行相應的邏輯推理，進而解決相應的問題。數(shù)學模型實現(xiàn)了對數(shù)學和生物學習中實際問題的有機聯(lián)系，進而更加形象、直觀地揭示事物的本質(zhì)和規(guī)律。數(shù)學模型可以分為函數(shù)模型以及方程模型。種群出生率和死亡率的計算公式就是數(shù)學模型的一種。構(gòu)建數(shù)學模型的步驟包括：（1）先對研究對象進行細致的觀察，提出問題;（2）進行模型假設;（3）通過實驗，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)構(gòu)建模型;（4）反復觀察驗證，進一步修正模型。

（三）物理模型

物理模型通常是用實物或者畫圖的方式來表示生物體的某部分結(jié)構(gòu)或者某個生命過程。物理模型往往按照一定的比例進行放大或者縮小，通過物理模型的構(gòu)建使得所要觀察的對象或者過程更加直觀、生動、形象。用實物形式進行展示地模型稱為實物模型，比如細胞核的結(jié)構(gòu)圖形;用畫圖的形式進行展示的圖形則是圖畫模型，DNA轉(zhuǎn)錄圖就屬于圖畫模型。構(gòu)建物理模型的步驟包括：（1）了解研究對象的基本結(jié)構(gòu);（2）制作模型的基本元件;（3）明確各個元件之間的關系;（4）按照特定的關系連接各個元件;（5）檢驗和修補。

二、核心素養(yǎng)背景下高中生物模型建構(gòu)教學的意義

模型構(gòu)建法是生物學研究的重要方法，它可以使復雜抽象的問題簡單化、直觀化。在高中生物教學中，生物模型建構(gòu)教學法對于學生形成科學思維、增強創(chuàng)新能力以及實踐能力具有重要的意義和作用。物理模型建構(gòu)教學有利于增強學生的空間認知能力;數(shù)學模型建構(gòu)教學有利于提高學生的類比推理能力;概念模型建構(gòu)教學有利于提高學生的系統(tǒng)思維和邏輯思維能力。具體而言，生物模型構(gòu)建教學對于培養(yǎng)學生核心素養(yǎng)的意義包括以下幾個方面。

（一）培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力

通過小組合作形式的模型構(gòu)建及應用，讓學生體驗到生物學習過程中的成就感，并轉(zhuǎn)變以往的學習方式。經(jīng)過動手實踐、交流互動、評價改進、自主實踐的過程，提高學生學習的自主性，增強學習的積極性、主動性，培養(yǎng)學生的科學精神，促進學生創(chuàng)新能力和實踐能力的提升。通過生物模型構(gòu)建教學，逐步培養(yǎng)學生對生物學習的學習興趣。同時，通過模型構(gòu)建的自主實踐，學生的創(chuàng)新能力也會不斷得到提升。因此，在高中生物教學中，教師要引導學生進行模型構(gòu)建。

（二）增強學生的批判思維

在高中生物學習中，建立一定的批判思維非常重要。在學習的過程中，只有敢于質(zhì)疑，才會獲得新的發(fā)現(xiàn)。在高中生物模型構(gòu)建教學中，教師可以利用課本上的素材來培養(yǎng)學生的批判性思維。

（三）提高學生的建模思維以及建模能力

建模思維，是學生在建立模型時所需要具備的理論、概念、原則和方法。建模能力是在建模思想的引領下，綜合建立模型，進行知識和技術(shù)創(chuàng)新所必需的知識、理論和技能，最終實現(xiàn)建立模型，完成創(chuàng)新的能力。在高中生物教學中，教師應該充分利用模擬實驗以及構(gòu)建模型的教學內(nèi)容提高學生的建模思維以及建模能力。

（四）發(fā)展學生搜集信息以及處理信息的能力

構(gòu)建模型，離不開大量的信息搜集和信息處理。在這個過程中，學生的搜集信息以及處理信息的能力得到發(fā)展及培養(yǎng)。有精力的學生還可以通過一些途徑搜集更多的資料，使學習空間更加廣闊。

（五）增強學生解決實際問題的能力

高中生物學科和學生的實際生活密切相關，在面對一些實際問題時學生可以嘗試運用構(gòu)建模型的方法來分析問題以及解決問題。因此，在高中生物教學中運用模型構(gòu)建教學法，有利于提高學生解決實際問題的能力。

三、高中生物模型構(gòu)建教學的具體應用

（一）借助概念模型，建立生物知識體系

概念模型最大的特點就是簡單明了，通過概念模型，可以更加直觀地展示研究對象的聯(lián)系。在高中生物教學中，借助概念模型中的文字、符號、圖示等構(gòu)成的流程圖或者概念圖對教學中涉及的一些生命活動過程、規(guī)律進行呈現(xiàn)，幫助學生牢固地建立起相關的知識體系。

（二）借助物理模型，幫助學生發(fā)現(xiàn)規(guī)律

物理模型通常用相同比例的實物或者圖形展示研究對象的結(jié)構(gòu)特征。在高中生物教學中，教師可以多在課上運用物理模型，形象直觀地對研究對象的外部特征進行展示，幫助學生更好地掌握研究對象的結(jié)構(gòu)特點，發(fā)現(xiàn)規(guī)律。除此之外，教師還可以帶領和引導學生自己制作模型，從而加深印象。

（三）借助數(shù)學模型，揭示事物本質(zhì)

數(shù)學模型可以用公式、函數(shù)、柱狀圖、曲線圖等形式直觀地對研究對象的數(shù)據(jù)或者規(guī)律進行展示。在高中生物教學中，運用數(shù)學模型進行教學，可以幫助學生更好地認識規(guī)律和揭示事物的本質(zhì)。

四、核心素養(yǎng)背景下給予高中生物模型建構(gòu)教學的建議

（一）增強學生的建模意識

學生在學習過程中的建模意識不強，在一定程度上反映出教師對高中生物模型建構(gòu)教學的重視程度還有所欠缺，需要進一步加強重視。在高中生物教學過程中，教師要加強對學生建模興趣的培養(yǎng)，幫助學生正確認識科學規(guī)律，促使學生掌握模型建構(gòu)的技巧，并逐步培養(yǎng)和樹立學生的建模意識及思想，促進學生高效學習。除此之外，教師還要讓學生了解模型的定義和類型以及模型的構(gòu)建方法和原則，引導學生獨立完成模型制作，并增加課上展示的環(huán)節(jié)。

（二）給予肯定性的評價

在模型構(gòu)建完成之后，教師要對學生構(gòu)建的模型多給予肯定性的評價，不要輕易否定學生。在教學過程中，教師要讓全體學生都參與進來，使每個學生都盡可能地掌握生物模型構(gòu)建的相關知識。當學生做得不好時，教師要及時地糾正并進行點撥，而當學生完成的比較出色時，教師就要給予肯定和鼓勵。

（三）充分發(fā)揮學生自主性

一些教師在教學過程中，沒有將學生學習的自主性充分發(fā)揮出來，往往直接給學生展示已有的模型，而不注重引導學生自主構(gòu)建模型，使得學生陷入被動聽講的局面，不利于學生自主模型構(gòu)建能力的提升。因此，在高中生物教學過程中，教師要注重引導學生自己動手建立模型，提升學生在學習中的自主性。

（四）有效規(guī)劃教學過程

高中生物模型建構(gòu)教學以模型為中心開展教學，可能會和原有的教學順序和教學計劃產(chǎn)生沖突，并造成內(nèi)容上面的遺漏，使得教師和學生在短時間內(nèi)無法完全適應。因此，在模型建構(gòu)教學課開始之前，教師要提前做好計劃和安排，并讓學生提前了解模型的基本概念和構(gòu)建方法。

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