彩卡在高中生物建模教學中的研究與反思

宋華

摘 要 模型的教育意義需要通過“建構”來實現(xiàn)。在模型建構活動中，往往需要將復雜的事物進行簡化、抽象出其本質(zhì)屬性；需要將抽象的概念具體化、形象化并身體力行，因此要借助與一些載體來表現(xiàn)模型，彩色卡紙（彩卡）作為一種創(chuàng)新型傳統(tǒng)教具，無疑是一種很好的建模材料，筆者在教學實踐過程中，對彩卡在模型建構中的運用進行了深刻的反思。

關鍵詞 高中生物 彩卡 模型建構 實踐與反思

中圖分類號 G633.91 文獻標識碼 B

在《普通高中生物課程標準（實驗）》中，明確將獲得生物學模型的基本知識作為課程目標之一，模型的教育意義需要通過“建構”來實現(xiàn)。高中生物學課程中的模型建構活動，其主要價值是讓學生通過嘗試建立模型，體驗建立模型中的思維過程，領悟模型方法，并獲得或鞏固有關生物學概念。彩色卡紙（彩卡）作為一種創(chuàng)新型傳統(tǒng)教具，無疑是一種很好的建構模型的教學材料。

1 彩卡建模教學研究

1.1 新教材中彩卡建模活動的研究

在教學實踐中，如制作“真核細胞三維結構模型”、“DNA雙螺旋結構模型”等物理模型，都可以使用彩卡直觀呈現(xiàn)微觀世界的生物結構，具有科學性、藝術性。在這類結構建模活動中，能激發(fā)學生的學習興趣，通過合作自主建構完成知識的學習，但這類模型建成后就不再發(fā)生變化，是“硬模型”。必修3中“建立血糖調(diào)節(jié)的模型”，則是先將難以直接觀察到的過程用彩卡形象化，再在此基礎上通過合作、分析、抽象出調(diào)節(jié)過程的規(guī)律，這需要更深層次的思維活動才能完成知識建模，因為這個模型是一個因條件的不同而結果不同的可變的概念模型，是“軟模型”。教師在教學過程中，通過認真地有創(chuàng)造性地備課，能挖掘出更多的知識點適合于學生建立出更多的“硬模型”和“軟模型”。做研究型教師，才能培養(yǎng)出會研究的學生。

1.2 彩卡建模的實踐研究

在兩次教學比賽中，以彩卡這個靈活的傳統(tǒng)教具來突破教學難點，對彩卡在建模教學實踐中的運用做了更進一步的研究。

實例1：建構ATP的合成與分解模型。

（1） 設計思路：自主學習+小組合作完成“ATP的合成與分解模型”的建構，分析清楚模型中能量的來源與去路問題是關鍵。

（2） 建模活動：

① 四人為1組，每人各拿一個卡片，如圖1所示。

② 拿“酶卡”的先出示，其他人根據(jù)已學知識出示卡片正確的一面，不許講話。

③ 出示完畢，才可以向大家說明出示該面卡的原因，交流分析有否出錯卡。

④ 輪流交換卡片，重復第2、3、4步驟。不斷修正自己建構模型中的錯誤之處。

⑤ 選一組學生在黑板上展示，其余組學生傾聽與糾錯。并利用所建模型分析、關鍵理解物質(zhì)可循環(huán)利用，而能量不同等，體會ATP是“能量通貨”的本質(zhì)原因。

實例2：建構能量流動模型。

（1） 設計思路：遵循由簡單到復雜的學習規(guī)律，從一條簡單的食物鏈入手分析各成分能量流動情況，從而建構出生態(tài)系統(tǒng)能量流動模型（抽象化）。再利用建構的生態(tài)系統(tǒng)能量流動模型歸納出能量流動的規(guī)律。

（2） 建模活動：建構草→兔→鷹能量流動模型。

材料：色彩卡紙1張、剪刀1把、彩筆1盒。

要求：① 小組合作先分析“草”中能量可能的幾個去向，并用不同色彩筆寫在彩卡不同區(qū)域，把彩卡按區(qū)域剪成相應的塊數(shù)(如輸入草內(nèi)的總能量為1張整的綠色彩卡)。② 再依次完成對兔、鷹的能量流動分析。

第一營養(yǎng)級“草”的能流分析，如圖2所示。

第二營養(yǎng)級“兔”的能流分析：

通過捕食兔只獲得草的“傳給下一營養(yǎng)級的能量”。繼續(xù)對“兔”進行能量流動分析，如圖3所示。

第三營養(yǎng)級“鷹”的能流分析：

鷹只獲得兔的“傳給下一營養(yǎng)級的能量”。“鷹”能量流動分析結果如圖4所示。

因為鷹是最高營養(yǎng)級，因此沒有傳遞到下一個營養(yǎng)級的能量輸出。

根據(jù)以上分析，概括出生態(tài)系統(tǒng)能量流動模型（圖5）。

（3） 引導構建——能量金字塔。

利用彩卡所建模型，引導學生發(fā)現(xiàn)能量流動過程中“單向流動、逐級遞減”的特點（圖6）。

2 彩卡建模教學中的反思

2.1 有效性缺失

教師要注意不能把彩卡教具“玩具化”，也不能為了節(jié)省時間由教師代替學生來完成建模活動，使課堂教學偏離教學目標，失去了彩卡教具在建模教學中應該發(fā)揮的作用。

2.2 針對性不強

彩卡建模的選擇：

（1） 應根據(jù)教學實際需要，并針對教學的重難點。一方面是該用才用，別畫蛇添足；另一方面，則是要針對那些比較抽象的、學生不容易理解的內(nèi)容來選用。

（2） 是結合學生實際情況。這是從因材施教的角度來說的，要從學生的知識水平、思維特點、興趣傾向、可能產(chǎn)生的學習障礙等方面來考慮，不一定都使用彩卡，如建立減數(shù)分裂中染色體變化模型時用橡皮泥就更好。

2.3 重細節(jié)，輕思維

在利用彩卡建構模型活動時，一是拘泥于無足輕重的細節(jié)像與不像上，背離了模型方法簡化、抽象出本質(zhì)的要旨；二是弱化活動中必要的思維過程，以形成一個具體化的模型為唯一的目的追求，旨在通過形象化展示肉眼看不見的過程，但這不是根本目的，在形象化的基礎上再高度抽象出模型的本質(zhì)，并運用所建構的模型解決實際問題才是關鍵。重細節(jié)輕思維往往使活動低幼化，達不到真正的教學目的。

2.4 重公開課，輕日常教學

有些教師公開課時才會想到用彩卡教具或建模進行教學設計，而平時的教學設計中往往被忽視。運用彩卡進行建模教學活動，不僅價廉物美而且能達到很好的教學效果，比起使用現(xiàn)代媒體更靈活、呈現(xiàn)的時間更長，而且教學的主動權操控在全體學生手中，更好地促進生生交流和師生交流，在交流學習中才能更好地發(fā)揮好學生的主體性和教師的主導性。

總之，教師不能忽視傳統(tǒng)教具在現(xiàn)代教學中同樣能發(fā)揮巨大的不可替代的作用，彩卡建模教學不僅要經(jīng)常做，而且要創(chuàng)造性地做，做的有質(zhì)量，在做中有概念的形成和理解，更要在做中體驗、思維和創(chuàng)造。要建構，更要在建構中實現(xiàn)行為與思維的統(tǒng)一，最終提高學生的科學素養(yǎng)。