模型建構在高中生物教學中的作用和意義

王智君

【摘 要】生物新課標要求培養學生的科學探究能力，教材中的模型建構對于培養學生這方面的能力有著重要的作用和意義。

【關鍵詞】模型構建；作用；意義

模型建構是根據相似性原理通過模擬的方法制成研究對象的模型，用模型來代替被研究對象，模擬研究對象的實際情況，來進行實驗研究。模型建構是生物學教學中一種能體現新課程改革理念的重要教學方法。而目前許多教師認為課本中的模型建構活動并不是非做不可，這是實際教學時模型建構活動開展不夠的根本原因。事實上，在課程標準中已經將模型建構提升為高中生物學課程的基本內容之一，模型建構的教學活動并不是可有可無的。

一、模型建構在生物教學中的作用

1.通過模型建構，提高學生形象思維能力

形象思維在學生的生物學習過程中起著極為重要的作用。如果學生對物質的微觀結構、對特定條件下的生物現象和生理過程，在頭腦中沒有建立起正確的形象，就難以把文字敘述和現實過程有機地聯系起來，也就難以正確地進行分析、推理、判斷等邏輯思維活動。例如，如果學生頭腦中沒有建立起生物膜的流動鑲嵌模型，就難以理解生物膜流動鑲嵌模型的主要內容和分析生物膜的結構和功能特點。有一些學生學不好生物，其概念對他們來說既神秘又玄妙，難以入門，重要原因之一，就是他們的頭腦中沒有形成正確的生物形象。要提高學生的形象思維能力，必須加強直觀教學，以豐富學生的表象儲備。由實驗和觀察形成的表象最生動、最具體、最真實，實驗是形成生物表象的最有效途徑。由于生物學中很多研究對象直接用來實驗很困難或者不可能，因而模型建構成為生物學中一個重要的方法。因此，在中學生物教學中，要幫助學生輕松學習，教師應當通過引導學生進行模型建構，培養和提高學生形象思維能力。

2.通過模型建構，培養學生的創新能力

在高中生物學教學中可以充分利用模型建構的機會來培養學生的創造能力，從而達到培養學生創新精神的目標。例如，必修l第4章“細胞的物質輸入和輸出”第2節“課外制作──利用廢舊物品制作生物膜模型”，雖然教材中所給出的模型建構都是經典和較成熟的理論，但仍可利用這些素材作為基礎，通過深化來培養學生的創新精神并豐富流動鑲嵌學說，例如：在制作膜的模型過程中，可就如下問題進行個性化的討論：①制作模型的選材還可以有哪些？②糖蛋白在膜的兩側都有分布嗎？③溫度的高低與膜的流動性有關嗎？有怎樣的關系呢？上述問題，有的可以找出答案，有的沒有定論，但這些問題卻可以使學生在制作生物膜模型時，加深對生物膜學說的理解，激發學生學習生物學的興趣。同時，制作的過程，也是學生根據自己所獲取的知識進行創新思維的過程。

3.通過模型建構，培養學生的建模思維和建模能力

例如必修2模塊中減數分裂過程染色體的行為和數目的變化是這節內容的難點，大多數教師在解決這個難點問題時更喜歡借助多媒體課件的演示來組織教學，其實我們可以通過建構模型，弄清減數分裂過程中染色體變化的本質特征，效果很理想。

在教學第1課時結束后，教師提出學習任務：請同學們觀察教科書中的圖片，結合老師課堂上所講解的減數分裂的過程。以兩對同源染色體為例，用合適的材料在課外進行建立減數分裂中染色體變化的模型。教師要不失時機地提出相關問題：①染色體數目減半發生在什么時期？原因是什么？②減數第一次分裂結束時細胞中染色體有何特點？③減數第二次分裂過程染色體行為與有絲分裂異同點？④交叉互換對配子種類有何影響？⑤非同源染色體的自由組合對配子的種類又會產生怎么樣的影響？請同學們帶著相關的問題進行模型建構。

第2課時學生小組展示模型構建的成果，師生展開交流和研討，共同對學生的模型進行修改、分析和評價，師生逐步歸納出規范的模擬模型。在此過程中，師生先討論得出上節課問題的答案后，教師提出進一步的學習任務：請同學們根據模型，找出減數分裂過程中染色體和DNA數目變化的規律。并引導學生將上述數據轉換成曲線圖。

以上案例中模型構建活動強化了學生對減數分裂過程染色體變化規律的理解，再通過引導學生建立染色體和DNA數目規律性變化的數學模型，達到對減數分裂本質深層次認識的目的。這樣的教學活動不僅幫助學生很好地解決了學習上的難點問題，也很大程度上培養了學生的建模能力和建模思維，這對他們日后的學習有很大的幫助。

在高中生物教學中恰當運用模型建構，不僅為學生學習提供直觀印象，也讓學生在自主探究、合作交流的環境中進行學習，對促進學生的知識、能力、情感態度與價值觀的發展有重要意義。

二、模型建構在生物教學中的意義

1.有利于提高學生學習興趣

布魯納說：“學習最好的刺激乃是對所學材料的興趣。”模型能把復雜的問題簡單化，抽象的事物形象化，靜止的事物生動化，抓住事物的本質特征和生命的內在規律，是激發學生學習興趣的感性材料。學生在構建模型中學會了知識，體驗到了成功建模帶來的喜悅，提高了學習興趣。

2.有利于培養學生思維能力

學生若掌握了模型建構，不僅能透徹地理解知識，也能使學生的認知水平逐步從具體向抽象過渡，從感性思維上升到理性思維。模型透過現象揭示本質，使一些重點、疑點、難點化繁為簡，使學生對知識理解更透徹。在模型建構過程中，學生們獨立思考，訓練了思維的獨立性；遇到問題時，快速尋找解決方法，鍛煉了思維的敏捷性；在協調模型的整體與局部的關系時，又促進了思維整體性的發展。

3.有利于培養學生自學能力

建構主義認為：“知識是通過主體積極建構獲得的，是根據原先認知結構主動地和有選擇性地知覺外在信息，建構當前認知結構的過程，而不是被動的接受外在信息。”強調認知是一個過程，學生必須參與到知識建構中。模型建構就是教師引導學生在一定的情境中通過自己動手去建構、不斷修改、完善模型，讓學生在做中去探索、交流、學習，從而培養學生的自學能力。

4.有利于培養學生探究能力

蘇霍姆林斯基認為：“讓學生體驗到一種自己在親自參與掌握知識的情景，乃是喚起青少年特有的對知識的興趣的重要條件。”模型提供了這種教學情境，在建構模型時，學生需要確定研究對象，設置已知和未知，選擇合適的研究方法，檢驗模型的科學性和準確性，在親歷思考和探究中完成知識體系的構建，領悟到科學探究的方法。因此，利用模型進行探究性學習，能夠讓學生置身于探索科學現象、發現科學規律的活動中，培養了學生的探究能力。

5.有利于培養學生協作能力

在模型建構中，教師通過設置情境來引導學生進行探索，讓學生獨立思考、自主建構，同時開展生生間、師生間等多種交流活動。通過交流合作使學生從不同層面去思考問題，對自己和他人的成果進行反思，在合作交流中相互啟發、相互促進、共同發展，培養了學生的合作精神和參與意識。

6.有利于培養學生創新能力

陶行知說：“只有民主才能解放最大多數人的創造力，而且使最大多數人之創造力發揮到最高峰。”模型構建是學生在民主的氣氛下根據所學知識進行創新的過程。通過學生的主動思考，動手參與，不斷分析、反思和修正，極大地豐富了學生的形象思維和創新思維，培養了學生的創新意識與創新能力。

可見，模型建構不失為高中生物教學的一種有效教學形式。在教學中，應充分利用模型建構，讓學生得到個性化的全面發展，提高教學效果。

參考文獻：

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