初中生物課堂建模教學實踐的探索

王真

摘 要：在現代生物科學研究中，模型方法被廣泛運用。在“鳥適于飛行的形態結構特點”教學中，嘗試建模教學，將難點分解為多個模型的建立，讓學生積極主動地參與到課堂中，發揮學生的主體作用，實踐發現建模教學可以使深奧知識淺顯化，熟悉事物系統化，抽象概念具體化。

關鍵詞：建模教學；鳥；模型

中國圖書分類號：G633.91 文獻標識碼：A

“鳥適于飛行的形態結構特點”是人教版《生物學》八年級上冊第一章第六節“鳥”一節的教學重點、難點，盡管學生能說出鳥適于飛行的一些特點，但難以系統地概況和深入地理解。教學中，作者嘗試將難點分解為多個模型的建立，指導學生構建模型、利用模型，巧妙突破難點，達到教學目標。

本文主要涉及的模型有類比模型和概念模型。類比模型是基于相似屬性，用熟悉的事物類比和表征不熟悉的事物。類比模型的運用，有助于激發學習興趣，加深學習者對科學知識的理解。概念模型一定程度上能使抽象概念具體化，隱性內容顯性化，更易于揭示原型中的科學原理，有助于學生深入理解學科概念。

一、利用模型提高學生興趣

為學生提供足夠A4紙，以小組為單位制作可以飛行的物體，基本上每組學生都想到了紙飛機，請同學們合作，看看哪組制作出的紙飛機可以飛得最好最遠。在此模型構建的過程中，學生通過自主學習、觀察及討論，最終做出了平頭紙飛機、尖頭紙飛機，還有的小組將多張紙疊在一起增加紙飛機重量，認為重的東西能飛得更遠（如圖1）。

安排學生做紙飛機飛行實驗：（1）1個平頭-輕的紙飛機，1個尖頭-輕的紙飛機，同一位學生用同樣的力度擲向空中；（2）1個尖頭-輕的紙飛機，1個尖頭-重的紙飛機（多張紙A4紙折疊而成），同位學生用同樣的力度擲向空中；（3）同一個紙飛機，2位力量不同的學生（一般選取一個瘦小的女學生和一個高大的男學生）把它扔向空中，觀察紙飛機飛行的高度和距離。通過這個模型，學生很容易體驗到影響飛行的幾個關鍵條件：外形；體重（輕）；動力（其中紙飛機是依靠學生手部力量作為動能使得紙飛機有了向前飛行的能量，而鳥靠扇動翅膀產生動力，這是一個持久劇烈的運動，需要大量的能量）。

小組討論和模型構建活動與單純語言講授相比，在教具的準備上花費更多時間，課堂上需要留給學生更多的時間，教學過程不易掌控，但教師的“麻煩”卻能激發學生的學習興趣和積極性，最大限度地發揮學生的主體作用。

二、利用模型促進學生理解

鳥類的雙重呼吸，學生看不見，摸不著，是生物學上的一種客觀生理現象。很多學生會錯誤理解氣囊的作用和肺一樣，是氣體交換的場所。這種錯誤概念形成的主要原因是，學生平時沒見過氣囊，氣囊教具的獲得又較為困難，但魚鰾卻是十分常見的東西，那么這里就利用兩者的相似屬性進行講解。出示魚鰾，魚鰾可以說是魚體內的“氣囊”，同學們通過觀察魚鰾的形態結構特點發現，魚鰾呈橢圓形，像一個透明的氣球，內充氣體，置于水中會漂浮于水面。魚鰾外面雖有血管，但從膨脹的魚鰾推測魚鰾內氣體無法通過滲透作用進入血管。通過這個類比模型，學生就能輕松推出鳥類氣囊的作用是儲存空氣、減輕身體重量，無進行氣體交換。

那么，與肺相連的氣囊怎樣幫助呼吸呢？和學生一起畫出氣體進出鳥類身體的路徑，從圖中可以看出鳥類一次吸氣能吸入很多的新鮮空氣，一部分進入肺，多余的氣體進入氣囊，肺內氣體和血液進行氣體交換后排出肺，同時氣囊內進入肺，但這部分氣體在氣囊暫時儲存過程中并未發生成分變化，進入肺后又可以發生氣體交換，這樣鳥類在吸氣和呼氣時肺內都會發生氣體交換，為血液提供充足的氧氣，這就是鳥類的雙重呼吸。鳥呼吸過程的概念模型（圖2），與單純用語言講授或動畫演示相比更加直觀。

三、利用模型幫助學生歸納

建構概念的過程就是思維的過程，引導學生將本節零散的知識點按其內在聯系分類，構建出“鳥類適于飛行的形態結構特點”的概念模型（如圖3）。概念圖猶如將豐滿的課堂內容濃縮成一幅“簡筆畫”，幫助學生形成系統化的知識體系。學生可以根據不同的思維習慣，構建出不一樣的“簡筆畫”。這樣一來，枯燥的課堂筆記變得更加生動有趣，學生參與熱情顯著提高，知識內化更加主動積極。

此外，在本節其他部分的教學還應用到的模型有家鴿骨骼模型，學生對著光源觀察，很容易就能發現家鴿的骨片很薄，長骨中空，自然而然就認同相對于其他生物“鳥類骨骼輕”；通過構建對比家鴿、家雞和鴕鳥的心臟占體重百分比，胸肌占體重百分比的表格，直觀看出鳥適于飛行的特點還有心率快，胸肌發達。利用建模分層突破重、難點，既激發了學生學習的熱情，又有效實現本課的教學目標。

通過實踐發現，在中學生物課堂中，依托模型構建進行教學，學生在具體的情境中主動參與建模活動既可以使知識呈現的淺顯易懂，又可以形成對生物學概念的深入理解，增加解決實際問題的能力。

參考文獻：

吳丹丹.模型構建在中學生物學中的教學實踐研究與反思[J].生物學通報，2017，52（2）：45-47.

編輯 馮志強