基于核心素養(yǎng)的高中生物模型建構(gòu)教學(xué)思考

何占全

摘 要：在高中生物教學(xué)中，合理地應(yīng)用模型建構(gòu)不僅可以有效突破教學(xué)中的重難點(diǎn)，減輕學(xué)生的學(xué)習(xí)壓力，而且還可以讓學(xué)生更加深刻地理解生物概念，提高分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。在核心素養(yǎng)背景下，高中生物教師要注重引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行模型構(gòu)建，進(jìn)而更好地發(fā)展學(xué)生的理性思維以及培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)。本文從培養(yǎng)學(xué)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(xué)中的應(yīng)用。希望此研究能夠?yàn)閺V大教師提供一些幫助，僅供參考。

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng);高中生物;模型建構(gòu)

生物學(xué)科核心素養(yǎng)主要由生命觀念、理性思維、科學(xué)探究和社會(huì)責(zé)任等四個(gè)要素構(gòu)成。高中生物作為一門(mén)實(shí)驗(yàn)性較強(qiáng)的學(xué)科，在培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)方面發(fā)揮著重要的作用。在高中生物教學(xué)中，通過(guò)對(duì)不同教學(xué)模式的比較研究，發(fā)現(xiàn)注重引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行模型構(gòu)建，既可以更好地讓學(xué)生理解和闡釋生物學(xué)的基本理論和知識(shí)，獲得動(dòng)手能力和觀察能力的提升，還可以讓學(xué)生更好地領(lǐng)悟生物學(xué)家在研究過(guò)程中所持有的觀點(diǎn)以及所運(yùn)用到的基本思路和方法，增強(qiáng)學(xué)生的理性思維，發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)。模型構(gòu)建法作為一種有效的教學(xué)手段和方法，有利于促進(jìn)學(xué)生知識(shí)、情感、態(tài)度和能力的快速提升。但是在進(jìn)行模型構(gòu)建教學(xué)時(shí)，也要注意一些問(wèn)題，從而更好地促進(jìn)模型構(gòu)建教學(xué)法在高中生物教學(xué)中的合理應(yīng)用。

一、模型的含義及分類(lèi)

模型是由元素、關(guān)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(guò)外部表征體系來(lái)進(jìn)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(jìn)行現(xiàn)象預(yù)測(cè)時(shí)發(fā)揮著十分重要的作用。同時(shí)，模型在教育教學(xué)中也有重要應(yīng)用，對(duì)于一些難點(diǎn)知識(shí)的教學(xué)，借助模型可以將它們進(jìn)行簡(jiǎn)化，使得知識(shí)點(diǎn)更加形象、直觀地呈現(xiàn)在學(xué)生面前，幫助學(xué)生理解并掌握?？茖W(xué)家哈里森和揣古斯特將模型進(jìn)行了具體的分類(lèi)，包括數(shù)學(xué)模型、理論模型、概念模型等等類(lèi)型，不同類(lèi)型的模型適用于不同的應(yīng)用場(chǎng)景。而生物模型是在生物學(xué)研究過(guò)程中，舍去研究對(duì)象中一些次要的、非本質(zhì)的聯(lián)系，進(jìn)而更好地展示研究對(duì)象或突出研究對(duì)象的主要特征和聯(lián)系。它屬于一種理想物質(zhì)、過(guò)程或者假想結(jié)構(gòu)。在高中生物教學(xué)中，生物模型的形式多種多樣，其中概念模型、數(shù)學(xué)模型、物理模型已經(jīng)成為教師常用的教學(xué)模型。

（一）概念模型

概念模型主要是指通過(guò)文字、圖形、符號(hào)等形式將一些相關(guān)的名詞或者過(guò)程以特定的形式連接起來(lái)，以此來(lái)表示某些現(xiàn)象或規(guī)律的模型。最常見(jiàn)的有流程圖以及概念圖。流程圖一般用來(lái)表示生物過(guò)程的先后順序;概念圖可以將學(xué)過(guò)的新舊知識(shí)連接在一起，一目了然地呈現(xiàn)在學(xué)生面前，構(gòu)成一個(gè)完整的體系，方便學(xué)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(huà)出初步的關(guān)系圖;（3）標(biāo)明各個(gè)概念之間的聯(lián)系;（4）修改完善。

（二）數(shù)學(xué)模型

數(shù)學(xué)模型是通過(guò)字母、數(shù)字及符號(hào)等形式構(gòu)建出來(lái)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(xué)表達(dá)式。在高中生物教學(xué)中，可以借助數(shù)學(xué)模型來(lái)描述生命現(xiàn)象，并進(jìn)行相應(yīng)的邏輯推理，進(jìn)而解決相應(yīng)的問(wèn)題。數(shù)學(xué)模型實(shí)現(xiàn)了對(duì)數(shù)學(xué)和生物學(xué)習(xí)中實(shí)際問(wèn)題的有機(jī)聯(lián)系，進(jìn)而更加形象、直觀地揭示事物的本質(zhì)和規(guī)律。數(shù)學(xué)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(jì)算公式就是數(shù)學(xué)模型的一種。構(gòu)建數(shù)學(xué)模型的步驟包括：（1）先對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行細(xì)致的觀察，提出問(wèn)題;（2）進(jìn)行模型假設(shè);（3）通過(guò)實(shí)驗(yàn)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)構(gòu)建模型;（4）反復(fù)觀察驗(yàn)證，進(jìn)一步修正模型。

（三）物理模型

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

二、核心素養(yǎng)背景下高中生物模型建構(gòu)教學(xué)的意義

模型構(gòu)建法是生物學(xué)研究的重要方法，它可以使復(fù)雜抽象的問(wèn)題簡(jiǎn)單化、直觀化。在高中生物教學(xué)中，生物模型建構(gòu)教學(xué)法對(duì)于學(xué)生形成科學(xué)思維、增強(qiáng)創(chuàng)新能力以及實(shí)踐能力具有重要的意義和作用。物理模型建構(gòu)教學(xué)有利于增強(qiáng)學(xué)生的空間認(rèn)知能力;數(shù)學(xué)模型建構(gòu)教學(xué)有利于提高學(xué)生的類(lèi)比推理能力;概念模型建構(gòu)教學(xué)有利于提高學(xué)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(xué)對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的意義包括以下幾個(gè)方面。

（一）培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力

通過(guò)小組合作形式的模型構(gòu)建及應(yīng)用，讓學(xué)生體驗(yàn)到生物學(xué)習(xí)過(guò)程中的成就感，并轉(zhuǎn)變以往的學(xué)習(xí)方式。經(jīng)過(guò)動(dòng)手實(shí)踐、交流互動(dòng)、評(píng)價(jià)改進(jìn)、自主實(shí)踐的過(guò)程，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性，增強(qiáng)學(xué)習(xí)的積極性、主動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神，促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力的提升。通過(guò)生物模型構(gòu)建教學(xué)，逐步培養(yǎng)學(xué)生對(duì)生物學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)興趣。同時(shí)，通過(guò)模型構(gòu)建的自主實(shí)踐，學(xué)生的創(chuàng)新能力也會(huì)不斷得到提升。因此，在高中生物教學(xué)中，教師要引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行模型構(gòu)建。

（二）增強(qiáng)學(xué)生的批判思維

在高中生物學(xué)習(xí)中，建立一定的批判思維非常重要。在學(xué)習(xí)的過(guò)程中，只有敢于質(zhì)疑，才會(huì)獲得新的發(fā)現(xiàn)。在高中生物模型構(gòu)建教學(xué)中，教師可以利用課本上的素材來(lái)培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維。

（三）提高學(xué)生的建模思維以及建模能力

建模思維，是學(xué)生在建立模型時(shí)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(lǐng)下，綜合建立模型，進(jìn)行知識(shí)和技術(shù)創(chuàng)新所必需的知識(shí)、理論和技能，最終實(shí)現(xiàn)建立模型，完成創(chuàng)新的能力。在高中生物教學(xué)中，教師應(yīng)該充分利用模擬實(shí)驗(yàn)以及構(gòu)建模型的教學(xué)內(nèi)容提高學(xué)生的建模思維以及建模能力。

（四）發(fā)展學(xué)生搜集信息以及處理信息的能力

構(gòu)建模型，離不開(kāi)大量的信息搜集和信息處理。在這個(gè)過(guò)程中，學(xué)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(xué)生還可以通過(guò)一些途徑搜集更多的資料，使學(xué)習(xí)空間更加廣闊。

（五）增強(qiáng)學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力

高中生物學(xué)科和學(xué)生的實(shí)際生活密切相關(guān)，在面對(duì)一些實(shí)際問(wèn)題時(shí)學(xué)生可以嘗試運(yùn)用構(gòu)建模型的方法來(lái)分析問(wèn)題以及解決問(wèn)題。因此，在高中生物教學(xué)中運(yùn)用模型構(gòu)建教學(xué)法，有利于提高學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

三、高中生物模型構(gòu)建教學(xué)的具體應(yīng)用

（一）借助概念模型，建立生物知識(shí)體系

概念模型最大的特點(diǎn)就是簡(jiǎn)單明了，通過(guò)概念模型，可以更加直觀地展示研究對(duì)象的聯(lián)系。在高中生物教學(xué)中，借助概念模型中的文字、符號(hào)、圖示等構(gòu)成的流程圖或者概念圖對(duì)教學(xué)中涉及的一些生命活動(dòng)過(guò)程、規(guī)律進(jìn)行呈現(xiàn)，幫助學(xué)生牢固地建立起相關(guān)的知識(shí)體系。

（二）借助物理模型，幫助學(xué)生發(fā)現(xiàn)規(guī)律

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

（三）借助數(shù)學(xué)模型，揭示事物本質(zhì)

數(shù)學(xué)模型可以用公式、函數(shù)、柱狀圖、曲線圖等形式直觀地對(duì)研究對(duì)象的數(shù)據(jù)或者規(guī)律進(jìn)行展示。在高中生物教學(xué)中，運(yùn)用數(shù)學(xué)模型進(jìn)行教學(xué)，可以幫助學(xué)生更好地認(rèn)識(shí)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(xué)的建議

（一）增強(qiáng)學(xué)生的建模意識(shí)

學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中的建模意識(shí)不強(qiáng)，在一定程度上反映出教師對(duì)高中生物模型建構(gòu)教學(xué)的重視程度還有所欠缺，需要進(jìn)一步加強(qiáng)重視。在高中生物教學(xué)過(guò)程中，教師要加強(qiáng)對(duì)學(xué)生建模興趣的培養(yǎng)，幫助學(xué)生正確認(rèn)識(shí)科學(xué)規(guī)律，促使學(xué)生掌握模型建構(gòu)的技巧，并逐步培養(yǎng)和樹(shù)立學(xué)生的建模意識(shí)及思想，促進(jìn)學(xué)生高效學(xué)習(xí)。除此之外，教師還要讓學(xué)生了解模型的定義和類(lèi)型以及模型的構(gòu)建方法和原則，引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)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(píng)價(jià)

在模型構(gòu)建完成之后，教師要對(duì)學(xué)生構(gòu)建的模型多給予肯定性的評(píng)價(jià)，不要輕易否定學(xué)生。在教學(xué)過(guò)程中，教師要讓全體學(xué)生都參與進(jìn)來(lái)，使每個(gè)學(xué)生都盡可能地掌握生物模型構(gòu)建的相關(guān)知識(shí)。當(dāng)學(xué)生做得不好時(shí)，教師要及時(shí)地糾正并進(jìn)行點(diǎn)撥，而當(dāng)學(xué)生完成的比較出色時(shí)，教師就要給予肯定和鼓勵(lì)。

（三）充分發(fā)揮學(xué)生自主性

一些教師在教學(xué)過(guò)程中，沒(méi)有將學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性充分發(fā)揮出來(lái)，往往直接給學(xué)生展示已有的模型，而不注重引導(dǎo)學(xué)生自主構(gòu)建模型，使得學(xué)生陷入被動(dòng)聽(tīng)講的局面，不利于學(xué)生自主模型構(gòu)建能力的提升。因此，在高中生物教學(xué)過(guò)程中，教師要注重引導(dǎo)學(xué)生自己動(dòng)手建立模型，提升學(xué)生在學(xué)習(xí)中的自主性。

（四）有效規(guī)劃教學(xué)過(guò)程

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

參考文獻(xiàn)：

[1]羅上明.基于核心素養(yǎng)的模型建構(gòu)概念的教學(xué)策略[J].教育科學(xué)，2016（21）.

[2]辛華.核心素養(yǎng)下模型構(gòu)建在高中生物教學(xué)中的應(yīng)用效果分析[J].教師，2018（11）.

[3]湯和平.淺析核心素養(yǎng)下的高中生物教學(xué)策略[J].高考，2018（20）.

[4]許俊斌.基于核心素養(yǎng)的高中生物課堂教學(xué)探析[J].新課程，2017（33）.