思維建模在高中生物課堂設問中的應用研究

張訓正

摘 要：思維建模是新時期教育者提出的新理論、新思想，在課堂教學中起到了很大的效果，不僅能幫助學生梳理思路和課堂知識點，也能促使學生發現知識誤區，進而及時的解決教與學問題。對此教師在教學過程中可將思維建模引入高中生物課堂，從知識結構、知識誤區、建模能力以及深層次的解析等方面進行引導和提示，鼓勵學生深度學習和發問，在完善學生知識框架的同時提升其生物綜合水平。本文結合當前生物教學情況，就高中教師如何利用思維建模來引導學生提問、設問進行簡要分析并提出相關教學思考。

關鍵詞：高中生物;思維建模;課堂設問;應用策略

自新課改以來，高中生物新課程標準提出：生物素養是公民科學素養的重要構成部分。但當前的學生在學習過程中始終處于知識輸入的狀態，很少會涉及提問、質疑等內容，這在一定程度上反映了當下的教學情況，即以教師為主導來把控學生學習和生物知識思考方式。針對這個問題，教師在教學過程中要注重打破這種教學現狀，以思維建模的形式將課堂內容和知識點給學生呈現出來，引導其發現和質疑，激活其學習思維，在促使學生加深知識理解的基礎上發展其科學認知觀。

一、建模思想的含義及其在生物教學中的作用

建模思想又稱模型化、系統化，是研究模塊化知識的重要手段，而對于高中生物來講，其知識分類分別包括動物、植物、細胞到生物圈的各個層次的模塊知識，非常適合建模教學方法的應用。同時根據當前的高中生物教學數據調查結果來看，大部分學生在學習過程中都處于“死”學習的狀態，既缺乏對知識的深度理解，也沒有形成自己的認識，導致其在知識了解過程中存在一定的知識誤區，對課堂知識點缺乏具體認識。其次，由于生物知識是以模塊化知識形成的知識體系，學生缺乏一定的建模能力，也對教材內容沒有形成完整的認識，不能將知識點串在一起，容易導致認識不清的現象。而將建模思想引入高中生物課堂不僅能幫助學生理清知識脈絡，理清學習思路，還能使其具體的學習課堂內容，進而形成更為深刻的理解。同時生物知識建模思想是貫穿于課堂教學始終的，能及早的發現學生的知識誤區，促使學生發現自身學習問題，從而能積極自主的發問，激活學生思維，提高其學習主動性，在活躍課堂氣氛的基礎上使其理解生物知識的重要性。

二、思維建模在高中生物課堂設問中的應用策略

（一）構建知識模型，引導學生發現問題

生物知識大都是系統的、有條理的，而且有很多的細節，學生在學習和理解過程中通常都會出現理解不清、忽略知識細節的現象。針對這個現象，教師在教學過程中可將生物知識以思維模型的形式展示出來，從學生的知識誤區和問題等方面展開教學，引導學生發現自身存在的學習問題，并及時的幫助學生完善認知，在提高學生知識理解的基礎上培養其問題意識。

如在《物質跨膜運輸的實例》一課教學時，在上課時教師可先就細胞膜、細胞核以及細胞器等方面的生物知識給學生構建大致的知識模塊，并以此逐步的給學生導入物質運輸在細胞基本結構中的實例和作用，如細胞運作需要能量，那么跨膜運輸物質有哪些、有哪些運輸方式。對此教師可先從教材內容上給學生作以梳理，包括知識點分類，如胞吞、胞吐，運輸物質有糖類、脂類以及蛋白質等，要先給學生作以大致的知識模型。但學生在學習過程中常常會忽略對運輸速度以及難易性的了解，而出現知識誤區，如一般細胞膜都對蛋白質類物質較容易吸收，但對脂類和糖類存在選擇透過性等。因此教師可從知識點本身出發，來讓學生發現自身的學習問題，并鼓勵其提出問題，如為什么細胞膜對蛋白質容易吸收，而對脂類和糖類物質存在選擇透過性，在學生提出問題后，教師再逐步的給出答案，以此來完善學生熱知識認識。教師在教學過程中結合教材內容來構建大致的知識模型，能有效的培養學生的問題意識。

（二）與基礎教學結合，控制難度系數

大部分學生都是在高中才真正接觸生物知識學習，其本身的生物知識相對薄弱，且存在一定的認識偏差。對此教師在教學過程中可將思維建模與生物基礎知識結合起來，并注意控制建模的難度系數，引導學生進行層次性的提問，培養其問題探究意識，在鞏固學生基礎知識的同時發展其探究能力。

如在《細胞的能量通貨—ATP》一課教學時，這節課涉及到大量的生物基礎知識，包括能量的吸收與轉化、吸收方式、ATP和ADP的轉化等。在上課時教師可先從基礎知識出發，就ATP及其產生方式、吸收方式來構建思維模型，如可將ATP以教材中相應的圖像樣式為代表，從其產生到吸收和轉化來以示意圖的形式給學生呈現出來，并引導學生按照示意圖來整理基礎知識，讓學生結合教材內容來理解和講述。同時對于一些較難的問題，教師也可鼓勵學生將之記錄下來，如對于ATP和ADP之間轉化的方式和意義、對生物體的作用、酶的作用等，就這些基礎的細節問題由簡及難的給學生輸出，并注意盡量的培養其問題發現和探究意識，并初步培養其知識建模意識，在發展和提高學生學習能力的基礎上使其有相對清晰的學習思路。教師在教學過程中將思維模型與基礎教學相結合，由簡及難的引導學生發現問題和探究，能在較大的程度上提高學生的生物水平。

（三）培養學生建模能力，進行悉心指導

建模能力是學生學習過程中常用的一種方法，不僅能讓學生清晰的掌握知識脈絡，也能深度開發其思維空間。對此教師在教學過程中也要注重對學生思維建模能力的培養，鼓勵學生構建知識模型，教師可從一旁進行悉心指導，幫助學生完善知識模型，從而在提高學生知識認識的同時加強對其建模能力和創新思維的培養。

如在《細胞的生命歷程》一課教學時，在上課時教師可先給學生講述課本里的知識點，如細胞的分裂、增殖和分化、衰老和凋亡以及癌變等，從基礎知識到深層次的知識聯系來給學生作以全面的講解。在學生對課堂知識點有了全面的理解后，教師可鼓勵學生來制作思維模型，要先給學生講述思維模型的制作方式，如可以關鍵詞的形式，也可以示意圖的形式等來構建自己理解的知識模型。在這個過程中，由于學生的理解和認知相對教師比較欠缺，因此教師也可以課堂設問的方式來逐步的幫助學生完善自身的思維模型。如對于細胞的增殖方式，分為有絲分裂、減數分裂、無絲分裂三種，這三種細胞分裂方式的機理是什么、有哪些生物適合哪些分裂方式等，可要求學生在不同分裂方式后面以相應的生物作以標注和歸類等，以此用問題的方式來引發學生深入思考，不斷的完善自己的思維模型，進而也有利于加深其對生物知識的理解。教師在教學過程中引導和鼓勵學生進行思維建模，并以問題的方式進行指導，能有效的提高學生的建模水平和思維能力。

（四）加強建模思考，深層次理解和討論

當前的很多教師在上課時都是根據自己的理解進行思維建模，在設問時也都是依據自己教學經驗而提出，忽略了學生的課堂主體地位。針對這個問題，教師在教學過程中要注重改變這一教學現狀，從學生的角度引導其加強對思維模型的思考，引導其深層次的理解和討論，以此來促使學生能深度理解。

如在《基因與染色體之間的關系》一課教學時，在課前教師要從學生的認知角度出發來構建思維模型，并設置合理的問題來引導學生逐步解析知識模塊。在上課時教師可先給學生講述和分析基因與染色體的關系，給其滲透基因在染色體上，因而會伴隨著染色體進行遺傳等。在學生對基因和染色體之間的關系有了初步的了解后，教師可以關鍵詞的形式來給其輸出思維模型，并依據模型結合相關問題來引發學生深入解析和思考，如眾所周知，基因是主要的遺傳物質，而且是伴隨染色體遺傳，那么有些遺傳病為什么與性別有關？減數分裂和受精作用的關系是什么等，要在提問的時候能引導學生結合教材內容產生思考，不斷的以回答問題的形式來構成知識鏈接，強化知識理解，以此來提高課堂學習效率。教師在教學過程中加強對思維建模的思考，結合課堂問題來促使學生深入解析，能在較大程度上提高學生的認知。

（五）建立思維模型，幫助學生梳理思路

生物內容都是分知識模塊的，其不僅在小節內有著一定的知識結構，不同單元之間也具備著一定的知識聯系。對此教師在教學過程中可將不同的單元內容給學生串接到一起，讓學生充分的了解生物知識聯系，從而小節知識到上升到整體認識，在幫助學生明晰思路的基礎上使其能準確有效的掌握基礎知識。

如在《動物和人體中生命活動的調節》一課教學時，在課前教師可將其與細胞生命活動聯系起來，以完善的知識模型來促進學生形成整體上的認識。在上課時教師要先給學生全面的講述課堂基礎知識，包括各種激素調節、神經調節以及免疫調節等方面內容。然后教師可給學生呈現完善的思維模型，并結合一些問題來突出生命活動調節與細胞生命活動的聯系，如對于一些激素的分泌，細胞不是自主的，而是要受到神經調節的制約和體內環境的刺激，那么從激素的分泌到作用于生物本身整個過程是什么等，可以抗利尿激素為例，引導學生從其產生到作用于個體來詳細的分解和梳理過程，注意將神經調節、激素調節以及細胞生命活動內容有機的聯系起來，讓學生有一個清晰的認識。在這個基礎上，教師可給學生導出這就是人體的免疫調節過程，并給其滲透免疫調節是有限度的，可以案例+問題的形式給其論證。教師在教學過程中構建知識聯系思維模型，幫助學生梳理學習思路，不僅能促使學生形成完整的認識和了解，也能顯著的培養其知識建模能力。

結語

思維模型在高中生物課堂教學中的應用能有效的開發學生的思維空間和培養其探究意識，從真正意義上促進課堂教學的發展。對此教師在教學中也要加強思維建模在課堂教學中的應用，結合問題來激發學生思考，幫其完善知識模型，引導學生發現知識點之間的聯系，在提高學生思維邏輯能力的基礎上充分的培養其建模能力，進而發展其生物學科核心素養。

參考文獻

[1]吳朝娟. 高中生物教學中運用建模培養學生科學思維的探究[J]. 讀與寫（上，下旬），2019， 016（036）：190，192.

[2]周永銀. 高中生物學模型建構教學培養學生科學思維的實踐研究[J]. 中學課程輔導（教學研究），2019， 013（020）：35.

[3]欒璐. 高中生物學模型建構教學培養學生科學思維的實踐研究[J]. 高考，2020（1）.

[4]馮麗虹. 高中生物學新課程中的模型，模型方法及模型建構[J]. 文淵（高中版），2019， 000（006）：249.