高中生物學教學中模型建構法的有效應用

山東省淄博第一中學 李 佳

模型建構是個體思維與行為相統一的過程和結果。因為它有助于學生獲取、拓展和深化生物學知識和能力，所以成為生物學教學中常用的方法。那么，模型建構法究竟有何作用？如何應用模型建構法進行生物學教學呢？

一、模型建構法在高中生物學教學中的應用價值

模型是人們本著某種特定目的，對認知對象進行簡化、概括性的描述，或者在假設條件下，通過物質或思維的形式再現原型客體的結構特性、功能和關系的類似物。模型可以是定性的，也可以是定量的；可以是形象的，也可以是抽象的。模型的種類也非常多，可以是物理模型，也可以是概念模型和數學模型。模型建構指根據相似原理，通過模擬方法和載體所制成的研究對象的模型。模型建構為學生動手參與、分析和探究提供了機會，可以讓課堂教學動起來，變得更有活力。用模型代替研究對象，分析二者之間的聯系，可以豐富學生的創新思維，培養學生的創新意識和創新能力。

生物學是高中理科課程體系中的重要學科。隨著現代生物學技術的發展，生物學教學的地位不斷提升，而培養更多的生物學人才，成為整個社會的需求。但是，高中生物學知識體系復雜而龐大，概念、原則、方法占據了一定的比例，許多知識都非常難記難懂，僅僅通過“填鴨式”教學，根本無法完成生物學教學任務，培養學生的核心素養。教師只有另辟蹊徑，借助模型建構和推理，才能讓學生真正理解其規律、原理和意義。為此，普通高中生物學學科核心素養特別指出：要加強調模型與建模，倡導學生利用“建模與模型”的思想解決實際問題，提升生物學學科核心素養。在核心素養視域下，近幾年的高中生物學考試越來越側重考查學生的分析、運用以及建構各類模型的能力。所以，在高中生物學教學中，教師要結合生物學教學內容和特點，充分利用模擬實驗、模型建構等培養學生的動手能力和創新能力，以加深對生物學知識的理解和記憶，讓學生真正掌握必須的生物學知識、理論和技能。

二、高中生物學教學中模型建構法的應用途徑

（一）借助概念模型，講述概念知識

生物學是以自然生命運動規律為主的學科。生物的生命、成長和運動現象非常復雜，概念是學生學習生物學的基礎。過去的高中生物學教學中，在概念的分析和講解上，不少教師都習慣照本宣科，概念教學高度模式化、理論化。在這種情境下，學生對概念的理解非常機械，他們只能通過死記硬背、反復記憶一些概念，但是由于不理解概念的內涵和意義，即便學生能對概念原理倒背如流，概念的遺忘率也很高，不少學生也無法將知識轉化應用到問題中，生物學概念學習長期處于低效狀態。借助概念模型詮釋概念的內容、本質和特點，可以加深學生的記憶，培養學生的動手能力和知識應用能力。所以，在高中生物學教學中，教師可以借助概念模型講解生物學概念和相關知識，幫助學生完善知識體系。例如，在學習“蛋白質”的概念時，教師可以在概念圖解的基礎上，建構相關的蛋白質概念圖模型，借助蛋白質概念模型講述概念，為學生了解概念提供感性而直觀的材料，讓學生理解這個具有獨立性質的生物學概念。然后教師再結合相關的概念模型，講解“蛋白質”這一章節與蛋白質的概念有從屬關系的生物學概念，引導學生認識和把握知識之間的結構和聯系。同樣，在講述氨基酸的結構特點時，教師可以本著“厘清完全等同關系的生物學概念”的目的，出示不同種類氨基酸的結構簡式和蛋白質的概念模型圖，讓學生辨認不同類型的氨基酸的氨基、羧基和R基，弄清楚決定氨基酸特性的物質和原理。這樣借助概念模型講述新知識和新概念，深化學生對知識和概念的認識和理解，為學生深入學習打好基礎。

（二）建構物理模型，學習抽象知識

高中階段，是中學生物學教學的高級階段。與相對具體、簡單的初中生物學教學相比，高中生物學知識復雜且抽象，僅僅通過簡單的識記是無法完全掌握知識的，因此，教師在教學中要側重培養學生的理解推理能力。尤其是在學習更多的專業術語、生物學專業知識后，學生只有養成用有效的方法理解、思考知識的習慣，經常對知識進行整理和分析，才能系統掌握所學知識。模型建構是一種可以將抽象的生物學知識活化的學習方法。在高中生物學教學中，教師可以借助帶領、引導學生建構物理模型，幫助學生學習抽象的生物學知識，增強教學的直觀性，提高學生的學習效率。例如，在學習“細胞核”時，在課堂教學中，教師要適當壓縮理論知識講解的時間，可以給學生布置一項課外作業：讓學生自己去查找資料，嘗試利用可用的材料建構細胞核－系統的控制中心物理模型，體會建構真核細胞的三維結構模型的過程，通過模型建構學習和梳理相關的知識，掌握抽象的知識。在課外學習中，學生可能會通過網絡查找資料，借助動畫軟件建構細胞核的三維動畫模型。有的學生可能會借助不同顏色的橡皮泥，建構細胞核的物理模型。在這個過程中，原本抽象的知識變得更加直觀、生動，學生不論是觀察還是學習，都有了直接的對象，他們也會因此而有更多的收獲。

（三）通過模型建構，激發學習熱情

雖說生物學是自然科學發展的基礎，但是在高中生物學教學中，不少學生對生物學學習都不感興趣。學生對生物學學習不感興趣，是由多種原因造成的。其中兩個主要原因是：①高中階段，學生的學習壓力非常大，而在不少學生看來，生物學只是一門“副科”，而且生物學知識非常復雜，所以不少學生對生物學學習不上心，加上成績提升困難，一些學生還對生物學產生了畏懼心理。②教師教學方法單一，不少教師在生物學教學中采用的都是傳統教學方法，課堂氛圍枯燥無趣。在生物學教學中，借助模型建構為學生提供動手的興趣，可以活躍課堂氣氛，激發學生的學習興趣。所以，將模型建構巧妙應用課堂教學中，有利于激發學生的求知欲，鍛煉學生的動手能力。例如，在講述“細胞器”和“系統內分工與合作”的知識時，教師要適當壓縮課堂講解時間，先借助多媒體展示細胞構造模型，讓學生對細胞的各個部位和主要功能有所了解。然后，教師預留時間讓學生以小組為單位利用泡沫、塑料、線繩、細鐵絲、大頭針等，制作真核細胞的結構模型。在建構細胞的結構模型時，教師要讓各小組組長發揮帶頭作用，制訂小組合作學習計劃，確定具體分工和實施過程，并啟發學生用不同的顏色區分不同的細胞結構，鼓勵和肯定學生的表現。這樣可以激發學生的興趣，有助于學生有效掌握知識。

（四）借助模型建構，提高教學效率

課堂教學效率的提升，是每一個教師都非常關注的問題。在新課改背景下，傳統的教學模式暴露出了各種問題，已經無法滿足教學目標需要。模型建構不僅可以將抽象的知識具體化，提高教學的直觀性和感染力，還可以用來描述一些生物學現象，梳理零碎和復雜的生物學知識，使生物學教學變得更加系統和簡明、高效和實用。因此，在高中生物學教學中，教師講述難以理解和容易混淆的內容時，都可以將教學與模型建構結合起來，讓教學變得更加容易接受，提高課堂教學效率。例如，在講述“種群數量的變化”這個問題時，根據教材所述內容“建構種群增長模型”，教師可以通過原型示范和具體指導，讓學生根據已有條件嘗試建構數學模型，以培養學生的模仿技能。如學生以教材為依據，根據教師給出的條件或者已有條件完成課本的表格，在課本的坐標圖上標上數據，用平滑的曲線將數據連接起來，得到種群增長曲線，進而了解種群的數量變化之間的邏輯關系。這樣可以激活學生的思維，提高課堂教學效率。

三、結語

綜上所述，模型建構的正確運用，可以激發學生學習的主動性，提高生物學教學效率。所以，在高中生物學教學中，教師要借助模型建構打造高效課堂，培養學生的創新思維和探究能力，促使學生通過模型建構操作和應用提高綜合素養。