高中生物模型建構(gòu)教學(xué)實踐研究

陳壘英

摘 要：隨著我國教育教學(xué)改革的不斷深入，許多新穎的教學(xué)方法應(yīng)運而生，模型建構(gòu)教學(xué)就是其中之一。基于學(xué)生科學(xué)思維培養(yǎng)這一目標(biāo)，要求生物教師利用模型建構(gòu)教學(xué)的突出優(yōu)勢，將具體知識復(fù)雜的生物知識通過模型建構(gòu)，“以理說理”地教授給學(xué)生，以此增強學(xué)生的科學(xué)思維。文章從高中生物模型建構(gòu)教學(xué)存在的問題入手，有針對性地提出改進建議，以期為后續(xù)生物課程教學(xué)指明方向，提供參考。

關(guān)鍵詞：高中生物；模型建構(gòu)；教學(xué)實踐

生物學(xué)作為一門實踐性很強的學(xué)科，對學(xué)生的動手能力和實驗觀察能力有較高的要求。尤其是在新課程理念不斷落實的今天，強化學(xué)生的動手操作能力受到廣大教師的一致重視。然而，傳統(tǒng)的生物教學(xué)方法往往以講授為主，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動手能力得不到充分發(fā)展。本文旨在探討模型建構(gòu)教學(xué)在高中生物教學(xué)中的應(yīng)用，在提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和動手能力的前提之下，促進學(xué)生對生物知識的深入理解和應(yīng)用。

一、高中生物模型建構(gòu)教學(xué)的概念

模型是人們?yōu)榱四撤N特定目的而對認(rèn)識對象所做的一種簡化的概括性描述，是科學(xué)研究中對復(fù)雜事物的一種簡單的描述方法。這種描述可以是定性的，也可以是定量的。有的借助具體事物形象化的手段，有的則通過抽象的形式來表述。通過模型，抓住事實的最主要特征和功能，以簡化的形式去再現(xiàn)原型的各種復(fù)雜結(jié)構(gòu)和功能。它是連接理論和應(yīng)用的橋梁，可以幫助人們認(rèn)識客觀世界中最本質(zhì)的東西，以便預(yù)測和指導(dǎo)實踐。生物學(xué)研究中通常建構(gòu)的模型包括概念模型、物理模型和數(shù)學(xué)模型等。

二、高中生物模型建構(gòu)教學(xué)存在的問題

（一）缺乏實踐和交互性

生物學(xué)是一門極為活躍和結(jié)構(gòu)繁雜的領(lǐng)域，涉及眾多互動和聯(lián)結(jié)的生物系統(tǒng)。在高中階段，使學(xué)生能夠把握這些系統(tǒng)的復(fù)雜性是一個重要的教學(xué)挑戰(zhàn)。理論上，建構(gòu)模型應(yīng)作為一種輔助工具，通過直觀展示和動手實踐幫助學(xué)生深化對生物學(xué)概念的理解。然而，現(xiàn)實中的高中生物模型教學(xué)往往缺乏足夠的動手實踐和互動元素，這限制了學(xué)生在認(rèn)知層面上的發(fā)展。模型多數(shù)情況下呈現(xiàn)為完整的范例，使學(xué)生更多扮演旁觀者的角色而不是模型的創(chuàng)作者，從而使學(xué)生形成了一種消極學(xué)習(xí)態(tài)度，還忽視了親自制作模型在加深理解和推動認(rèn)知發(fā)展方面的重要性。

（二）模型簡化過度

在高中生物的教學(xué)實踐中，簡化生物模型成了一個顯著的問題。為了便于學(xué)生理解復(fù)雜的生物學(xué)原理，教學(xué)中使用的模型往往被設(shè)計得比較簡單化。然而，這種簡化可能適得其反，因為模型可能不會完整準(zhǔn)確地展示生物實體的結(jié)構(gòu)或生理過程。簡化到忽略關(guān)鍵要素和過程的模型會提供一個不完整或誤導(dǎo)性的知識框架。例如，一個過于簡化的細(xì)胞模型可能遺漏了細(xì)胞器之間的復(fù)雜交互作用，而一個簡化的生態(tài)系統(tǒng)模型可能未能描繪物種間的復(fù)雜互動及環(huán)境因素的實際影響。這種簡化可能會導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)到的是片面或者難以應(yīng)用于復(fù)雜現(xiàn)實的問題[1]。此外，忽視生物學(xué)中的復(fù)雜性和動態(tài)性，可能會讓學(xué)生錯過理解生物系統(tǒng)不同層級間復(fù)雜互動所產(chǎn)生的生物現(xiàn)象的重要性。如果模型過分簡化，無法傳達(dá)這些復(fù)雜的相互作用，那么學(xué)生就可能形成一個靜態(tài)、簡化的對生物學(xué)的看法，這與生物學(xué)的動態(tài)、系統(tǒng)思維相去甚遠(yuǎn)。

（三）教學(xué)資源不足

高中生物教學(xué)面臨的一個關(guān)鍵問題是教學(xué)資源不足，這個問題直接影響了教育成果和學(xué)生的理解深度。教師需要的資源包括但不限于模型、視覺插圖、多媒體內(nèi)容、計算機軟件及其他教學(xué)輔助工具。這些資源的匱乏可能迫使教師依靠過時或不完善的資料來講授生物學(xué)的復(fù)雜內(nèi)容，常常導(dǎo)致學(xué)生對關(guān)鍵概念缺乏深刻理解。缺乏適當(dāng)?shù)哪Ｐ秃蛯嶒瀮x器會妨礙學(xué)生直接觀察生物學(xué)現(xiàn)象，削弱了他們的直觀感知能力。生物學(xué)作為一門強調(diào)實驗操作的學(xué)科，親身體驗和實踐對于把握難以理解的理論極其重要。

三、高中生物模型建構(gòu)教學(xué)的策略

（一）要堅持以生為本的原則

立德樹人是教育的根本任務(wù)，落實這個根本任務(wù)離不開學(xué)校，也離不開教師。要想發(fā)揮出高中生物建模教學(xué)的優(yōu)勢，教師應(yīng)當(dāng)始終堅持以生為本的原則。將學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)需求放在教學(xué)的首位。關(guān)注學(xué)生的個體差異和發(fā)展特點，在模型建構(gòu)活動的過程當(dāng)中培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、思維能力和實踐能力。讓學(xué)生通過親自的實踐和操作，深入了解生物的基本原理和基本概念。

（二）要設(shè)計開放探究的話題

建構(gòu)高中生物模型的過程，就是探究的過程，教師應(yīng)當(dāng)設(shè)計開放性的話題，鼓勵學(xué)生圍繞著話題進行思考和探索。在這個過程當(dāng)中，教師需要明確探究話題既可以是一個生物現(xiàn)象、一個生物問題，也可以是生物之間的關(guān)系。無論是哪種內(nèi)容都要讓學(xué)生通過模型建構(gòu)的方式去解決，理解其中所蘊含的生物知識。這樣的話題既能夠激發(fā)學(xué)生的好奇心和求知欲，也能夠培養(yǎng)學(xué)生探究意識和解決問題的能力。

（三）要打造趣味互動的課堂

在高中生物模型建構(gòu)教學(xué)中，教師應(yīng)當(dāng)打造趣味互動的課堂，在課堂教學(xué)中引入游戲競賽小組合作等方式，讓每名學(xué)生都能夠在模型建構(gòu)的過程中享受學(xué)習(xí)的樂趣和成就感。同時，教師還可以設(shè)計一些簡單的生活活動，如模擬生物實驗及生物模型的重構(gòu)等方式，讓學(xué)生在虛擬平臺和模擬軟件當(dāng)中構(gòu)建生物模型。在這樣的過程中，教師為學(xué)生提供更豐富更多元化的學(xué)習(xí)資源，打造趣味互動的課堂，以便提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，提高課堂教學(xué)的質(zhì)量。

（四）借助生活素材，建構(gòu)簡易模型

生物與現(xiàn)實生活之間存在著緊密的聯(lián)系，在高中生物模型建構(gòu)教學(xué)當(dāng)中，教師可以借助生活素材來給學(xué)生建構(gòu)簡易的模型，幫助學(xué)生理解生物的基本知識和基本原理。堅持探究性原則，要求學(xué)生從復(fù)雜的現(xiàn)象中尋找生物信息，并提出問題，主動嘗試從生物的角度運用所學(xué)知識和方法尋求解決問題的策略，建構(gòu)簡易模型。這樣的模型不僅能夠展示生物的結(jié)構(gòu)和功能，還能夠幫助學(xué)生更好地理解和記憶知識點，加深學(xué)生對于生物知識的理解[2]。

例如，在進行教學(xué)《細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)》一課的時候，教師可以借助生活素材，讓學(xué)生建構(gòu)一個簡易的細(xì)胞模型，幫助學(xué)生理解細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)和功能，如細(xì)胞中的無機物、蛋白質(zhì)等是生命活動的主要承擔(dān)者，核酸是遺傳信息的攜帶者等。首先，教師可以給學(xué)生提供紙張、塑料瓶和橡皮泥等材料，讓學(xué)生使用紙張、塑料瓶和橡皮泥等材料來制作細(xì)胞膜。在這個過程中，學(xué)生需要將紙張剪成合適的形狀，然后用橡皮泥固定在塑料瓶上，模擬細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)。其次，教師可以讓學(xué)生使用橡皮泥來制作細(xì)胞質(zhì)。整個細(xì)胞質(zhì)需要學(xué)生將橡皮泥捏成細(xì)胞的形狀，并在其中加入一些小顆粒代表細(xì)胞器，細(xì)胞當(dāng)中的線粒體、高爾基體和溶酶體要通過橡皮泥來捏出來。然后，學(xué)生可以使用彩色紙張和剪刀來制作細(xì)胞核和染色體。在這個過程中，學(xué)生需要將彩色紙張剪成合適的形狀，然后用橡皮泥固定在細(xì)胞質(zhì)中，表示細(xì)胞核和染色體的位置。最后，讓學(xué)生使用細(xì)線和珠子來表示細(xì)胞質(zhì)內(nèi)的細(xì)胞骨架。這個過程需要將細(xì)線穿過珠子，然后將珠子固定在細(xì)胞質(zhì)中，模擬細(xì)胞骨架的結(jié)構(gòu)。通過這樣的模型建構(gòu)，學(xué)生可以直觀地觀察和理解細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)和功能。教師可以引導(dǎo)學(xué)生觀察模型中的各個部分，并解釋它們的作用和相互關(guān)系。同時，教師還可以利用這個模型進行互動教學(xué)，讓學(xué)生參與其中，提出問題和進行討論，進一步加深學(xué)生對細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能的理解。通過借助生活素材建構(gòu)簡易模型的教學(xué)方法，能夠讓學(xué)生更加深入地理解和應(yīng)用細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)和功能，培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和創(chuàng)造力，激發(fā)學(xué)生對生物學(xué)的興趣和學(xué)習(xí)積極性。生物教師要善于從學(xué)生的生活中找出生物問題，使學(xué)生感到生物就在自己的身邊，認(rèn)清生物知識的實用性，產(chǎn)生興趣[3]。

（五）根據(jù)文本知識，設(shè)計概念模型

新課程提倡教師在教學(xué)中要“用教材教，而不是教教材”，要“用好教材，超出教材，開發(fā)課程資源”。在高中生物模型建構(gòu)教學(xué)中，通常會有一些相對抽象難以理解的知識點。這時候如果教師通過給學(xué)生構(gòu)建概念模型，就能夠加深學(xué)生對于生物知識的理解，讓學(xué)生了解其背后的原理。概念模型是一種抽象的模型，它是指通過符號表格和圖像的形式展示生物學(xué)當(dāng)中的概念及其關(guān)系。在這個過程當(dāng)中，學(xué)生可以根據(jù)自身的理解，適當(dāng)?shù)匦薷母拍钅Ｐ汀?/p>

例如，在進行教學(xué)“探究植物細(xì)胞的吸水和失水”相關(guān)知識的時候，教師可以根據(jù)文本知識設(shè)計一個概念模型，幫助學(xué)生理解植物細(xì)胞的吸水和失水過程。首先，教師需要設(shè)計一個符號表格，列出吸水和失水過程中涉及的關(guān)鍵概念。在表格當(dāng)中要讓學(xué)生了解影響失水和吸水的因素，如細(xì)胞壁、細(xì)胞膜、滲透壓、滲透調(diào)節(jié)等。而學(xué)生可以根據(jù)教師的指導(dǎo)，將這些概念填寫到符號表格中，并理解這些因素之間的關(guān)系。其次，教師可以通過圖像的形式展示吸水和失水過程中的關(guān)鍵步驟。比如，繪制一個植物細(xì)胞的示意圖，標(biāo)注出細(xì)胞壁、細(xì)胞膜和細(xì)胞質(zhì)等部分。通過箭頭和文字說明，展示水分進出細(xì)胞的路徑和過程。除了這些抽象的概念之外，教師還可以設(shè)計一個簡單的模型來模擬植物吸水和失水的過程。在這個模型當(dāng)中，教師可以使用透明的容器代表細(xì)胞，將一定濃度的溶液注入容器中，表示細(xì)胞內(nèi)的液體。通過調(diào)節(jié)容器外溶液的濃度，觀察液體進出細(xì)胞的情況，展示滲透調(diào)節(jié)的作用。最后，讓學(xué)生根據(jù)自己的理解，對概念模型進行修改。在這一環(huán)節(jié)里，學(xué)生可以根據(jù)自己的理解和學(xué)習(xí)，對符號表格和圖像進行修改，添加新的概念和關(guān)系，以更全面地理解和掌握植物細(xì)胞的吸水和失水過程。通過這樣的方法開展教學(xué)，能夠提高學(xué)生對于生物知識的理解和應(yīng)用能力，有助于培養(yǎng)學(xué)生完整的邏輯思維和抽象思維能力。

（六）引導(dǎo)學(xué)生合作，制作實物模型

在高中生物模型建構(gòu)教學(xué)當(dāng)中，教師要重視學(xué)生之間的合作，明確模型建構(gòu)的過程，事實上就是學(xué)生思維碰撞的過程。在這個環(huán)節(jié)里，教師可以給學(xué)生介紹生物的基本結(jié)構(gòu)和功能模型，然后給學(xué)生分成相應(yīng)小組，讓學(xué)生按照生物的基本特點，去利用物品進行制作模型。學(xué)生在制作實物模型的過程中，可以互相協(xié)作交流和分享，培養(yǎng)學(xué)生的合作精神和團隊意識。也能夠加深學(xué)生對于生物知識的理解，強化學(xué)生的動手能力和實踐能力，實現(xiàn)學(xué)生的全面發(fā)展[4]。

例如，在進行教學(xué)“性狀分離比的模擬實驗”相關(guān)知識的時候，教師可以讓學(xué)生通過合作的方式，制作實物模型來模擬這個實驗的過程。首先，教師需要將學(xué)生分成小組，每個小組由3-4名學(xué)生組成。小組成員可以扮演不同的角色，如父本、母本和子代等。然后，教師可以給學(xué)生提供一些簡單的材料，如彩色筆，膠水和剪刀等，讓學(xué)生根據(jù)實驗要求，利用這些材料制作出不同機型的色塊或者是標(biāo)簽。而學(xué)生可以在這一環(huán)節(jié)內(nèi)，根據(jù)父本和母本的基因型，按照一定的比例和規(guī)則，將色塊或標(biāo)簽組合起來，模擬子代的基因型組合。同時學(xué)生也可以通過組合不同的色塊或標(biāo)簽，觀察和記錄不同基因型的出現(xiàn)頻率，計算性狀分離比。最后，教師可以讓學(xué)生自己制作的實物模型展示給其他小組或全班同學(xué)，分享自己的觀察結(jié)果和計算方法。

（七）利用信息技術(shù)，構(gòu)建虛擬模型

如今，人類已進入信息時代，以計算機和網(wǎng)絡(luò)為核心的現(xiàn)代技術(shù)不斷發(fā)展，因其無與倫比的優(yōu)勢，給當(dāng)前的教育教學(xué)帶來了嶄新的變革。在高中生物模型建構(gòu)教學(xué)中，教師可以利用信息技術(shù)構(gòu)建虛擬模型的方式，幫助學(xué)生理解生物知識。在信息技術(shù)的背景下，教師可以引導(dǎo)學(xué)生在計算機中進行模型的建構(gòu)，教育教學(xué)中，要考慮學(xué)生的個性差異，教師要充分了解學(xué)生。在教學(xué)和訓(xùn)練大多數(shù)學(xué)生的同時，做到“上不封頂，下不保底”，還需要根據(jù)學(xué)生的不同性格和特點，采取不同的方法，做到有的放矢地進行教學(xué)。

例如，在進行教學(xué)《基因和染色體的關(guān)系》一章的時候，巧妙地利用信息技術(shù)開展教學(xué)，能夠加深學(xué)生對于知識點的理解，也能夠通過信息技術(shù)構(gòu)建虛擬模型的方式，幫助學(xué)生理解基因和染色體之間的關(guān)系。首先，教師可以引導(dǎo)學(xué)生使用計算機軟件或在線模擬工具，如基因編輯軟件或基因組瀏覽器等，構(gòu)建虛擬模型。在這個環(huán)節(jié)當(dāng)中，學(xué)生可以跟隨教師的指引，使用計算機模擬基因和染色體的結(jié)構(gòu)及其功能。在此基礎(chǔ)之上，學(xué)生通過模擬軟件分析基因和染色體之間相互交錯的關(guān)系。學(xué)生在拓展、縮放和旋轉(zhuǎn)的過程當(dāng)中操控基因或者染色體，觀察其性狀分離比，思考基因和染色體之間存在的緊密聯(lián)系，最終會發(fā)現(xiàn)基因位于染色體上。染色體上遍布了基因的片段，而染色體可以跟隨下一代進行分離。學(xué)生在構(gòu)建模型的過程當(dāng)中就會發(fā)現(xiàn)基因和染色體之間存在著對應(yīng)的關(guān)系。以這樣建構(gòu)模型的方式開展課堂教學(xué)，能夠幫助學(xué)生更好地理解生物知識，提升學(xué)生的生物核心素養(yǎng)。

結(jié)束語

綜上所述，隨著現(xiàn)階段教育理念的不斷深入推進，高中生物模型建構(gòu)教學(xué)逐漸受到廣大教師的重視。在這個過程當(dāng)中，教師需要堅持以“生”為本的教學(xué)原則，使學(xué)科內(nèi)容更貼近學(xué)生實際，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，同時還要保證學(xué)生能夠在互動和探索的過程當(dāng)中，培養(yǎng)出團隊協(xié)作能力和溝通技能。多種教學(xué)方法的合理使用，讓高中生物模型建構(gòu)教學(xué)更富有創(chuàng)意，為學(xué)生提供深度的認(rèn)知體驗。同時，不斷提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和實踐能力，實現(xiàn)學(xué)生的長遠(yuǎn)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]高敏.高中生物教學(xué)中模型建構(gòu)的校本化實踐[J].青少年日記（教育教學(xué)研究），2019（S2）：177.

[2]周建蘭.基于核心素養(yǎng)的高中生物模型建構(gòu)教學(xué)策略[J].天津教育，2020（12）：82-83.

[3]牛延平.核心素養(yǎng)下高中生物模型建構(gòu)教學(xué)措施探討[J].中學(xué)課程輔導(dǎo)（教師通訊），2021（3）：43-44.

[4]張旭.高中生物教學(xué)中模型建構(gòu)的價值與實踐探究[J].教學(xué)管理與教育研究，2022，7（1）：77-78.

本文系閩清縣教育科學(xué)研究“十四五”規(guī)劃2023年度課題雙減背景下巧用模型建構(gòu)提升高中生物學(xué)核心素養(yǎng)的實踐研究（No.MQ202301Z）。