生物學(xué)項(xiàng)目化學(xué)習(xí)中建模教學(xué)評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的建構(gòu)*

陳 坤

科學(xué)模型是將一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行簡化和抽象的表示，目的是解釋或預(yù)測某些科學(xué)現(xiàn)象，建模就是通過一系列探究活動(dòng)產(chǎn)生科學(xué)模型的過程，通常包括模型建構(gòu)、模型應(yīng)用、模型評價(jià)和模型修正等方面。［1］建模教學(xué)與項(xiàng)目化學(xué)習(xí)高度吻合，在項(xiàng)目化學(xué)習(xí)的背景下進(jìn)行建模教學(xué)，教學(xué)過程更加層次化和完整化，建模教學(xué)的開展也有效落實(shí)了項(xiàng)目化學(xué)習(xí)，這種微項(xiàng)目化學(xué)習(xí)背景下的建模教學(xué)更加符合常規(guī)課堂的實(shí)際需求。［2］建模過程體現(xiàn)課程理念、滲透學(xué)科思想、指向深度學(xué)習(xí)、發(fā)展科學(xué)思維［3］，但是中學(xué)生物教師在初步接觸建模教學(xué)時(shí)，需要經(jīng)歷理解和駕馭的過程，容易出現(xiàn)設(shè)計(jì)的誤區(qū)［4］，不能真正實(shí)現(xiàn)建模教學(xué)的作用。

《義務(wù)教育生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022 年版）》（以下簡稱“新課標(biāo)”）提出“學(xué)業(yè)評價(jià)促發(fā)展”等課程理念，生物學(xué)課程重視以評價(jià)促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)與發(fā)展，重視評價(jià)的診斷、激勵(lì)和促進(jìn)作用，學(xué)生在初步接觸建模時(shí)，對建模過程的理解也容易出現(xiàn)偏差。

下面，筆者以蘇教版生物學(xué)教材為研究樣本，從教師和學(xué)生兩個(gè)層面，歸納總結(jié)建模教學(xué)應(yīng)該具備的特征，初步制訂評價(jià)建模教學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)，為教師建模教學(xué)及學(xué)生建模過程提供參考。

一、基于項(xiàng)目化學(xué)習(xí)的教師建模教學(xué)評價(jià)的三個(gè)要素

1.建模教學(xué)對象的合理性

教師對于建模教學(xué)對象的選擇，要充分考慮其可建模性，不能為了建模而建模。建模過程是在項(xiàng)目化學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，通過建構(gòu)模型來描述現(xiàn)象的主要特征或預(yù)測現(xiàn)象的發(fā)展規(guī)律，所以建模對象應(yīng)該是一個(gè)復(fù)雜或無法直接觀察的科學(xué)知識。教材中10 個(gè)單元的知識，并非所有章節(jié)的內(nèi)容都適合進(jìn)行建模。

以八年級上冊第十五章第一節(jié)“生物多樣性”為例，生物多樣性包含物種多樣性、遺傳多樣性和生態(tài)系統(tǒng)多樣性，內(nèi)容相對簡單。如果選擇此類知識作為建模對象，不僅不能提高學(xué)生的建模能力，反而會(huì)給學(xué)生增加額外的負(fù)擔(dān)。與上述例子相反，八年級下冊第二十一章第二節(jié)“植物的有性生殖”中“果實(shí)和種子的形成”涉及“子房各部分結(jié)構(gòu)”發(fā)育為“果實(shí)各部分結(jié)構(gòu)”相關(guān)知識。學(xué)生用肉眼無法觀察子房的結(jié)構(gòu)，且各部分的對應(yīng)關(guān)系較為復(fù)雜。這樣的知識就適合進(jìn)行建模教學(xué)。教師可以在教學(xué)過程中引導(dǎo)學(xué)生解剖百合花子房和果實(shí)，建構(gòu)“子房”和“果實(shí)”的概念模型；引導(dǎo)學(xué)生比較百合花子房和果實(shí)的結(jié)構(gòu)特征，建構(gòu)“子房各部分結(jié)構(gòu)”和“果實(shí)各部分結(jié)構(gòu)”對應(yīng)關(guān)系的概念模型，逐步實(shí)現(xiàn)概念模型的進(jìn)階，進(jìn)而評價(jià)模型、修正模型和應(yīng)用模型，從而深入理解“果實(shí)和種子的形成”。

2.建模教學(xué)過程的完整性

初中生物學(xué)教學(xué)中，有些教師僅僅通過展示實(shí)物模型或結(jié)構(gòu)圖片，助推學(xué)生對相關(guān)知識的理解。造成這種現(xiàn)象的主要原因在于部分教師對建模教學(xué)的理解不夠深刻。真正意義上的建模教學(xué)應(yīng)該是學(xué)生主動(dòng)參與、自主建構(gòu)模型的一系列活動(dòng)，包括模型建構(gòu)、模型使用、模型評價(jià)和模型修正等過程。

以七年級下冊第十章第二節(jié)“人體的血液循環(huán)”的教學(xué)為例，有的教師將教學(xué)設(shè)計(jì)為教師展示“人體血液循環(huán)模型圖”，并設(shè)置思考問題“心臟的每個(gè)腔中流什么血液”和“各血管中流什么血液”，讓學(xué)生回答。這樣的設(shè)計(jì)沒有給學(xué)生動(dòng)手建模的機(jī)會(huì)，更沒有讓學(xué)生評價(jià)、修正和使用模型。

針對此節(jié)課，如果想真正進(jìn)行建模教學(xué)，筆者認(rèn)為教師可以選擇性地展示“人體血液循環(huán)”圖或播放“人體血液循環(huán)”視頻，并結(jié)合生活中的真實(shí)問題，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思考，激發(fā)學(xué)生建模意識；然后讓學(xué)生在合作探究中自主進(jìn)行模型的建構(gòu)，如：繪制“人體的血液循環(huán)”模型圖、建構(gòu)“人體的血液循環(huán)”概念模型、制作“人體的血液循環(huán)”模型等。建模完成后，師生、生生之間進(jìn)一步對模型進(jìn)行分析和評價(jià)，根據(jù)討論的結(jié)果進(jìn)行模型的修正。最后，教師引導(dǎo)學(xué)生利用模型解決真實(shí)情境的問題。

3.建模教學(xué)步驟的明確性

建模是一個(gè)進(jìn)階的過程，包括建構(gòu)模型、評價(jià)模型、修正模型、應(yīng)用模型等環(huán)節(jié)。教師在教學(xué)過程中，要明晰各個(gè)環(huán)節(jié)的關(guān)鍵步驟。其中，模型建構(gòu)是建模的中心環(huán)節(jié)，生物學(xué)建模比較抽象，對于初中生來說有一定的難度，教學(xué)中教師需要注重方法的引導(dǎo)，注重搭建建模的“腳手架”。教師可以設(shè)置問題串幫助學(xué)生理解模型，也可以示范類似模型的制作過程循序漸進(jìn)地引導(dǎo)學(xué)生完成建模。

以七年級上冊第三章第二節(jié)“人和動(dòng)物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能”的教學(xué)為例，教師設(shè)計(jì)以下環(huán)節(jié)。

（1）小組交流討論，人和動(dòng)物細(xì)胞具有哪些結(jié)構(gòu)？

（2）小組交流討論，人和動(dòng)物細(xì)胞各部分結(jié)構(gòu)具有什么樣的功能？

（3）教師展現(xiàn)植物細(xì)胞模型，請學(xué)生繪制動(dòng)物細(xì)胞模型，或利用黏土制作動(dòng)物細(xì)胞模型。

評價(jià)模型和修正模型是建模必不可少的環(huán)節(jié)，也是教師容易忽略的環(huán)節(jié)。學(xué)生很少能夠一次性建構(gòu)完美的模型，而通過自評、互評和師評等多元評價(jià)方式對所建模型進(jìn)行及時(shí)評價(jià)，學(xué)生會(huì)在思維碰撞中逐步成長，發(fā)現(xiàn)模型的問題，進(jìn)而修正和完善建構(gòu)的模型。學(xué)生能夠解釋和應(yīng)用模型解決問題，是建模教學(xué)的真正目的。［5］學(xué)生在模型應(yīng)用的過程中可以體會(huì)模型的解釋和預(yù)測功能，進(jìn)一步提升對建模的興趣。因此，模型建構(gòu)、模型評價(jià)、模型修正和模型應(yīng)用是建模教學(xué)必經(jīng)的幾個(gè)環(huán)節(jié)，各個(gè)環(huán)節(jié)都要給學(xué)生留足時(shí)間。建模過程是一個(gè)反復(fù)打磨逐步完善的過程，是以一種循環(huán)的模式完成模型的建構(gòu)的。（見圖1）

（圖1）

二、基于項(xiàng)目化學(xué)習(xí)的學(xué)生建模能力評價(jià)的三個(gè)維度

1.學(xué)生建模的主動(dòng)性

建模教學(xué)是引導(dǎo)學(xué)生探究實(shí)踐的過程，需要學(xué)生自主、深入地參與建模，真正地動(dòng)手制作并深入思考。［4］根據(jù)學(xué)生的參與程度，可以從高到低設(shè)置這幾個(gè)評價(jià)維度：學(xué)生爭取機(jī)會(huì)，能夠自主建模，主動(dòng)思考建模中遇到的問題，提出相對應(yīng)的解決方案；學(xué)生有一定的機(jī)會(huì)建模，但是只能跟隨老師或同學(xué)的步驟進(jìn)行，沒有主動(dòng)思考和建構(gòu)；學(xué)生幾乎沒有機(jī)會(huì)建模，幾乎沒有思維參與，僅僅是看教師講解模型或同學(xué)建模。

以七年級上冊第五章第四節(jié)“植物莖的疏導(dǎo)功能”為例，學(xué)生參與建模的主動(dòng)性，可以由高到低這樣劃分：學(xué)生能夠快速地選擇材料，主動(dòng)設(shè)計(jì)模型建構(gòu)的步驟，協(xié)調(diào)小組同學(xué)的力量，合作進(jìn)行模型的建構(gòu)，積極思考建構(gòu)“木本植物莖”模型時(shí)候遇到的問題，并且及時(shí)地進(jìn)行模型的評價(jià)和修正；學(xué)生能夠在現(xiàn)有材料中選取適合建模的材料，對建模的過程有不大成熟的想法，在老師和同學(xué)的幫助下，能夠初步進(jìn)行“木本植物莖”的模型建構(gòu)；觀察教師和同學(xué)準(zhǔn)備的多種材料，能夠知道“木本植物莖”的模型屬于哪一類模型，但是不清楚建模的步驟，不知道模型在本節(jié)課中的作用，不會(huì)主動(dòng)參與建模。在教學(xué)中教師應(yīng)該給學(xué)生適當(dāng)?shù)墓膭?lì)和足夠的建模時(shí)間，學(xué)生只有主動(dòng)參與建模，思維才能夠充分打開，探究實(shí)踐素養(yǎng)才能得到真正的培養(yǎng)。

2.學(xué)生建模的科學(xué)性

建模屬于科學(xué)思維的一種，強(qiáng)調(diào)基于證據(jù)和邏輯進(jìn)行獨(dú)立思考和判斷，經(jīng)過一系列的探究實(shí)踐，逐步建構(gòu)科學(xué)模型的過程。科學(xué)模型應(yīng)該具有明晰性、關(guān)聯(lián)性、層次性、完整性和知識性等特點(diǎn)。以七年級下冊第十一章第一節(jié)“人體泌尿系統(tǒng)的組成”為例，建構(gòu)“腎單位”的物理模型，可以從以下幾個(gè)層面評價(jià)。（見表1）

表1 “腎單位”模型科學(xué)性評價(jià)

3.學(xué)生建模的創(chuàng)造性

學(xué)生在建模實(shí)踐過程中，會(huì)經(jīng)歷直用模型、識別模型、選用模型、構(gòu)建模型和創(chuàng)建模型這幾個(gè)發(fā)展階段。［6］創(chuàng)建模型是建模教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生所追求的較高水平。與建構(gòu)模型相比較，創(chuàng)建模型突出創(chuàng)造性，強(qiáng)調(diào)不同的設(shè)計(jì)、不同的表現(xiàn)形式和不同的材料等，使學(xué)生深入思考和剖析，運(yùn)用豐富的想象力和發(fā)散性思維創(chuàng)造模型的過程。新課標(biāo)中多次提到創(chuàng)新性，例如在“科學(xué)思維”部分提出“創(chuàng)造性見解”，在“探究實(shí)踐”部分提出“創(chuàng)新型人才”，所以建模教學(xué)也應(yīng)突出對學(xué)生創(chuàng)新性的培養(yǎng)。根據(jù)學(xué)生的建模作品，可從高到低設(shè)定三個(gè)維度評價(jià)作品的創(chuàng)新性：立意新穎，能體現(xiàn)想象力和創(chuàng)造力；立意較新穎，能一定程度上體現(xiàn)想象力和創(chuàng)造力；立意一般，不能很好體現(xiàn)想象力和創(chuàng)造力。

以七年級下冊第九章第二節(jié)“人體的消化與吸收”為例，學(xué)生制作了牙齒的結(jié)構(gòu)模型（見圖2）：用廢舊泡沫板做出牙齒的外部框架，按照不同的層次將中間挖空并涂色，中空部位倒入膠水做出立體效果，展示出牙釉質(zhì)、牙本質(zhì)、牙髓和牙骨質(zhì)等結(jié)構(gòu)；牙髓中黏一些紅色縫衣線，代表血管的結(jié)構(gòu)。模型利用了可回收材料制作，“向內(nèi)逐步挖空”展現(xiàn)出不同的層次結(jié)構(gòu)，“膠水的注入”產(chǎn)生高端的視覺效果，“紅色縫衣線”巧妙實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)的完整性，整個(gè)創(chuàng)新模型接近實(shí)物，有很強(qiáng)的觀賞性和實(shí)用性。通過對學(xué)生模型的創(chuàng)新性進(jìn)行評價(jià)，有利于激勵(lì)學(xué)生勇于創(chuàng)新，增強(qiáng)創(chuàng)新意識。

圖2 牙齒整體和剖面圖

評價(jià)是對學(xué)生學(xué)習(xí)效果和教師教學(xué)質(zhì)量的有效監(jiān)控。但沒有任何一種評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)適合所有的課堂，在具體的建模教學(xué)過程中，教師除了參考以上基本的評價(jià)指標(biāo)外，還要進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，例如：物理模型還需注重美觀性，概念模型還需注重邏輯性，數(shù)學(xué)模型還需注重概括性等。在具體的課堂評價(jià)過程中，還可以借助表現(xiàn)性評價(jià)理論、solo 分類理論和PTA 評價(jià)量表，讓建模教學(xué)的評價(jià)更加完善，促進(jìn)教師建模教學(xué)水平和學(xué)生建模能力的提升。