生物學項目化學習中建模教學評價標準的建構*

陳 坤

科學模型是將一個復雜系統進行簡化和抽象的表示，目的是解釋或預測某些科學現象，建模就是通過一系列探究活動產生科學模型的過程，通常包括模型建構、模型應用、模型評價和模型修正等方面。［1］建模教學與項目化學習高度吻合，在項目化學習的背景下進行建模教學，教學過程更加層次化和完整化，建模教學的開展也有效落實了項目化學習，這種微項目化學習背景下的建模教學更加符合常規課堂的實際需求。［2］建模過程體現課程理念、滲透學科思想、指向深度學習、發展科學思維［3］，但是中學生物教師在初步接觸建模教學時，需要經歷理解和駕馭的過程，容易出現設計的誤區［4］，不能真正實現建模教學的作用。

《義務教育生物學課程標準（2022 年版）》（以下簡稱“新課標”）提出“學業評價促發展”等課程理念，生物學課程重視以評價促進學生的學習與發展，重視評價的診斷、激勵和促進作用，學生在初步接觸建模時，對建模過程的理解也容易出現偏差。

下面，筆者以蘇教版生物學教材為研究樣本，從教師和學生兩個層面，歸納總結建模教學應該具備的特征，初步制訂評價建模教學的標準，為教師建模教學及學生建模過程提供參考。

一、基于項目化學習的教師建模教學評價的三個要素

1.建模教學對象的合理性

教師對于建模教學對象的選擇，要充分考慮其可建模性，不能為了建模而建模。建模過程是在項目化學習的基礎上，通過建構模型來描述現象的主要特征或預測現象的發展規律，所以建模對象應該是一個復雜或無法直接觀察的科學知識。教材中10 個單元的知識，并非所有章節的內容都適合進行建模。

以八年級上冊第十五章第一節“生物多樣性”為例，生物多樣性包含物種多樣性、遺傳多樣性和生態系統多樣性，內容相對簡單。如果選擇此類知識作為建模對象，不僅不能提高學生的建模能力，反而會給學生增加額外的負擔。與上述例子相反，八年級下冊第二十一章第二節“植物的有性生殖”中“果實和種子的形成”涉及“子房各部分結構”發育為“果實各部分結構”相關知識。學生用肉眼無法觀察子房的結構，且各部分的對應關系較為復雜。這樣的知識就適合進行建模教學。教師可以在教學過程中引導學生解剖百合花子房和果實，建構“子房”和“果實”的概念模型；引導學生比較百合花子房和果實的結構特征，建構“子房各部分結構”和“果實各部分結構”對應關系的概念模型，逐步實現概念模型的進階，進而評價模型、修正模型和應用模型，從而深入理解“果實和種子的形成”。

2.建模教學過程的完整性

初中生物學教學中，有些教師僅僅通過展示實物模型或結構圖片，助推學生對相關知識的理解。造成這種現象的主要原因在于部分教師對建模教學的理解不夠深刻。真正意義上的建模教學應該是學生主動參與、自主建構模型的一系列活動，包括模型建構、模型使用、模型評價和模型修正等過程。

以七年級下冊第十章第二節“人體的血液循環”的教學為例，有的教師將教學設計為教師展示“人體血液循環模型圖”，并設置思考問題“心臟的每個腔中流什么血液”和“各血管中流什么血液”，讓學生回答。這樣的設計沒有給學生動手建模的機會，更沒有讓學生評價、修正和使用模型。

針對此節課，如果想真正進行建模教學，筆者認為教師可以選擇性地展示“人體血液循環”圖或播放“人體血液循環”視頻，并結合生活中的真實問題，引導學生進行思考，激發學生建模意識；然后讓學生在合作探究中自主進行模型的建構，如：繪制“人體的血液循環”模型圖、建構“人體的血液循環”概念模型、制作“人體的血液循環”模型等。建模完成后，師生、生生之間進一步對模型進行分析和評價，根據討論的結果進行模型的修正。最后，教師引導學生利用模型解決真實情境的問題。

3.建模教學步驟的明確性

建模是一個進階的過程，包括建構模型、評價模型、修正模型、應用模型等環節。教師在教學過程中，要明晰各個環節的關鍵步驟。其中，模型建構是建模的中心環節，生物學建模比較抽象，對于初中生來說有一定的難度，教學中教師需要注重方法的引導，注重搭建建模的“腳手架”。教師可以設置問題串幫助學生理解模型，也可以示范類似模型的制作過程循序漸進地引導學生完成建模。

以七年級上冊第三章第二節“人和動物細胞的結構和功能”的教學為例，教師設計以下環節。

（1）小組交流討論，人和動物細胞具有哪些結構？

（2）小組交流討論，人和動物細胞各部分結構具有什么樣的功能？

（3）教師展現植物細胞模型，請學生繪制動物細胞模型，或利用黏土制作動物細胞模型。

評價模型和修正模型是建模必不可少的環節，也是教師容易忽略的環節。學生很少能夠一次性建構完美的模型，而通過自評、互評和師評等多元評價方式對所建模型進行及時評價，學生會在思維碰撞中逐步成長，發現模型的問題，進而修正和完善建構的模型。學生能夠解釋和應用模型解決問題，是建模教學的真正目的。［5］學生在模型應用的過程中可以體會模型的解釋和預測功能，進一步提升對建模的興趣。因此，模型建構、模型評價、模型修正和模型應用是建模教學必經的幾個環節，各個環節都要給學生留足時間。建模過程是一個反復打磨逐步完善的過程，是以一種循環的模式完成模型的建構的。（見圖1）

（圖1）

二、基于項目化學習的學生建模能力評價的三個維度

1.學生建模的主動性

建模教學是引導學生探究實踐的過程，需要學生自主、深入地參與建模，真正地動手制作并深入思考。［4］根據學生的參與程度，可以從高到低設置這幾個評價維度：學生爭取機會，能夠自主建模，主動思考建模中遇到的問題，提出相對應的解決方案；學生有一定的機會建模，但是只能跟隨老師或同學的步驟進行，沒有主動思考和建構；學生幾乎沒有機會建模，幾乎沒有思維參與，僅僅是看教師講解模型或同學建模。

以七年級上冊第五章第四節“植物莖的疏導功能”為例，學生參與建模的主動性，可以由高到低這樣劃分：學生能夠快速地選擇材料，主動設計模型建構的步驟，協調小組同學的力量，合作進行模型的建構，積極思考建構“木本植物莖”模型時候遇到的問題，并且及時地進行模型的評價和修正；學生能夠在現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，在老師和同學的幫助下，能夠初步進行“木本植物莖”的模型建構；觀察教師和同學準備的多種材料，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，不知道模型在本節課中的作用，不會主動參與建模。在教學中教師應該給學生適當的鼓勵和足夠的建模時間，學生只有主動參與建模，思維才能夠充分打開，探究實踐素養才能得到真正的培養。

2.學生建模的科學性

建模屬于科學思維的一種，強調基于證據和邏輯進行獨立思考和判斷，經過一系列的探究實踐，逐步建構科學模型的過程。科學模型應該具有明晰性、關聯性、層次性、完整性和知識性等特點。以七年級下冊第十一章第一節“人體泌尿系統的組成”為例，建構“腎單位”的物理模型，可以從以下幾個層面評價。（見表1）

表1 “腎單位”模型科學性評價

3.學生建模的創造性

學生在建模實踐過程中，會經歷直用模型、識別模型、選用模型、構建模型和創建模型這幾個發展階段。［6］創建模型是建模教學培養學生所追求的較高水平。與建構模型相比較，創建模型突出創造性，強調不同的設計、不同的表現形式和不同的材料等，使學生深入思考和剖析，運用豐富的想象力和發散性思維創造模型的過程。新課標中多次提到創新性，例如在“科學思維”部分提出“創造性見解”，在“探究實踐”部分提出“創新型人才”，所以建模教學也應突出對學生創新性的培養。根據學生的建模作品，可從高到低設定三個維度評價作品的創新性：立意新穎，能體現想象力和創造力；立意較新穎，能一定程度上體現想象力和創造力；立意一般，不能很好體現想象力和創造力。

以七年級下冊第九章第二節“人體的消化與吸收”為例，學生制作了牙齒的結構模型（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、牙本質、牙髓和牙骨質等結構；牙髓中黏一些紅色縫衣線，代表血管的結構。模型利用了可回收材料制作，“向內逐步挖空”展現出不同的層次結構，“膠水的注入”產生高端的視覺效果，“紅色縫衣線”巧妙實現了結構的完整性，整個創新模型接近實物，有很強的觀賞性和實用性。通過對學生模型的創新性進行評價，有利于激勵學生勇于創新，增強創新意識。

圖2 牙齒整體和剖面圖

評價是對學生學習效果和教師教學質量的有效監控。但沒有任何一種評價標準適合所有的課堂，在具體的建模教學過程中，教師除了參考以上基本的評價指標外，還要進行適當的調整，例如：物理模型還需注重美觀性，概念模型還需注重邏輯性，數學模型還需注重概括性等。在具體的課堂評價過程中，還可以借助表現性評價理論、solo 分類理論和PTA 評價量表，讓建模教學的評價更加完善，促進教師建模教學水平和學生建模能力的提升。