模型與建模在生物教學(xué)中的應(yīng)用

朱穎

【摘? 要】在新課改背景下，要求高中階段教學(xué)活動不僅要傳授更豐富的學(xué)科理論，更要指引學(xué)生靈活掌握學(xué)習(xí)的方法和技巧。從一定程度上來說，在高中階段的生物教學(xué)中，對學(xué)生生命觀念、科學(xué)思維、探究意識和社會責(zé)任的培養(yǎng)是必不可少的，也是教學(xué)工作的終極目標(biāo)和追求。在這樣的大環(huán)境之中，必須依靠對學(xué)生思維的培養(yǎng)來建立教學(xué)基礎(chǔ)，這也就決定了加強(qiáng)對學(xué)生科學(xué)思維的培養(yǎng)在生物教學(xué)中發(fā)揮了重要作用，而隨著模型和構(gòu)建這種科學(xué)思維的不斷研究，更在考慮人才培養(yǎng)需求的基礎(chǔ)上提出了SNP教學(xué)理念，旨在幫助學(xué)生更好地在有限的時間內(nèi)完成深層次的探究學(xué)習(xí)，在師生的共同努力下構(gòu)建更加系統(tǒng)完整的學(xué)科教學(xué)體系。基于此，本文就從加強(qiáng)模型與建模教學(xué)的意義、高中生物課堂上開展模型與建模SNP教學(xué)實踐的舉措兩個層面展開論述。

【關(guān)鍵詞】高中生物；建模能力；思維培養(yǎng)；SNP教學(xué)

在高中階段的教學(xué)活動中，僅僅依靠課堂上的知識講解是無法滿足學(xué)生長遠(yuǎn)發(fā)展的需求的，還需要通過對學(xué)生學(xué)科思維的培養(yǎng)幫助其找到更多學(xué)習(xí)的方法和技巧，指引學(xué)生有的放矢地完成現(xiàn)階段的學(xué)習(xí)任務(wù)。生物模型從一定層面來說是完成實物仿制的一個過程，它能夠借助更加直觀、形象的方式表現(xiàn)出生命體活動的整個過程，使得生物學(xué)概念更加清晰地在學(xué)生腦海中留下印象。在當(dāng)前的高中生物教學(xué)活動中，幫助學(xué)生對建模學(xué)習(xí)產(chǎn)生深刻的認(rèn)知，能夠使得學(xué)習(xí)過程化繁為簡、化難為易，更好地闡明各個知識點及生物概念之間的內(nèi)在聯(lián)系。而SNP在建模教學(xué)中又被稱為科學(xué)協(xié)商教學(xué)法，能夠完成科學(xué)建模和科學(xué)論證的整合，指引師生群體根據(jù)大概念的本質(zhì)完成問題的探究，運(yùn)用已有的知識完成模型的構(gòu)建，方便學(xué)生快速、直觀地理解更多生物學(xué)現(xiàn)象和原理，帶給學(xué)生更深刻的學(xué)習(xí)感受和體驗。結(jié)合這種教學(xué)模式能夠幫助學(xué)生更好地理解生物學(xué)習(xí)的本質(zhì)和內(nèi)涵，強(qiáng)化大學(xué)生科學(xué)思維的培養(yǎng)，推動學(xué)科教學(xué)質(zhì)量的提高，確保高中生物教學(xué)獲得持續(xù)健康的發(fā)展。

一、模型與建模教學(xué)在高中生物教學(xué)中的意義

（一）能有效促進(jìn)學(xué)生認(rèn)知水平的發(fā)展

在皮亞杰的認(rèn)知理論中認(rèn)為學(xué)習(xí)的過程是建立圖式的過程，這能夠幫助學(xué)生在腦海中對知識完成有機(jī)的整合，自主完成學(xué)習(xí)模型的構(gòu)建，指引學(xué)生快速認(rèn)識新事物，把握新事物發(fā)展的規(guī)律和本質(zhì)。在生物課程的學(xué)習(xí)中，建模的過程就是完成圖式建立的過程，更好地切合了皮亞杰的認(rèn)知理論，能夠更好地順應(yīng)學(xué)生的認(rèn)知水平，指引其在相應(yīng)的圖式中不斷獲取學(xué)科知識，找到學(xué)習(xí)的正確切入口，理清學(xué)習(xí)的目標(biāo)和方向，還能促進(jìn)學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)的完善。在高中生物課堂上指引學(xué)生對模型和建模產(chǎn)生更深刻的認(rèn)知能夠使學(xué)生完成從系統(tǒng)學(xué)習(xí)向抽象學(xué)習(xí)的過渡，實現(xiàn)對抽象假設(shè)或命題的邏輯轉(zhuǎn)換，幫助學(xué)生在更加活躍的思維中加快對知識的理解和記憶，靈活把握課程學(xué)習(xí)的中難點，明確學(xué)習(xí)的目標(biāo)和方向，在學(xué)生具備深入發(fā)展的認(rèn)知條件之下也為教學(xué)工作的順利開展奠定了堅實基礎(chǔ)。

（二）有助于學(xué)科綜合能力的培養(yǎng)

在高中階段的學(xué)習(xí)活動中，學(xué)生不僅要靈活掌握學(xué)科知識，更重要的是具備自主學(xué)習(xí)的能力，模型和建模教學(xué)有助于推動學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的提高，這是因為模型的建立本就是一個科學(xué)探究的過程。在這個過程中，可以充分發(fā)揮學(xué)生主觀能動性的學(xué)習(xí)，又能引導(dǎo)學(xué)生自主收集更多與生物科學(xué)相關(guān)的素材，帶領(lǐng)及置身于探索科學(xué)現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)科學(xué)規(guī)律的學(xué)習(xí)活動中，幫助其更深刻地認(rèn)識到模型建立的本質(zhì)就是從模型背后找出其中蘊(yùn)含的科學(xué)規(guī)律和哲理，確保自身在不斷的建模實踐中樹立科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，誠實的學(xué)習(xí)態(tài)度，這不僅有利于對學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)的培育，也是學(xué)生人文素養(yǎng)提升的重要途徑，更在一定程度上促進(jìn)了學(xué)生綜合素質(zhì)的穩(wěn)步發(fā)展，激活了學(xué)生對生物課程學(xué)習(xí)的興趣和熱情，為教學(xué)工作的長遠(yuǎn)發(fā)展提供了正確的發(fā)展路徑。

（三）有利于快速消化重難點知識

在高中階段學(xué)習(xí)活動中，由于學(xué)生面臨著重要的學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)折期，這一時期的學(xué)習(xí)內(nèi)容也會變得更加復(fù)雜，難度也在原有的基礎(chǔ)上得到了相應(yīng)的提升。在生物課程的教學(xué)工作中，通過對學(xué)生模型意識和建模能力的培養(yǎng)能夠使復(fù)雜的問題簡單化，使抽象的事物形象化，幫助學(xué)生快速抓住事物的本質(zhì)特征和生命的內(nèi)在規(guī)律。而且在建模的過程中，學(xué)生還能快速明確學(xué)習(xí)的重難點，找準(zhǔn)學(xué)習(xí)的突破口，并在自主學(xué)習(xí)和合作探究中掌握更豐富的學(xué)科理論，使得自身的學(xué)習(xí)思維和學(xué)習(xí)方法得到鍛煉，最終取得良好的學(xué)習(xí)效果，促進(jìn)學(xué)生學(xué)科成績的穩(wěn)步提升。

二、高中生物課堂上開展模型與建模SNP教學(xué)實踐策略

（一）培養(yǎng)建模意識，提高問題解決能力

在高中階段生物課程的學(xué)習(xí)中，由于一些知識相對比較晦澀難懂，僅僅依靠口頭講解很難幫助學(xué)生準(zhǔn)確理解，并在腦海中留下深刻印象，為了解決現(xiàn)有的教學(xué)弊端，教師要在課堂上著重培養(yǎng)學(xué)生的建模意識，引導(dǎo)其運(yùn)用熟練的模型去完成各類知識點的學(xué)習(xí)，或是根據(jù)題目中提供的條件主動完成模型的構(gòu)建，進(jìn)而幫助學(xué)生樹立自主提出問題、分析問題、解決問題的意識，確保學(xué)生在現(xiàn)階段的學(xué)習(xí)活動中對生物課程產(chǎn)生更深刻的認(rèn)知，奠定堅實的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)。例如，在開展高中生物《光合作用的原理和應(yīng)用》一課的教學(xué)活動時，為了幫助學(xué)生在這節(jié)課的學(xué)習(xí)中深入思考“二氧化碳從一個葉肉細(xì)胞的線粒體基質(zhì)中擴(kuò)散出來進(jìn)入同一個葉肉細(xì)胞的葉綠體中共穿過幾層膜”這一問題，教師可以引導(dǎo)學(xué)生借助模型構(gòu)建的方法來進(jìn)行全方位的分析，并留出足夠的時間引導(dǎo)學(xué)生在課堂上完成模型圖的繪制。具體來說，針對這個問題的建模方法，首先要明確模型構(gòu)建中的主要因素，剔除一些非必要的因素，明確一個植物細(xì)胞線粒體和葉綠體是模型構(gòu)建的主要構(gòu)成因素，接下來，再將提取到的因素進(jìn)行分析和綜合，不同的生物膜用不同粗細(xì)的線條進(jìn)行表示，最后研究各個因素之間的關(guān)系，并在此基礎(chǔ)上完成模型的繪制，建立出模型主要包含并直觀展示同一個細(xì)胞中的線粒體和葉綠體。學(xué)生在樹立建模意識的過程中就能根據(jù)自己的知識基礎(chǔ)完成建模方案的制定，并從模型中得出二氧化碳需要穿過四層膜，這樣一來學(xué)生通過對問題的理解，就能構(gòu)建更加完整的模型，并得出準(zhǔn)確的答案，最終使得學(xué)生完成知識體系的構(gòu)建，在建模流程的思考中理清學(xué)習(xí)思路，堅定學(xué)習(xí)的目標(biāo)和方向，使得學(xué)生能夠充分發(fā)揮主觀能動性的優(yōu)勢完成現(xiàn)階段的學(xué)習(xí)任務(wù)，最終順利打開生物課程學(xué)習(xí)的大門。

（二）自主構(gòu)建模型，提高實踐操作能力

在以往的高中生物教學(xué)中，大多數(shù)教師只注重為學(xué)生傳授相關(guān)的概念、原理和定義，忽略了對學(xué)生動手操作能力的培養(yǎng)，難以給予學(xué)生強(qiáng)烈的視覺沖擊，阻礙了學(xué)生綜合能力的提升。為了有效改變教學(xué)現(xiàn)狀，教師要在把握生物課程特點的基礎(chǔ)上改變教學(xué)模式，留出足夠的時間引導(dǎo)學(xué)生完成生物模型的構(gòu)建，倡導(dǎo)以小組合作的方式完成探究學(xué)習(xí)，把握建模學(xué)習(xí)的本質(zhì)，在這個過程中推動學(xué)生實踐能力的提升，確保教學(xué)工作達(dá)到培育學(xué)生核心素養(yǎng)的目標(biāo)。例如，在開展高中生物《細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)》一課的教學(xué)工作時，大多數(shù)教師在開展這節(jié)課程知識點的講解時往往只能用圖片、動畫等形式完成展示，學(xué)生很難在這種教學(xué)模式的支撐下獲取更直觀的認(rèn)知，也無法深入獲取各類考點。在這種單一的教學(xué)方法影響之下，學(xué)生只能大致地對細(xì)胞壁、細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)產(chǎn)生表面的理解，很難對其產(chǎn)生的原因、基本的特點有深刻的理解。在課堂上，教師要準(zhǔn)確完成教學(xué)時間的劃分，首先留出足夠的時間為學(xué)生講解這節(jié)課程中涉及到的理論知識，幫助其對細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)產(chǎn)生大致的了解，使得廣大學(xué)生群體能夠集中注意力聽講，對這節(jié)課程的內(nèi)容產(chǎn)生深刻記憶，為后續(xù)建模學(xué)習(xí)打下堅實基礎(chǔ)。在這之后，教師要引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)自己的知識基礎(chǔ)、認(rèn)知水平、學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新意識完成學(xué)習(xí)小組的劃分，使得一些能力相對比較強(qiáng)的學(xué)生帶領(lǐng)一些積極性低的學(xué)生完成探究學(xué)習(xí)，在建模的過程中完成學(xué)習(xí)思維的碰撞。而且，教師還要引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)日常生活中常見的物體完成模型搭建，以小組為單位完成學(xué)習(xí)成果的展現(xiàn)，更好地評析學(xué)生的學(xué)習(xí)表現(xiàn)，并及時指出學(xué)生在學(xué)習(xí)活動中存在的不足，引導(dǎo)其快速改正，找到適合自己的學(xué)習(xí)方法。借助一些常見的橡皮泥，就可以讓細(xì)胞的結(jié)構(gòu)、細(xì)胞器的結(jié)構(gòu)更直觀地呈現(xiàn)出來，還可以指導(dǎo)學(xué)生主動構(gòu)建立體化的模型，對知識點形成全方位的記憶。在主動構(gòu)建模型的過程中，就能使得學(xué)生有更多機(jī)會和平臺完成學(xué)科知識體系的構(gòu)建，在建模活動中考查學(xué)生對理論知識的掌握情況，指引學(xué)生養(yǎng)成自主反思的好習(xí)慣，最大程度挖掘?qū)W生的動手潛能，推動高中生物教學(xué)獲得長遠(yuǎn)的發(fā)展。

（三）拓展建模平臺，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力

建模實際上就是完成模型的構(gòu)造，但是相對來說，這項學(xué)習(xí)活動在各門學(xué)科中的難度都相對比較大，也是容易培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的活動之一，在建模的過程中，能夠完成對學(xué)生想象力、創(chuàng)造力的培養(yǎng)，使得其具備更廣泛的思維空間，更加直觀地反映學(xué)生的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力，滿足學(xué)生多元化的學(xué)習(xí)需求。而且，教師還要指引學(xué)生完成從課內(nèi)學(xué)習(xí)到課外學(xué)習(xí)的拓展延伸，自主完成學(xué)習(xí)資料的收集，并且以線下實踐或網(wǎng)絡(luò)建模的方式完成深層次的探究，總結(jié)更豐富的學(xué)習(xí)經(jīng)驗，推動學(xué)生綜合素質(zhì)的穩(wěn)步提升。例如，在開展高中生物《種群的特征》一課的教學(xué)活動時，在建模工作開展的過程中，教師要為學(xué)生創(chuàng)設(shè)相關(guān)的生活情境，引導(dǎo)學(xué)生圍繞日常生活中的問題展開深層次的思考，根據(jù)建模內(nèi)容完成問題情境的創(chuàng)設(shè)，在這個環(huán)節(jié)，適當(dāng)?shù)貫閷W(xué)生安排相應(yīng)的辯論及討論交流活動，更好地激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維，為學(xué)生完成動手操作提供重要的機(jī)會和平臺。之后要引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)種群的特點和種群發(fā)展的規(guī)律性條件完成模型的搭建，在這個過程中，幫助學(xué)生更好地理解生物圈的本質(zhì)和內(nèi)涵，引導(dǎo)學(xué)生靈活運(yùn)用課堂所學(xué)解釋生活現(xiàn)象，解決生活問題。這樣一來就能更好地在建模活動中使得學(xué)生完成自主探索，強(qiáng)化對其求異思維的培養(yǎng)，推動高中生物教學(xué)獲得深層次的發(fā)展。

總而言之，在當(dāng)前的高中生物教學(xué)中，傳統(tǒng)的教學(xué)模式已經(jīng)無法滿足學(xué)生長遠(yuǎn)發(fā)展的需求，加快教學(xué)模式的改革已成為了廣大教育工作者的共同追求。在這樣的大環(huán)境之中，教育工作者要樹立與時俱進(jìn)的意識，加強(qiáng)對生物課程特點的研究，在把握學(xué)生身心發(fā)展規(guī)律的基礎(chǔ)上注重對學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)。為此，教師就要在現(xiàn)有的教學(xué)活動中，有計劃、有目的、有意識地強(qiáng)化對學(xué)生建模意識和建模能力的培養(yǎng)，在長遠(yuǎn)的教學(xué)工作中組織學(xué)生完成建模的SNP實踐任務(wù)，使得學(xué)生能夠在這其中提高自身的動手操作能力和創(chuàng)造，為培養(yǎng)創(chuàng)新型及復(fù)合型人才提供重要的舞臺。

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