結合生物模型構建與大概念教學提升學生學科素養的實踐研究

摘 要：生物學是自然科學中的一門基礎學科，是研究生命現象和生命活動規律的科學。初中階段，生物課程注重探究與實踐，需要學生以生物知識為載體，對生活現象進行研究和分析，進而鍛煉思維意識。對于初中生物教學來說，建模思想的滲透不僅能夠深化學生對知識的理解，還有助于實現大概念教學，提高教學質量。文章對生物模型構建與大概念教學展開實踐研究，旨在提升學生生物學核心素養。

關鍵詞：模型構建；學科素養；大概念教學

作者簡介：孫輝（1978—），女，山東省淄博市張店區第七中學。

《義務教育生物學課程標準（2022年版）》明確指出，要強化課程綜合性和實踐性，推動育人方式變革，著力發展學生核心素養。義務教育生物學科核心素養包括生命觀念、科學思維、探究實踐和態度責任四個方面，它們之間有著非常密切的聯系，是科學課程育人價值的集中體現，為全民科學素質的提升和科技創新后備人才的培養提供了具體的、可操作的目標。因此，教師需要積極研究和創新，以克服當前所面臨的教學困難。生物模型能夠將抽象而繁雜的生物知識點進行可視化呈現，同時也能增加課堂的趣味性，對學生的學習有促進作用。本文以生物模型為切入點，探討用大概念教學實現學生核心素養培育的策略。

一、相關概念及定義

（一）什么是建模

建模是一種描述對象的方法，旨在幫助人們理解和認識對象。模型可以是定性或定量的，建模的主要目的是將抽象的概念具體化和可視化。建模，顧名思義，就是模型的構建過程，它需要結合特定領域的知識，并依賴于創新能力和嚴謹的思維。在新課標中，能夠構建生物模型是學生素養能力的一種表現，具有重要意義。

（二）什么是大概念教學

新課標背景下，大概念教學強調通過大概念來組織課程內容，倡導“少而精”的教學理念。大概念能作為構建課程框架的核心觀念，是理解一門特定科學學科所必需的基本思想。大概念教學旨在讓學生更輕松地學習。在面對復雜的生物學知識時，學生需要理解許多知識概念，可能會產生混淆和困惑，而通過采用大概念教學，構建以大概念為基礎的知識框架，學生能夠全面、科學地進行學習，促進自身能力進一步發展［1］。

二、當前初中生物模型構建與大概念教學所面臨的困境

（一）模型構建的挑戰

1.教學資源不足

生物模型構建并非一項輕松的任務。通常情況下，學生難以獨自構建完整的生物模型，甚至對于教師來說，構建生物模型也頗具挑戰。而教學資源的不足則會進一步提高模型構建的難度。如果不對教學資源進行豐富和優化，學生的模型學習效率將受到明顯的制約，從而對他們的學習造成負面影響。

2.缺乏模型思維

構建全面的生物模型需要多方面的能力，其中，創新思維和創新能力至關重要。因為模型的建立實際上是一個創新的過程，它需要以模型作為知識的載體。然而，初中生還沒能充分發展創新思維，難以全面掌握抽象的建模思維，這常常會限制他們的思路和學習過程，影響他們的學習體驗，不利于生物模型構建。

（二）大概念教學的阻礙

1.總結能力不到位

根據新課標要求，生物大概念需要在實際教學中進行總結提煉，我們可以將其理解為多個生物知識點經過整合后生成的綜合概念。要實現這一目標，學生一是要對知識內容有較深的理解，二是要具備較強的總結能力。但是在初中階段，學生的反思和總結能力仍有待提高。

2.學習模式不合理

在傳統生物教學中，學生在課堂上處于被動學習的狀態，缺乏參與課堂教學的主動性和積極性，學習效率難以提升，甚至出現事半功倍的情況。為改進此類學習模式，教師必須樹立“以學生為中心”的教學理念，凸顯學生的主體地位，盡量滿足學生的學習需求，從而使學生能夠全身心投入學習。

三、如何利用基于生物模型構建的大概念教學提升學生學科素養

初中生物知識的模型構建以提升學生的學科素養為目標，所以教師必須鼓勵學生積極參與其中。首先，教師要讓學生深入思考知識點；其次，要用整體概念引入，使學生學習更具實質性，以激發學生的學習能力。下文探討利用基于生物模型構建的大概念教學提升學生學科素養的方法，旨在引導學生深入思考和分析，有針對性地進行學習，逐步提升學生的生物學科素養。

（一）基于知識內容，強化基礎能力

無論何種模型的構建，都必須以知識內容為基礎，只有這樣，構建的模型才具有實際意義，課堂教學才能夠發揮出應有的作用。當學生對知識點有深刻理解時，他們將能夠利用自己所構建的生物模型在學習中收獲更多。因此，在以生物模型構建為主要內容的生物教學中，教師應依托基礎生物知識，鞏固學生的知識基礎，讓學生更充分地理解生物模型的內涵，以此促進學生核心素養提升［2］。

例如，“人體內物質的運輸”這一章前三節分別介紹了血液、血管和心臟，教師可以將這些要素的聯系類比成一個物流運輸系統，將血液視為運輸工具，血管視為運輸通道，心臟視為運輸動力。教師要結合這些知識內容，鼓勵學生一步步構建血液循環模型，深入了解模型每一部分的構成及功能，以鞏固他們的基礎知識。

（二）基于模型分析，提高學習能力

模型是學生研究生物知識的有效工具，借助模型進行學習，可以讓知識更為直觀，也可以活躍課堂氛圍，進一步提高學習效率。因此，在實際教學中，教師可以將模型構建與概念教學相結合，讓學生依托構建的生物模型來思考知識概念，并結合模型構建的思路進行分析。

例如，在教學“綠色植物的呼吸作用”這一知識點時，根據教材的描述，呼吸作用就是細胞利用氧氣，將有機物分解成二氧化碳和水，并將儲存在有機物中的能量釋放出來，供給生命活動需要的過程。基于學生核心素養的培養，結合生物模型構建和概念教學，教師需要整合相關模型和概念。比如，“有機物+氧氣→二氧化碳+水+能量”這一式子可以視為一個簡單的模型，教師可以讓學生借助這一模型來理解呼吸作用的概念，進一步提高他們的綜合能力。又如，在學習“了解生物圈”這一章的知識時，學生可以了解到生物圈是最大的生態系統。該章節的重點是生物與環境的關系以及由此構成的生態系統，為了提高學生的學科素養，教師可以展示一些小型生態系統，并將其作為本節課的生態系統模型，從而引導學生有針對性地進行分析和反思，逐步加深他們對知識內容的理解，培養他們的學科核心素養。

（三）基于模型呈現，提高實踐能力

實踐性學習是學生理解知識點的重要前提。通常情況下，學生只有積極參與實踐性學習，才能深入理解知識內容。學生參與模型構建的過程實際上就是實踐性學習，他們可以根據自己對知識點的理解，構建相關的生物模型，從而激發自身的能力。在這個過程中，學生的綜合能力將得到全面提升，為后續學習奠定基礎。

例如，在學習“綠色植物與生物圈的水循環”這一章節時，學生能了解到，水是生命之源，地球上的生命離不開水，沒有水就不會有生命存在，雖然水不是“取之不盡，用之不竭”的，但是它是在水循環中形成的一種動態資源，具有循環性和可再生性。本章節的學習重點是綠色植物與生物圈的水循環的聯系，對于相關生物模型的構建，教師可以首先讓學生了解植物如何吸收水，以及如何將水釋放到大氣中。然后，教師可以引出蒸騰作用的知識點，引導學生根據他們對水循環的理解，構建相關模型，并用所學知識來解釋模型，從而深化學生對知識內容的理解，鍛煉他們的實踐能力。

（四）基于概念探究，培養思考能力

在課堂上，學生常常會遇到各種問題，這是不可避免的。如果教師忽略這些問題，很可能會打擊學生的學習信心，而如果教師能夠合理應對這些問題，它們就可以成為有價值的學習資源，能鍛煉學生的探究和思考能力，從而激發學生的學習潛力。因此，在生物教學中，教師可以基于生物知識概念，引導學生進行實質性的探究和思考，逐步解決問題，從問題探究中獲取豐富的知識。

例如，“綠色植物與生物圈中的碳——氧平衡”這一章包含兩個小節，分別是“光合作用吸收二氧化碳釋放氧氣”和“綠色植物的呼吸作用”。在進行這一章的大概念教學時，教師可以先提出關鍵概念，如光合作用實際上是綠色植物通過葉綠體，利用光能、二氧化碳和水合成儲存能量的有機物，并釋放氧氣的過程；同時展示光合作用的方程式，以更好地呈現這一概念。然后，教師可以引導學生結合光合作用模型提出問題。學生可能會提出問題：光合作用的實質是什么？二氧化碳是光合作用必要的原料嗎？教師可選取有意義的問題，帶領學生深入分析和探討，讓學生經歷概念的生成過程，從而提升學生的核心素養。

四、在生物模型構建與大概念教學中需要注意的問題

（一）注意教學的靈活性

課堂教學容易受到外界因素的影響，尤其是對學生而言，外界干擾可能會分散他們的注意力，降低他們的學習效率。因此，教師應注意教學的靈活性，根據實際情況選擇適當的教學方式，以保持學生的學習狀態，使他們能更有效地參與學習，促進他們的綜合素養能力的提升。

（二）注意學生的自主性

教師需要重點研究如何提高學生的自主學習能力，特別是在生物模型構建方面，學生如果缺乏自主思考能力，就難以理解知識內容，浪費探究時間。因此，教師應注重提升學生的自主性，采用鼓勵和引導的方法，使學生更積極地參與課堂學習，提高學習效率。

（三）注意課堂的趣味性

興趣是重要的學習動力源泉，具有濃厚學習興趣的學生通常會積極參與課堂學習，實現高效學習。因此，教師應注重課堂教學的趣味性，采用生動有趣的教學方式，提升學生的學習體驗，提高學生的學習效率，激發學生對生物課程的學習興趣。

總之，面對結合生物模型構建與大概念教學提高學生學科素養的教學實踐，教師需要摒棄舊有的教學理念，擺脫固有的教學認知，樹立與時俱進的新型教育理念，并結合學生的個性特點和學習需求，進行整體性、靈活性的創新設計，盡可能滿足每一個學生的學習需求，讓學生的學習更加高效。本文闡述了相關概念，分析了影響教學實施的因素，總結了課堂教學出現的問題，并在此基礎上探討了相關的教學方法，期望能夠進一步提高學生的學習效率，促進初中生生物學科素養提升。

［參考文獻］

鄭喜芳.初中生物“模型和建?！币龑疃葘W習［J］.亞太教育，2022（15）：119-121.

陳潤華.基于核心素養的初中生物教學策略［C］//廊坊市應用經濟學會.對接京津：新的時代 基礎教育論文集.廊坊：廊坊市應用經濟學會，2022：2223-2225.