淺談模型建構在高中生物學教學中的應用

尹虎軍

高中生物學教學中，有不少學生對各種概念、原理能倒背如流，但做題的時候卻不能將所學的知識轉化應用于具體問題當中。為什么會出現這種低效現象？怎樣才能使學生更加科學地建立起知識間的聯系、提高其分析和解決問題的能力呢？這一問題的出現主要與教學中模型和建構模型方法的教學缺失，導致學生缺乏建模思想有重要關系。因此，下面主要從生物教學中模型建構的角度，分析如何提高學生的有效性學習、應用知識的能力，從而打造高效課堂。

1 模型建構的必要性

模型建構體現了新課標要求，建模思想已經滲透在教材中?！镀胀ǜ咧猩镎n程標準（實驗）》明確要求：了解建立模型等科學方法及其在科學研究中的作用、培養學生的建模思想和建模能力，獲得生物學的基本事實、概念、原理、規律和模型等方面的基礎知識?？梢?，模型建構在生物教學中具有重要地位。不只我國高中生物教材將模型建構作為教學的課程目標，美國《國家科學教育標準》中也明確把模型和科學事實、概念、原理、理論列為科學主題的重點，并將構建、修改、分析、評價模型作為高中學生的基本科學探究能力?？梢?，模型構建也是與國際接軌的重要途徑。

2 高中生物模型建構教學的現狀

高中生物教學中，由于高考的導向作用和教學時間的限制，教師對模型建構的教學并沒有重視，課堂模型教學也僅僅是為了完成教材中特定內容的教學而設計的，缺乏對模型教學的深入發掘和研究，在具體的教學中也就缺失了對學生模型建構思維的培養。同時，由于很多學校教學資源不足，無法為師生提供充足的教學模具、材料和活動場所，加之有些教師的教學方法比較陳舊、缺乏研究和創新，所以當學生遇到一些實際的有關模型操作問題時，教師往往是紙上談兵，以理論解釋理論，無法滿足學生模型建構的實踐要求。這樣會導致高中生對抽象知識的理解不透徹，缺乏建模方法和建模思想，不能很好地建立起知識間的內在聯系，更不能準確地運用所學知識解決具體問題，因而影響課堂的教學質量和教學效率。

3 模型構建的過程及其在高中生物教材中的分布

3.1 模型構建的一般過程

人教版高中必修一教材中指出：模型是人們為了某種特定的目的而對認識對象所做的一種簡化的描述，這種描述可以是定性的、也可以是定量的；有的借助具體的實物或其他形象化的手段，有的則通過抽象的形式來表達。

高中生物教材中提到的模型有物理模型、概念模型和數學模型。關于模型建構的模式，國內一般認為分為：觀察現象——提出假設——實踐驗證——得出結論等程序。這與科學探究的過程也是極為吻合的。具體過程是：

① 鉆研模型，即觀察研究生物學原型；

② 模型假設，提出合理假設，去除原型內部非本質、次要的因素，探索原型內部的本質聯系；

③ 構建生物學模型；

④ 對模型進行檢驗和修正。

3.2 模型構建在高中生物教學中的分布

人教版新教材中共安排了4個物理模型建構，分別是：《必修1·分子與細胞》中“嘗試制作真核細胞的三維結構模型”；《必修2·遺傳與變異》中“模擬減數分裂過程中染色體的變化”和“制作DNA雙螺旋結構模型”；《必修3·穩態與環境》中“建立血糖調節的模型”。以上是教材中明確提出的模型構建，還有許多并沒有明確指出，但在相關的章節、練習或課外拓展中有涉及到。如學習了蛋白質這一節內容后，練習題中出現的概念圖（圖1）；數學模型建構體現在必修3建構種群增長的數學模型。這三大類模型之間有時候也可以相互聯系，比如減數分裂的物理模型可以上升為概念模型和數學模型，即通過觀察物理模型，總結出概念，然后找出染色體與DNA的變化規律，最后抽象為數學模型。

4 生物模型在提高學習能力方面的意義

4.1 模型構建教學有利于提高學生學習興趣，培養學習動機，從而提高注意力

興趣是最好的老師，模型教學可以讓每位學生發揮自己的想象，積極地參與到自制模型的活動中，激發學習興趣，培養學習動機，增強自我效能感，從而提高注意力。高中生物學課程中，學生首先接觸到的是不能用肉眼觀察到的分子與細胞。教師怎樣才能將這些抽象的內容直觀、形象、系統地展現給學生，讓學生感覺這是一個奇妙的、有趣的、可以認知的世界？生物模型的構建可以起到意想不到的效果。教師可以引導學生在學習了相關知識之后，通過思考與研究，以小組合作等方式利用合適的材料制作“動植物細胞的結構”等模型，然后在班級內進行展示、講解和討論，并汲取其他同學的建議，對模型進行再次改進，從而使學生加深對細胞的結構以及各結構功能的理解。同時，當自己的作品展現在同學面前，并得到大家認同和欣賞的時候，學生就會體驗到一定的成就感，從而對激發學習興趣、培養學習動機、提高學習效率起到積極作用。

4.2 模型構建教學有利于發揮學生的主體作用，提高學生的思維能力

中學生物學要求培養學生的生物學科學素養。因此，促進學生科學思維水平的發展也是生物學教學的主要任務。模型的建構可以使學生將所學的概念、原理、方法等理論知識有機地聯系起來，并通過進一步的綜合、分析和應用，最后建立模型，完成創新過程。在此過程中，學生的分析、比較、判斷、推理等思維能力得到綜合發展，增強了解決問題的能力，提高了學習效率。

4.3 模型構建教學有利于教師教學理念的更新

一方面，模型構建教學要求教師在設計教學活動時，必須充分挖掘和利用教材中可運用模型方法教學的內容，分析和解決相關生物學問題以提高教學效果；另一方面，模型構建教學可以有效的加強師生之間的互動，帶動學生發揮其主體作用，從而轉變傳統的教學模式，從真正意義上實現以學生為主體、教師為主導的新課程教學理念。

總之，運用模型和模型教學有助于學生直觀、形象、系統地學習和理解理論知識，有效建立知識間的內在聯系，解決生物學抽象問題；也有助于教師的專業成長和發展，提高教學質量，打造高效課堂。

參考文獻：

[1] 中華人民共和國教育部.《普通高中生物課程標準（實驗稿）》[S].北京：人民教育出版社，2003.

[2] 王琳.建模建出的精彩——建模思想在高中生物教學中的滲透[J].考試與評價，2012，（08）：62.

[3] 張四海.高中生物模型教學的研究進展[J].新課程研究，2010，3：21-22.

[4] 羅媛，胡萍.高中生物模型建構教學探析[J].西藏教育，2013，（07）：20-21.