高中生物模型建構教學思考與實踐

丁海華

新課標提出核心素養的培育要求，強調教師應充分發揮生物學科育人價值，以培養學生生物核心素養為目標，制定生物課程育人計劃。核心素養背景下傳統生物教學方式已然無法滿足教育教學基本需求。模型建構教學是一種帶領學生經歷模型建構過程，并實現教育教學的課堂育人模式。與以往的教學形式相比，模型建構過程更有助于發展高中生創新思維和實踐能力，也能在某種程度上強化課堂育人效率和質量。為此在核心素養背景下，將模型建構教學融到高中生物課堂勢在必行。

一、高中生物模型建構教學價值

在高中生物課堂中模型建構教學方法是其中重要組成部分。模型建構可將復雜、煩瑣的知識內容進行直觀化、簡單化處理，有助于提升學生思維水平、創新意識等多項能力。具體而言，關于高中生物模型建構教學價值，具體包括以下幾個方面：

（一）提升思維水平與學習興趣

受到高考壓力影響，傳統的高中生物教學多以灌輸式教育為主，即教師講、學生聽。雖然此方式也在某種程度上可提升高中生的學科成績，但卻忽略了學生核心素養水平的培養。核心素養更檢驗學生綜合學習能力，而模型建構教學與傳統育人方法存在較大差異。本質意義上模型建構過程可帶領學生參與到發現、分析和解決問題的過程中，有助于驅動其完成科學探究，并逐步實現科學思維的培育目標。同時，相較于單一的教學方法，模型建構教學涉及多個環節，帶有較強的趣味性特征。將模型建構教學融入到高中生物課堂，可在吸引學生注意力，調動其學習興趣的基礎上，向學生提供更多思維拓展空間，也能創造出諸多實踐機會，為培養學生科學探究意識奠定基礎。

（二）強化概念理解與信息處理能力

在生物課程的學習中，概念是學生判斷并推理生物現象的核心所在，也是學生把握生物規律的重要基礎。但基于高中生物知識特點來看，帶有較強的抽象化特征，并且高中生物概念內容較多，易引起學生出現理解困難。結合模型的多種類型來看，包括概念模型內容，基于此模型開展生物概念知識的講解，可加深學生對生物概念的認知，更能豐富其認知儲備，為推進學生在生物領域的發展奠定基礎。除此之外，在模型構建的過程中，學生需要經歷收集和處理信息的過程，面對大量的信息，學生需要準確區分并了解不同信息的作用和意義，此過程也在某種程度上鍛煉高中生信息處理能力，達到拓展其學習視野、強化學生核心素養水平的目的。

（三）培養創新與建模能力

模型建構過程大多需要經歷多個階段，包括動手實踐、交流互動、評價改進和自主實踐等，這些過程均有助于培養高中生的科學精神，增強其創新和實踐能力。同時，模型建構并非一蹴而就，學生需要在形成建模思維基礎上，把握建模技巧，即掌握建模中需具備的知識、理論和技能，最終完成模型的建立。此期間也在無形之中提升學生的建模思維和水平，提升其解決問題的能力，為推進學生在生物領域的發展奠定基礎。

二、基于核心素養的高中生物模型建構教學策略

新課標背景下提出培養高中生核心素養的相關要求，傳統教學方式已然無法滿足高中生學習需要，如何以發展高中生核心素養為基本準則制定生物課程教學計劃，已然成為每位教師亟待思考并解決的問題。結合上述研究不難發現，模型的建構符合生物研究特征，可直觀化展現生物課程內容，并且模型分為多種類型，可逐一對應不同的生物知識點，在增強高中生生物學習能力的同時，為提升其學科核心素養奠定基礎?；诖?，以下立足核心素養視角，制定關于生物模型建構教學的實施方法。

（一）構建概念模型，引導思維發展

所謂概念模型，即學習過程中學習者通過逐步探索、認知，在理解過程中對概念有著具體理解、對其相關內容有著相對完善認知的輔助方式。概念相對抽象，且學習者的理解能力、方式有所差異，因此對概念的理解往往有著不同的認知，但需要注意的是雖然過程存在差異，但結果應是相同的，即學習者能夠通過自己的方式了解知識、掌握概念。從教師角度展開分析，概念對于學生而言較為抽象，尤其是初次接觸相關知識的學生。生物知識中的概念較為多樣并且存在變化，同一概念往往在不同領域有著完全不同的應用方式。從這一角度而言，教師若想引導學生實現有效學習，還需使學生在學習過程中完善理解概念、靈活運用概念。因此，教師需結合學生的實際學習需求，立足于教材對概念進行解構，將其從知識結構的角度進行拆分，通過適當具象化的方式構建模型，引導學生在抽象——具象——抽象的學習過程中實現有效理解。

如以“體液調節與神經調節之間的關系”的教學過程為例，該內容中抽象概念相對較多，教師首先講授相關概念，并且在此過程中引導學生展開理解。為幫助學生理解，教師可展示血糖調節的過程，并且引導學生從具象角度構建生物概念模型，即人體中血糖調節的過程，該過程中人體各個結構所產生的作用。在學生學習此類知識后，教師可適當加入情境內容，即從個人生活角度分析如何實現健康生活，即從血糖調節的角度分析人體飲食、生活習慣是否會對血糖調節產生影響，若想避免影響，應該如何實現對生活習慣、飲食習慣的調整。教師可將相關內容從圖示的角度展開引導，并且鼓勵學生通過制作圖示的方式（如思維導圖）分析過程，具象化呈現思維邏輯，形成更為客觀、清晰的學習思路。從生物教學的角度分析，生物學科中的相關知識雖然較為抽象，學生理解有著一定的難度，但隨著教師的引導，學生得以逐漸“抽絲剝繭”般地進行學習，更能夠在學習過程中逐漸掌握概念。教師應該重視學生在學習過程中的表現，在思路方面引導學生自由思考，形成開放的思想意識，不限制學生的學習方式與思路發散方向，給予學生更為開放的學習空間。這種基于情境將生物知識延伸至生活的方式不僅能使學生將生物知識與生活、與個人結合，更為學生將知識有效應用提供空間，鼓勵其在學習過程中解決生活實際問題，不僅能夠掌握知識，更基于現有知識、以往所學知識，使學生對生物知識有著更為深入地認識，并且在學習過程中加深興趣，為未來的發展打好基礎。

（二）形成物理模型，發展綜合學習能力

在高中生物教學中，由物理、概念和數學模型，形成生物模型教學體系，與數學和概念模型不同之處在于物理模型又分為兩種，分別為靜態和動態兩種模型。具體而言，在生物課堂中學生需要掌握一些靜態的知識內容，如染色體和光合作用概念等，此類知識對學生思維能力要求較高。也就是說僅通過強硬的背誦方式完成概念記憶，較容易導致學生出現理解問題，甚至引起思維僵化。這種情況下可帶領學生一同制作靜態物理模型，將原本抽象化的知識內容以模型的方式呈現。同時帶領學生經歷制作模型的過程，也能在某種程度上鍛煉其學習思維，達到增強記憶力的目的。

如以“生命活動的主要承擔者——蛋白質”一課教學為例，本課教學重點在于幫助學生掌握細胞中蛋白質的含量，了解構成蛋白質的主要元素，并形成對蛋白質、氨基酸結構的基本概念認知。在模型建構教學前，教師可以問題導學的形式引入本課標題，并詢問學生：“從實際生活的角度來看，為何每人每天需要攝入一定量的蛋白質？”由此驅動學生產生對蛋白質的思考，使其能夠形成對本課教學核心內容的初步認知。在學生進入思考狀態后，教師可組織學生分為不同小組，并提供構建蛋白質實物靜態模型的相關材料，同步展現氨基酸的結構圖片，組織學生結合圖片和相關材料，完成模型的建構。在建構完成后，組織學生從模型的角度出發，概述氨基酸和蛋白質之間的關系，由此引出人體對氨基酸的需求，使學生能夠形成對蛋白質全新的認識。為深化學生記憶，還可組織學生按照步驟拆解模型材料，并在重組和拆解中分析多種氨基酸搭配中，蛋白質結構是否產生變化，由此直觀展現蛋白質功能和結構的關系，為深化學生對生物知識的掌握奠定基礎。此方式不僅有助于提升高中生生物理解能力和思維水平，更能發展其生物觀念，為培養其生物核心素養奠定基礎。

（三）建構數學模型，解讀導向認知

從高中生物教學的內容展開分析，教學過程中教師可基于學科知識，嘗試從跨學科角度實現對模型的建構，并以此展開教學，引導學生發展。舉例分析，數學與生物學科之間的聯系較為密切，而這可作為教師基于模型建構展開教學的思路，通過數學思維嘗試建構生物模型，并由此展開教學，引導學生分析與思考。需要注意的是教師還需在教學過程中切實根據生物現象展開分析，由此實現教學設計，并且在模型的建構與引導過程中使學生能夠基于獨立思考，深入挖掘生物現象的內在本質，以此達成從數學角度、數量角度分析生物的相關知識，理解生命現象，并實現有效學習，掌握知識并且實現認知水平的提升。簡而言之，便是教師根據教學內容，并且在模型建構中實現對學生的引導，使其能夠通過思考認知生物知識，并吸收知識，最終加以融會貫通。

以實際教學案例展開分析，在“酶的特性”的教學過程中，教師應切實根據學生現狀展開引導，嘗試立足于學生角度分析“酶發生作用”的原理及其所包含的內容，即怎樣的條件適合酶發生作用，不同的酶在發生作用的過程中有著怎樣的差異，在“發揮作用”這一現象的達成過程中需要怎樣的條件。教師可將教學內容、教學活動的過程以“猜想-設計方案-實踐操作證明”的邏輯展開。當教學開始時，教師引導學生借助酶傳感器、數據采集器等設備實現引導，并且鼓勵學生大膽猜想，探索酶發生作用的因素。當學生嘗試根據猜想提出假設時，教師便可向學生介紹相關的器械與操作方式，引導學生根據自己的猜想設計方案。在這種情況下，學生能夠發現pH值、溫度是影響酶產生作用的條件，影響其活性，而教師的引導亦可從數學思維模型的建構角度實現，即在學生實踐嘗試的過程中，引導學生主動記錄數據并形成直觀的圖表，以此支撐思維模型的展開，從引導角度使學生主觀注意到數據變化帶來的現象變化，將學生的思維從觀察到的現象轉移到“數據變化”這一關鍵點上，根據猜想、假設與實踐，從實際的數據變化闡釋問題。這種方式還可應用至其他內容的學習中，如“光合作用的原理和應用”中，教師可基于數據，從光合作用在不同時間段曲線圖實現對學生的引導，從數據形成的圖示角度幫助學生了解相關信息，引導學生解讀圖示，即“為什么會出現變化”，從中揭示光合作用與呼吸作用的強度一致性與時間的關聯，進而從生物角度分析植物處于此環境中將會出現何種變化。由此，學生既能從實際信息中了解相關內容，更能在數學模型的建構中，即從數學角度進一步對生物知識進行深刻理解。

核心素養背景下，在高中生物課堂中引入模型建構教學，可在發展高中生創新、實踐等多項能力的同時，提升其核心素養水平。但模型建構教學的實施并非一蹴而就，如何凸顯模型建構教學價值，如何迎合核心素養下高中生物育人要求，成為每位教師亟待思考并解決的問題。教師需要在掌握模型建構含義基礎上，了解高中生物模型建構教學的類型。同時分析在高中生物課堂中實施建模教學的意義。最終以發展高中生核心素養為目的，將物理、概念、數學模型融合到高中生物教學活動中，為提升高中生綜合學習能力，助力學生在生物領域的長遠發展奠定基礎。