彩卡在高中生物建模教學中的研究與反思

宋華

摘 要 模型的教育意義需要通過“建構”來實現。在模型建構活動中，往往需要將復雜的事物進行簡化、抽象出其本質屬性；需要將抽象的概念具體化、形象化并身體力行，因此要借助與一些載體來表現模型，彩色卡紙（彩卡）作為一種創新型傳統教具，無疑是一種很好的建模材料，筆者在教學實踐過程中，對彩卡在模型建構中的運用進行了深刻的反思。

關鍵詞 高中生物 彩卡 模型建構 實踐與反思

中圖分類號 G633.91 文獻標識碼 B

在《普通高中生物課程標準（實驗）》中，明確將獲得生物學模型的基本知識作為課程目標之一，模型的教育意義需要通過“建構”來實現。高中生物學課程中的模型建構活動，其主要價值是讓學生通過嘗試建立模型，體驗建立模型中的思維過程，領悟模型方法，并獲得或鞏固有關生物學概念。彩色卡紙（彩卡）作為一種創新型傳統教具，無疑是一種很好的建構模型的教學材料。

1 彩卡建模教學研究

1.1 新教材中彩卡建模活動的研究

在教學實踐中，如制作“真核細胞三維結構模型”、“DNA雙螺旋結構模型”等物理模型，都可以使用彩卡直觀呈現微觀世界的生物結構，具有科學性、藝術性。在這類結構建模活動中，能激發學生的學習興趣，通過合作自主建構完成知識的學習，但這類模型建成后就不再發生變化，是“硬模型”。必修3中“建立血糖調節的模型”，則是先將難以直接觀察到的過程用彩卡形象化，再在此基礎上通過合作、分析、抽象出調節過程的規律，這需要更深層次的思維活動才能完成知識建模，因為這個模型是一個因條件的不同而結果不同的可變的概念模型，是“軟模型”。教師在教學過程中，通過認真地有創造性地備課，能挖掘出更多的知識點適合于學生建立出更多的“硬模型”和“軟模型”。做研究型教師，才能培養出會研究的學生。

1.2 彩卡建模的實踐研究

在兩次教學比賽中，以彩卡這個靈活的傳統教具來突破教學難點，對彩卡在建模教學實踐中的運用做了更進一步的研究。

實例1：建構ATP的合成與分解模型。

（1） 設計思路：自主學習+小組合作完成“ATP的合成與分解模型”的建構，分析清楚模型中能量的來源與去路問題是關鍵。

（2） 建模活動：

① 四人為1組，每人各拿一個卡片，如圖1所示。

② 拿“酶卡”的先出示，其他人根據已學知識出示卡片正確的一面，不許講話。

③ 出示完畢，才可以向大家說明出示該面卡的原因，交流分析有否出錯卡。

④ 輪流交換卡片，重復第2、3、4步驟。不斷修正自己建構模型中的錯誤之處。

⑤ 選一組學生在黑板上展示，其余組學生傾聽與糾錯。并利用所建模型分析、關鍵理解物質可循環利用，而能量不同等，體會ATP是“能量通貨”的本質原因。

實例2：建構能量流動模型。

（1） 設計思路：遵循由簡單到復雜的學習規律，從一條簡單的食物鏈入手分析各成分能量流動情況，從而建構出生態系統能量流動模型（抽象化）。再利用建構的生態系統能量流動模型歸納出能量流動的規律。

（2） 建模活動：建構草→兔→鷹能量流動模型。

材料：色彩卡紙1張、剪刀1把、彩筆1盒。

要求：① 小組合作先分析“草”中能量可能的幾個去向，并用不同色彩筆寫在彩卡不同區域，把彩卡按區域剪成相應的塊數(如輸入草內的總能量為1張整的綠色彩卡)。② 再依次完成對兔、鷹的能量流動分析。

第一營養級“草”的能流分析，如圖2所示。

第二營養級“兔”的能流分析：

通過捕食兔只獲得草的“傳給下一營養級的能量”。繼續對“兔”進行能量流動分析，如圖3所示。

第三營養級“鷹”的能流分析：

鷹只獲得兔的“傳給下一營養級的能量”。“鷹”能量流動分析結果如圖4所示。

因為鷹是最高營養級，因此沒有傳遞到下一個營養級的能量輸出。

根據以上分析，概括出生態系統能量流動模型（圖5）。

（3） 引導構建——能量金字塔。

利用彩卡所建模型，引導學生發現能量流動過程中“單向流動、逐級遞減”的特點（圖6）。

2 彩卡建模教學中的反思

2.1 有效性缺失

教師要注意不能把彩卡教具“玩具化”，也不能為了節省時間由教師代替學生來完成建模活動，使課堂教學偏離教學目標，失去了彩卡教具在建模教學中應該發揮的作用。

2.2 針對性不強

彩卡建模的選擇：

（1） 應根據教學實際需要，并針對教學的重難點。一方面是該用才用，別畫蛇添足；另一方面，則是要針對那些比較抽象的、學生不容易理解的內容來選用。

（2） 是結合學生實際情況。這是從因材施教的角度來說的，要從學生的知識水平、思維特點、興趣傾向、可能產生的學習障礙等方面來考慮，不一定都使用彩卡，如建立減數分裂中染色體變化模型時用橡皮泥就更好。

2.3 重細節，輕思維

在利用彩卡建構模型活動時，一是拘泥于無足輕重的細節像與不像上，背離了模型方法簡化、抽象出本質的要旨；二是弱化活動中必要的思維過程，以形成一個具體化的模型為唯一的目的追求，旨在通過形象化展示肉眼看不見的過程，但這不是根本目的，在形象化的基礎上再高度抽象出模型的本質，并運用所建構的模型解決實際問題才是關鍵。重細節輕思維往往使活動低幼化，達不到真正的教學目的。

2.4 重公開課，輕日常教學

有些教師公開課時才會想到用彩卡教具或建模進行教學設計，而平時的教學設計中往往被忽視。運用彩卡進行建模教學活動，不僅價廉物美而且能達到很好的教學效果，比起使用現代媒體更靈活、呈現的時間更長，而且教學的主動權操控在全體學生手中，更好地促進生生交流和師生交流，在交流學習中才能更好地發揮好學生的主體性和教師的主導性。

總之，教師不能忽視傳統教具在現代教學中同樣能發揮巨大的不可替代的作用，彩卡建模教學不僅要經常做，而且要創造性地做，做的有質量，在做中有概念的形成和理解，更要在做中體驗、思維和創造。要建構，更要在建構中實現行為與思維的統一，最終提高學生的科學素養。