高中生物“定向—建模—生成”生態課堂教學模式的詮釋*

“定向—建模—生成”是如東中學“人文性、生態型、數字化”辦學理念下，在新課程改革中形成的高中生物生態課堂教學模式。該模式以教學目標問題化進行定向；以課程中相關生物學概念、生物體結構、生命科學規律的模型建構為核心；以學科知識的內化生成為宗旨。追求模型建構中過程中潤物無聲的生物學素養生成，使生物學知識在學生內心活化生長，最終以原生態的方式相互交織，形成穩定的生物學知識體系。

1 “定向—建模—生成”模式的產生背景

1.1 從“死物”到“生物”的生態回歸

生物界瑰麗多姿千變萬化，一切都處在永恒的有規律的運動之中，中學生物課堂應該如實地反映自然界生機勃勃的面貌以及奧妙無窮的內在機理。然而傳統的課堂在分數和升學率牽制下，課堂教學演變為一種機械訓練，忽視了學生的生命靈動和個別差異，課堂學習對于大多數學生而言，無法從中體會到幸福和享受，只能承受負擔與折磨。以加強雙基為名死摳概念，為應付考試而呆讀死記，以精講多練為借口而“題海”泛濫，還有意猶未盡的“一言堂”，沒完沒了的“填鴨式”，大有將“生物課”演變為“死物課”的危險。

盧梭說過：教育必須順著自然——也就是順其天性而為，否則必然產生本性斷傷的結果。因此，我們的教學必須回歸到生態化的軌道上來，追求生態課堂的自然與和諧。關注每一個學生的生命狀態，不能只關注學生的學業成績，把學生培養成做題與考試的機器，要把人的發展作為關注的中心。接受教育不只是為了升學和謀生，更是為了人格的完整，提升每一個學生的精神品質，張揚每一個學生的個性風采，養成“獨立之精神，自由之思想”。中學生物課堂更應該回歸自然，以培養學生的終生學習能力為終極指向。只有在生態課堂上，生物學知識才會帶著生命的體溫，搏動著自然節律。由此，學生的發展追求才是自然的、和諧的、可持續的。

1.2 于“勞心”和“勞力”上辨證求索

陶行知先生說，世界上有四種人：一種是勞心的人；一種是勞力的人；一種是勞心兼勞力的人；一種是在勞力上勞心的人。那么，教師是哪一種呢？其實教師并不專屬哪一種，教師也可分為這四種。教而優則研，教而優則官，由此遠離教學一線，遠離學生和課堂，終日從教學理論到教學理論的，可算作第一種人；年復一年，拿著發黃的老教案，用著拿來主義課件，去面對年年不同的學生，這樣的只能算作第二種人；多數教師勞心兼勞力，當為第三種人；而能在勞力上勞心的，是那些能成為教育大家的人。

每年的“減數分裂”教學之后，總有不少學生搖頭嘆息，為看不懂細胞分裂圖、弄不清什么是同源染色體而苦惱；同時也會發現，總有幾個教師在一邊抱怨，“真的，講過N遍了！”講過N遍，學生還不懂，應該值得思考！講過N遍，是同樣的講法重復了N遍，還是每次用不同的方法教授了N遍呢？如果是前者，從來就不分析學生不懂的原因，也不去尋找突破難點的方法技巧，再多的重復也是徒勞，這就是勞力不勞心的結果。如果是后者，應該相信，以不同的方法處理同一個難點，每一次改進，弄懂的學生一定會多一點，這樣教學效率就會不斷提高，這就是在勞力上勞心結果。如嘗試著做模型，用橡皮泥做同源染色體模型，以此來演示減數分裂過程，將抽象的概念直觀表達出來。如果沒有橡皮泥，可以用不同顏色的毛線，沒有毛線還可用不同顏色的筆去畫一畫……教師可以示范著做，學生可以模仿著做。“一言堂”、“滿堂灌”教師雖勞力而常常無效，只有教學做合一時，很多問題才能自然而然地解決。因此，無論教師的教，還是學生的學，都必須“在勞力上勞心”。而“定向—建模—生成”就是以“做”模型為核心，適應生物學科特點一種教學模式。

2 “定向—建模—生成”模式的理論依據

2.1 教育生態學與生態課堂原理

教育生態學是將教育及其生態環境相聯系，并以其相互關系及其機理為研究對象的一門新興學科。教育生態系統分為宏觀生態和微觀生態，所謂“課堂生態系統”屬于其微觀生態的一部分，就是在一定的教學時空內，以課堂教學為中心的教師、學生和教學環境相互影響、相互作用的具有信息傳遞功能的統一體。生態課堂就是以生態的眼光、態度與方法來觀察、思考、分析課堂，以學生的可持續發展為重要目標。

課堂生態系統是一個開放的系統，不斷進行著輸入與輸出。但師生關系不能只是簡單的授予、接受的關系，任何一方都不把對方作為一種對象去控制去灌輸，而應當建立一種平等、民主、自由、寬容、鼓勵和幫助的“伙伴”關系。生態課堂要講究“留白”和“彈性”藝術。“留白”就是要留出時間給學生自主探究、討論、操作，教師的“講”要讓位給學生的學。教師要在課堂上給與學生充分思維的自主權，教師只是學生思維的領路人，真正具有價值的思考過程不能由教師代勞。讓學生擁有話語權，鼓勵學生突破現成答案，大膽質疑。能讓學生的創造性思維、創新能力得到培養，獨立個性得到發展。讓學生擁有探究權，凡是學生自己能學會的，就引導學生自己學習，凡是學生能動手操作的，盡量讓學生自己動手。讓學生參與、體驗、分享、整合、應用，親自經歷知識獲得的過程。

2.2 模型方法和模型建構的原理

模型是人們按照特定的科學研究目的，在一定的假設條件下，再現原型客體某種本質特征（如結構特性、功能、關系、過程等）的物質形式或思維形式的類似物。作為一種現代科學認識手段和思維方法，是科學認識過程中抽象化與具體化的辯證統一。建立模型的過程，是一個思維與行為相統一的過程，通過對科學模型的研究來推知客體的某種性能和規律，借助模型來獲取、拓展和深化對于客體的認識的方法，就是科學研究中常用的模型方法。

在現代生物學研究中經常使用模型方法，通過尋找變量之間的關系，構建模型，然后依據模型進行推導、計算，作出預測。DNA雙螺旋結構的發現過程就是一個非常典型的例子。模型方法在科學研究中具有重要作用，它在中學生物學課程中也有著重要的教育意義。我國課程標準很重視模型的教育意義：在課程目標部分對模型有了明確的要求，在具體內容標準和活動建議部分也列出了“嘗試建立真核細胞的模型”、“嘗試建立數學模型”、“制作DNA分子雙螺旋模型”等內容。在某種意義上，理解模型和進行模型建構活動是學生理解生物學的一把鑰匙。

高中生物學課程中，讓學生結合具體生物學內容，而進行的建立模型的活動，多數是在背景知識清晰的情況下進行的。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。模型的教育意義需要通過“建構”來實現：在模型建構活動中，往往需要進行觀察或實驗，需要進行歸納和演繹，需要運用已有知識進行假設、模擬、將復雜的事物進行簡化、抽象出其本質屬性，需要將頭腦中抽象的概念具體化、形象化并身體力行；通過親身參與這樣的活動，學生在探索思考中，可以體會到模型建構的方法，獲得成功的喜悅，提升認知水平。模型方法的精髓體現在建立模型的探索之中，不親身經歷其中的困惑與發現，很難領悟模型方法的要素與關鍵。模型建構不僅要做，而且要在做的過程中形成、理解概念，在做的過程中體驗、思維和創造。

2.3 陶行知“教學做合一”原理

陶行知先生認為，“教學做合一”是生活法，也是教育法。它的含義是教的方法根據學的方法，學的方法要根據做的方法。“事怎樣做便怎樣學，怎樣學便怎樣教。教而不做，不能算是教；學而不做，不能算是學。教與學都以做為中心。”他特別強調要親自在“做”的活動中獲得知識。在“定向—建模—生成”模式中，模型建構過程就是“做”的過程，在此過程中，教師通過構建模型去教人教已，學生通過構建模型將抽象的生命過程、概念具體化，從而將知識內化理解。

“我們可以說：不做無學；不做無教；不能引導人做之教育，是假教育；不能引導人做之學校，是假學校；不能引導人做之書本，是假書本。在假教育、假學校、假書本里自騙騙人的人，是假人——先生是假先生，學生是假學生。”因些教師在課堂教學中，要設計出豐富多樣“做”的機會來，讓師生都參與到“做”的過程中，由做來傳授知識，由做來體驗知識的本真，由做來參悟生命規律的本質。“做”是在勞力上勞心， “做”即行動、即思想、即新價值之產生。生物課堂教學中落實好“做”，必有事半功倍之效果。

3 “定向—建模—生成”模式的操作要領

生物學主要研究不同種類的生物體的形態結構、生理功能、生長發育和繁殖，研究不同生物的遺傳、變異、進化及其與環境等生命現象和生命活動規律。高中生物教學中特別重視科學探究、形象思維、邏輯思維能力的培養，強調教學的直觀性和實踐性原則。生物學科的知識特點和學習特點為“定向—建模—生成”模式的實施提供必要條件，該模式的實施要領主要包括以下三個方面。

3.1 以問題定向搭橋建模

愛因斯坦說過：“提出一個問題比解決一個問題更重要。”科學探究源于發現和提出問題，教師引導學生發現新的生物情景與已有知識的沖突，進一步提出問題，做出合理的假設與猜想。如建構“細胞亞顯微結構模型”前，教師將一個雞蛋放進一杯珍珠奶茶中問：這可以模擬一個細胞嗎？“這有點像初中講的細胞，雞蛋就像細胞核，但與現在學的亞顯微結構相差太多，太簡單了……”“細胞器的種類太少。”那怎樣制做一個細胞器更豐富，整體結構更逼真的細胞亞顯微結構模型呢？對學生來說，能否發現問題、提出問題主要依賴于教學中的問題創設，教師提供的教學資料要具有指向性和探究的可能性，這樣容易引起學生的認知心理沖突，動搖學生的知識結構和學習心理平衡，激發學生的興趣與求知欲，產生模型建構的動力。

3.2 由模型建構訓練思維

模型方法是現代科學研究和生產實踐中經常運用的具有相當普遍性的分析研究事物和解決問題的方法之一，它既是一種科學方法，也是一種思維方法。認知心理學認為，人的知識經驗既包括概念系統，又包括表象。前者有概念、原理、規律、理論，后者的成分包含觀念和印象。不少學者主張把模型結構與表象看做一種符號要素，與語言等其他符號要素一樣具有抽象、概括和組合的功能，因而能構成思維的操作。以往的教學表明，制作過細胞器、原核細胞、真核細胞（動、植物細胞）模型的學生，在細胞亞顯微結構識圖，不同類型細胞結構比較，細胞器功能及特點的理解應用上，明顯優于紙上談兵就圖識圖的學生。在細胞模型建構過程中，學生會比較不同材料，尋找最能反應細胞結構特質的素材，在模型建構和模型修改中更多了理性的思考。

高中生物學新課程重視模型方法教學，把模型和生物學基本事實、概念、原理、規律并列為必須獲得的生物學基礎知識。圍繞模型組織教學更有利于學生掌握核心概念，理解重點知識，建立知識體系。如建立不同類型的光合作用、呼吸作用過程圖，在復習課中整合同一生物的光合作用與呼吸作用生理過程，讓學生在模型建構中理順“真光合”與“凈光合”的關系。以模型形式能更好地闡明生命活動規律，符合學生的認知特點，也有助于學生的記憶與理解，整合形成知識系統。

3.3 借模型反思活化生成

教學是教師與學生的交流、互動、共同發展的過程，教師在課堂中要針對模型建構中無法預設的一些問題，充分發揮教學機智，抓住稍縱即逝的信息，敏銳捕捉，促進生成。

比如在葉綠體的模型建構完成以后，各小組先對組內模型進行討論、評選、提出修改意見。制作者聽取各組提問并對模型給予解釋，而后再進行后續的修改完善，而后再推出最佳模型在班級展示。面對一個塑料泡沫精心雕刻而成的葉綠體，有人提出，要將整個模型刷上綠色；也有人提出只能將里面基粒做成綠色；前者的理由是，葉綠體含有色素；而后者的理由是，色素分布在類囊體膜上。顯然學生對葉綠體的結構進行了認真的剖析。被評為最佳的模型的葉綠體，是用桔子皮做的，構思十分精巧：將一大一小兩個桔子各切去1/4（以果柄為軸心90度扇形切開）， 掏空桔瓣，將小的3/4桔皮當做葉綠體的內膜，套進大的里面，這樣雙層膜就有了。再將剩下的桔皮用打孔器打出圓形的片層，作為類囊體，以牙簽串成若干基粒，安裝到雙層膜結構中。在不同模型的交流切磋過程中，學生自然而然的理解了葉綠體的結構，色素的分布等基礎知識，為后面學習光合作用的光反應、暗反應作了極好的鋪墊。把模型建構作為啟發興趣、探索問題、歸納總結的重要手段。學生在“動腦”、“動手”構建模型的過程中，訓練了思維的新穎性和創造性，培養了創新能力和實踐能力。

4 “定向—建模—生成”模式的實踐意義

在“定向—建模—生成”科學探究模式中，借助模型建構活動，學生不僅獲得知識、發展能力，而且會產生對事物的態度與情感，這種態度、情感和知識在一起，成為學生認知結構的一部分。各種模型的構建都是以問題的發現、解決為主線，以創新、發展為目的，以學生“做”為中心，充分發掘學生的潛能，積極培養學生的創新能力。

總之，生物學是研究生命現象和生命活動規律的一門科學。因此用模型來描述生命現象，有助于學生從總體上去認識生命的原貌，把握生命的本質特征。用建模的辦法來反映生命活動的規律，則其規律更容易被學生接受，課堂效益才能最大化。