初中生物建模教學的實施策略

魏秀珍+陳遵志

摘 要 立足義務教育階段生物學教學的重點：圍繞學科核心素養的生成，引導學生掌握生物的基本形態和基本結構，初步形成結構與功能相適應的觀點。推進建模教學融入課堂，能更好地促進學生對知識的理解和應用，是培養學生的創新精神和實踐能力的有效途徑。

關鍵詞 建模教學 初中生物 模型構建 實踐

中圖分類號 G633.91 文獻標志碼 B

在傳統生物學科教學中，教師過分強調理論知識的傳授和原理的應用，無意之中忽視了學生動手能力、創新精神的培養。這導致學生理所當然地認為，初中生物學科的學習就是簡單的背誦過程。結合我校《生物學建模教學模式的實踐研究》省級基地校課題開展研究的契機，筆者在七年級學生入學時，嘗試引導學生從制做植物細胞模型開始，在課堂教學中嘗試使用了建模教學的策略。

1 利用元認知理論，引導學生主動參與模型構建

中學建模的元認知理論認為，建模就是在教師的指導下，學生通過實際去體會、領悟、總結、概括，也就是讓學生在已有知識經驗的基礎上經歷一個主動構建的過程。在初次植物細胞模型（類比模型構建）制做過程的實踐中，筆者有意識地引導學生遵循先大后小、先簡后繁的原則，由表及里、先框架后細節進行逐步建構，將課本知識與模型相結合，鼓勵學生發揮想象、大膽創新。在學生建構好模型后，開展小組交流、展示并討論。在突出基礎知識的同時，教師肯定學生的活動成果。

由于是初次制做模型，學生制做的模型只能反映出他們對模型建構的原有認識：外形相似。此時，教師要及時指出其優點與不足，并要求他們進一步審查模型的科學性和美觀性：如細胞器的大小比例、數量是否科學？能不能選擇更適合的材料，更形象地說明細胞各結構的功能？做好的模型如何固定、保存？學生學在其中，樂在其中。討論總結之后，學生根據教師的評價，重新修正模型，進而初步完成動物細胞的模型。同時，教師把課堂活動制作的模型的照片上傳到班級QQ群，讓學生在課后繼續討論、完善。

在“動物細胞”課堂上，令人驚喜地看到，學生用五花八門的材料制作出了各種極富想象力的模型。在小組匯報中，學生詳細地闡述了模型制作的過程，并對其他同學提出的質疑進行了現場解答，同時還談了制作過程中的體會與感受。通過建模實踐，學生既實現了完整的知識體系構建，也體會到小組合作與共享的快樂。課后交流中，許多學生還談及，模型制作因為要與同學合作而沖淡初入中學的陌生感和不適應。從學生對生物建模課的期待可以發現：有嘗試就有收獲，有興趣就充滿希望。

當然，要提高建模的課堂教學效果還應注意3個方面。首先，教師必須在建模之前，引導學生明確建模的目的：是側重生物體的外形和基本結構組成，還是要幫助人們了解生物體及其運行機制，然后根據目的選擇模型的表征形式。其次，在建模過程還要關注選定的模型與所學知識是否相關，構建模型的材料是否熟悉、常見，教師和學生能否用最直接的視覺、最簡單的語言來表達模型。最后，學生基于自身構建模型而開展小組或全班的討論后，依據評價對模型進行修正、完善。教師在建模之后，根據學生反饋的情況，反思模型是否清楚、有用，能否有助于學生形成概念。

2 篩選教學內容，構建靈活多樣的建模教學模式

模型的構建就是通過模型，抓住事物的最主要的特征和功能，以簡化的形式去再現原型的各種復雜結構和功能，是連接理論和應用的橋梁，可以幫助學生認識客觀世界中最本質的東西，以便預測和指導實踐。不同模型在構建過程中有所區別，但主要步驟還是一致的：① 明確模型建構的目的；② 選擇模型表征形式；③ 構建模型；④ 對模型進行檢驗評價和修正。在初中生物課堂建模教學中，常用到的模型有類比模型、尺度模型、系統模型。學生在課堂上構建生物學模型，會擠壓課堂上基礎知識的教學時間，因此教師可以讓學生課前完成模型建構，課上結合教學實際需要，重點選擇模型建構的某個步驟，進行課堂教學。

當然，不是所有的知識點都可以實施建模教學。所以建模教學之前，教師應根據模型建構的目的，結合教學內容，篩選出適合建模教學的典型知識，形成教學案例。結合教學實踐，初中生物學適合建模的內容見表1。

一般，當知識內容涉及到解釋現象發生過程和機制時，教師可以適時進行建模教學。如水是如何在植物體內運輸的？血液循環的途徑、尿液是如何形成等內容。當知識內容用建模教學更形象易懂時，教師也可以進行建模教學。如建構肘的運動模型幫助學生理解肘部的運動；建構心臟模型幫助學生理解心臟內部結構和運行機制等。而有些內容其實沒有必要進行建模教學，例如植物的分類、動物的分類、生物和非生物的區別等內容。

不同的模型具有不同的功能和優勢，在一些情況下，為了解釋復雜現象，需要同時使用多種模型。因此在課堂教學中，教師要結合教學內容，依據不同模型的功能，以一種模型為主、多種模型并用的方式進行建模教學設計。例如，人教版“輸送血液的泵——心臟”教學中，教師可以通過語言、視覺、實物等表征方式對心臟的外部輪廓和結構進行類比模型構建，用構建示意圖方式（系統模型）來講解心臟的運行機制，學生構建的循環系統模型（圖1）來形成初步概念，最后在修正模型和呈現用動態圖（系統模型）的過程中，完成整節課的知識體系構建。

3 建模與游戲化教學相整合，實現教與學共同成長

感知覺是學生認識外界事物、增長知識的主要途徑之一。初中階段的孩子仍然習慣于用現象、聲音、色彩以及動作來思考問題，而游戲就是一種通過操作物體來感知事物的過程。人教版初中教材內容主要包括形態功能部分、原理部分和關系部分。但由于客觀條件的限制，學生不可能都通過觀察與實驗，做到事事親歷，而建模課恰好能有效地彌補這一缺憾。此外，在構建過程中如果教師融入游戲化教學，往往還能收到事半功倍的效果。

在形態部分教學中，動植物細胞的結構與功能、生物體器官的位置、形態等，教師可以通過繪制生物簡圖、拼圖等方式來構建類比模型。如在“心臟的結構”授課中，師生可以一起繪制心臟結構簡圖（圖2），并在簡圖上注明各個結構名稱，通過這種方式形象地說明生物體的形態構造、生理特征，使教與學的過程“活”起來，進而激發學生的求知欲，培養學生的學習興趣。在知識點小結時，教師可以利用課前準備的紙片進行拼圖游戲（圖3），來鞏固提升課堂的教學效果。由于整節課充分調動學生多感官合作，孩子們參與的興趣和熱情高昂，徹底地改變了傳統的教與學，學生觀察、動手、模擬等感知能力得到充分的體現；同時，他們對知識的記憶也得以鞏固和發展，更好地保證了教學目標的實現。在生理學知識傳授中，如腎單位的組成、尿液的形成，教師可以通過模擬游戲、設計制作原理模型的方式構建類比和系統模型（圖4）。學生制做模型的過程，實際上是個不斷試誤、判斷、思考的過程，他們在合作、交流、修正的過程中，也大大提升了在具體情境中解決問題的能力。而在生態系統教學中，學生則可以通過角色扮演方式，完成生態系統的組成、食物鏈、食物網等知識的教學，這也是最受學生歡迎的課堂授課模式。

學然后知不足，教然后知困。知不足，然后能自反也，知困，然后自強也。在實踐中，教師將游戲和模型構建有效地結合在一起，開展合作和探究學習，既培養了學生的學習興趣，又提高了他們的創新精神和動手能力，有效引導學生生成生物學科核心素養，從而實現了教與學的共同成長。

當然，由于初中生物教學內容有一定的特殊性、局限性，在完成教學任務的基礎上，要實現課標對學生綜合能力的要求，建模教學模式只是最有效的途徑之一。模型的構建和使用實踐中，還存在一些有待完善的地方，比如，建模與教學進度上的沖突，建模的具體實施細節有待教學中進一步探索、實踐、修正和完善等。

參考文獻：

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