建構模型發展生物核心素養探究

秦杰

摘 要：生物課程模型的構建，可以有效地發展學生的生物學科核心素養。在高中生物課程教學過程中，教師要通過構建物理模型、概念模型以及數學模型，引導學生以直觀化、符號化的方式理解生物現象，以嚴密的思維探究生物知識。

關鍵詞：高中生物；模型；核心素養；能力培養

中圖分類號：G421；G633.91 文獻標志碼：A 文章編號：1008-3561（2018）13-0034-01

高中生物課程涉及生物學現象以及生命規律，內容抽象，教學難度較大。因此，教師采用建構模型的方法將生物現象和過程以較為具體的、形象的方式展現出來，有助于學生理解生物現象本質，提升學生科學探究能力。教師在教學時可以結合教材內容，引導學生構建生物課程的模型，將生物現象發生的過程和規律用模型加以表現，用科學的方法開展生物探究。下面，將從三個方面論述如何有效地構建生物課程的模型。

一、物理模型，抽象知識形象化

物理模型是生物課程教學中常用的一種模型，以其形象、具體的特點廣受教師和學生的青睞。在實際教學過程中，構建物理模型就是基于教學對象的特征，以實物或圖畫的形式直接地加以呈現，將抽象的生物知識以直觀具體的形式展現出來，促進學生對生物本質的理解，從而有效地發展學生的生物核心素養。比如，在為學生講解“遺傳信息的攜帶者——核酸”這部分的內容時，教師應該要求學生掌握兩大類核酸，即DNA和RNA。在學生學習DNA分子的結構和復制過程時，教師可以鼓勵學生采用一些材料制作相關的物理模型，以直觀的方式輔助理解DNA復制過程。DNA、RNA各含有四種堿基，但組成二者的堿基種類有所不同。對此，教師可鼓勵學生選定材料，模仿DNA的結構及復制過程。學生采用硬紙板、扣子、訂書釘、毛線和針等日常生活中常見的材料，用于制作DNA分子雙螺旋結構。他們將硬紙板做成堿基、脫氧核糖，將扣子作為磷酸、訂書釘作為氫鍵，按照一定的比例建構模型，并用訂書釘加以連接，構建出DNA分子的雙螺旋結構。基于這一模型的構建，學生對于DNA分子的結構以及DNA分子復制和轉錄的過程有了更為直觀的理解，為后續內容的學習起到了一定的鋪墊作用。

教師通過引導學生制作物理模型，能使生物結構和本質以更加直觀的方式呈現出來。這樣，不僅可以使得學生更加全面地理解相關的生物現象本質，也可以激發學生自主地參與科學探究，從而有效地發展生物核心素養。

二、概念模型，主要特征符號化

挖掘生物現象本質，是生物探究的重要內容。在探究過程中，構建概念模型可以基于普遍的生物現象挖掘出其內在本質關系，并用概念的形式將這些關系加以表述。在表述這些關系的過程中，文字和符號的應用可以使得生物概念符號化、規范化，將零碎分散的知識點整合起來，促進學生系統、全面地理解相關知識。比如，在講解“光合作用的原理和應用”一課時，教師應該要求學生掌握光合作用的過程以及發生反應的場所和條件。光合反應又分為光反應和暗反應兩個不同的階段，但它們本身也統一于同一個整體。為了說明二者本質的統一，教師可以針對光反應與暗反應的場所、物質變化和能量轉換等方面的內容構建概念模型。其中，教師可以用文字、符號簡要地代替反應過程，采用“CO2、H2O、CH2O、O2”等化學符號和“酶”“光能”等文字進行簡單的描述，便于學生的理解和記憶。

在生物教學過程中，教師通過構建知識點的概念模型，能夠促使學生進一步學習和理解相關知識，幫助學生將知識點以文字、符號等形式進行表示，這不僅能夠加深學生對知識的印象，而且對學生后續的學習有著事半功倍的效果。

三、數學模型，思維品質嚴密化

數學知識具有嚴密的邏輯，可以培養學生邏輯思維，提升學生的思維能力。因此，在高中生物教學過程中，教師可以結合具體教學內容引入數學思維，以生物學科知識為主，幫助學生建構數學模型，讓學生更高效地掌握生物學科知識。比如，在為學生講解“細胞的增殖”的時候，教師可以構建數學模型，幫助學生系統地掌握相關知識。首先，教師可以帶領學生系統地學習課本上有絲分裂的相關知識，隨后，要求學生合上課本回憶有絲分裂的過程。不出所料，許多學生對有絲分裂過程中各個時段的染色體數量變化的區分不是很清晰。于是，教師可以要求學生再次結合課本內容，自行繪制染色體數量變化圖：以分解階段為x軸，染色體數量為y軸，構建二維坐標圖，將染色體各個階段的數量在數學坐標圖中具體標注出來。完成繪圖之后，學生會發現：有絲分裂各階段染色體數量的變化一目了然，并且有圖形輔助記憶，記得會更牢固。

可見，在生物課堂教學中借助數學模型，能夠促進學生對生物知識的學習和掌握，在提高學生學習效率的同時，強化學生思維的嚴密性，進而有效地發展學生的生物素養。

四、結束語

總的來說，教師在生物教學中構建生物課程模型，不僅可以有效地激發學生的課堂參與度，使得課堂教學的內容更加充實，也可以有效地幫助學生理解生物現象的本質，記憶相關的生物概念，捕捉生物發展規律，從而引導學生以嚴密的科學思維進行生物知識探究，提升學生的科學探究能力，有效地發展學生的生物核心素養。

參考文獻：

[1]強文靜，溫哲，朱玉芳.生物建模新理論：高中生物教學的新向標[J].中學生物教學，2017（06）.

[2]陳志川.生物問題數學化的關鍵——建模[J].福建教育，2014（11）.