利用建模教學發展學生的理性思維

摘 要：新課標要求教師在課堂教學中要注重培養學生的核心價值素養，生物學科的核心價值素養就是促進學生的理性思維。

關鍵詞：建模教學；理性思維；價值素養

生物學科的學習是需要學生建立在對生物模型、標本等實物的直接觀察和實驗研究的基礎上，在一定意義上講，學生已具備了相關生物的形態、結構的形象再現能力了。我們知道課程改革最重要的指導理念是培養學生的生物學核心素養，核心素養的DNA是科學思維，促進學生的思維發展應當是生物教學的中心法則。課標提出的科學思維方法有：歸納與概括、演繹與推理、模型與建模、批判性思維等。此時開展建模教學就顯得特別重要了，模型是一把有效的鑰匙，能夠促進學生建構概念，提升理性思維的品質，增強創新和實踐能力，就這一點來講與理性思維養成的生物教學的內涵不謀而合。結合《基于理性思維養成的初中生物教學策略研究》福建省教育科學“十三五”規劃2017年度常規課題開展研究的契機，筆者在課堂上嘗試運用建模教學。

一、 運用建模教學創設情境，以樂導思，發展創造思維

生物模型是一種表征，是想象的基礎。它具有直觀性和通用性的特點，能使學生的認知從感性走向思維。蘇霍姆林斯基說：“課堂教學的認知活動都應該快樂。”要讓學生以學為樂，教師必須在生物教學中創設樂學思維情境，以樂導思，因此課堂上創設與模型有關的資料、實物、問題等情境，使學生在輕松愉悅的氛圍中獲取知識，激發學生進行合理的思維聯想再建立新的模型。如在七年級下冊第五章《人體內廢物的排出》的一節教學中對“尿液的形成”的新知識的認知，通過投影提供資料分析素材：從健康人身上提取腎動脈的血漿、腎小球的液體和尿液進行對比分析，得到如下數據。請分析這些數據。同時請學生結合腎單位模式圖思考討論題。

討論：

1. 尿液和血漿的成分有何不同？你認為排出的尿液有哪些物質？

2. 血漿和腎小囊中液體成分有哪些變化，你認為腎小球和腎小囊內壁特點有什么作用？它們具有類似于什么東西的功能？

3. 在尿液中未見葡萄糖而在腎小囊中有，為什么？腎小管有什么作用？我們可以把它比作什么東西呢？

學生觀察模型并以小組為單位對問題展開討論，約5分鐘后小組代表回答交流，學生將腎小球和腎小囊壁比作篩子或紗布等具有過濾性作用的東西，將腎小球比作具有吸塵器或回收站的作用。接下來學生根據自帶材料進行模型制作，并結合模型描述尿液形成的過程。

因此，情境創設激發聯想，觀模分析、思考再進行建構類比模型，既培養了學生善于發現信息的意識和獲取信息的能力，又能讓學生表現出很強的學習興趣和探究欲望，而且基礎差的學生也積極參與合作共同完成模型建構活動。同時設置問題串的引導使學生專注思考，激烈爭辯，以便學生在建構模型的過程中能夠將豐富的感覺材料加以去粗取精、去偽存真，讓思維產生一種質的飛躍

二、 運用建模教學養成學生由表及里、分析和概括重要抽象概念

概念的學習是需要一個從逐步深入到提高的漸進過程，在生物課堂教學中，教師一般都是由現象到本質，由簡單到復雜，由具體到抽象的完善過程。因此要加強學生的感性認識，模型和模型的建構有助于學生記憶和理解，使知識概念經驗化、直觀化。如2017年11月24日在南靖豐田中學華僑中學舉行的省級課題展示課《種子植物》，其中觀察菜豆種子的結構一環節，學生通過實驗觀察上對胚的概念理解是模糊的，此時展示自制菜豆的可拆卸的模型以便學生更好確定菜豆種子中胚根、胚軸、胚芽、子葉的位置關系，正確得出胚的概念。并為觀察玉米種子結構奠定基礎，進一步引導胚將來能發育成一個植物體。再如，《開花和結果》一節中“傳粉和受精”，它既是“開花和結果”的重點內容，又是“被子植物個體發育”的基礎，而“受精”是一個既抽象的又動態的生理過程。現有的平面靜態掛圖無法展示該過程，因此建立一個動態模型將這個過程形象化、動態化，才能幫助學生理解這一重要的抽象概念。

三、 運用建模教學養成基于證據和事實基礎上解釋生物學規律

學生個體存在差異，在認知水平上也參差不齊，有些學生對邏輯性較強的生物學規律難以理解，這讓教與學都成了難點。如何在教學中把困難變成簡單的困難，是生物學教學中一個永恒的課題。直觀模型已經給學生提供了深刻的感性材料。通過手工制作模型，學生可以體驗到平時肉眼無法觀察到的生物現象，并通過這些現象來解釋生物規律，容易解決問題。例如，《基因在親子代間的傳遞》一節中的“基因經精子或卵細胞的傳遞”這一知識點。首先，課件展示：圖解比利時的胚胎學家比耐登馬蛔蟲生殖過程染色體的變化的事實依據。其次，在黑板上再用正方形和圓形卡紙分別代表馬蛔蟲的兩對染色體進一步演示。接著以小組為單位，用桌上的染色體卡紙演示馬蛔蟲生殖過程染色體的變化（教師啟發式與學生一起糾錯演示過程）。這樣學生利用染色體卡片紙推算“馬蛔蟲生殖過程中染色體的變化”得出生殖過程中染色體的傳遞規律的生物學規律。模型構建加強了學生“基因經精子或卵細胞的傳遞”染色體規律變化的數學模型。

隨著生物教育界中生物建模理念不斷地深化，提高生物建模教學趨勢勢在必行。在生物課堂上培養學生的生物建模能力，讓學生能很快地從熟悉的情境中引入生物問題，激發學習生物的興趣，同時也能培養學生的生物應用意識。不僅能讓學生掌握學習生物的方法，又能培養學生的創新思維意識、分析和解決實際問題的能力，使“人人學有價值的生物”，這是生物學教學從重視學科知識的傳承到學生核心素養的塑造，從知識本位到教育本位的根本轉變。

作者簡介：鄭淑敏，福建省漳州市，南靖縣湖美中學。