探索生物模型建構類內容在思維型課堂中的教學

王帥

內蒙古自治區自2018年開始實施新高考模式，學校、教師和學生進入了新高考的過渡期。為此，一線教師利用現有教材研究新教材，利用現有課程資源開展新的模塊教學，從思想和行動上做出了積極的調整。在此，針對高中生物中的模型建構類內容，探索“師生互動，學思結合”的思維型課堂的教學過程。

一、高中生物教學中的模型建構

模型建構是自然科學中常用的方法。當人們難以對研究對象進行操作或觀察時，可采取建構模型的方法。學生在高中階段的生物課程中會陸續接觸到物理模型、概念模型和數學模型，初步掌握模型的建構方法。與初中階段相比，高中生物課程標準在學習方法和探究能力方面對學生提出了更高的要求，學生需要通過構建模型和研究模型來理解生物學概念，提高生物學科的探究能力。

能夠以直觀的實物或圖畫來認識對象的模型屬于物理模型。物理模型包括靜態的結構模型（如真核細胞三維結構模型）和動態過程模型（如減數分裂中染色體的變化模型）。真核細胞三維結構模型是高中階段需要學生建構的第一個模型，教材中提供了有關模型建構的方法和可參考的例子。如提供了兩張模型的照片，同時也提出了評價模型的參考指標，如科學性、藝術性、成本低廉等。在生物必修二“遺傳與進化”部分還提供了DNA雙螺旋分子結構的物理模型。這一由美國生物學家沃森和英國物理學家克里克建構的DNA模型，最終模型與原型DNA結晶的X射線衍射圖相符，已經獲得科學界的認可。但是，教材雖然提供了指導方法，卻并未說明所要使用的具體材料和工具，也未列出詳細的制作步驟，這就為學生發揮創造性留出了空間，也為教師的創造性教學留出了空間。教師可以引導學生以科學家的故事為背景，根據“基本單位—單鏈結構—平面結構—空間結構”的順序逐步體驗模型的建構過程和方法。

生物概念模型的分析與構建是高中課程標準提出的新要求，教師可利用概念圖解、細胞亞顯微結構、生物學過程圖解等概念模型的分析與建構等，鍛煉并考查學生分析、獲取及處理信息的能力。教師在初期可通過概念圖和思維導圖來培養學生的相關能力。

孟德爾的遺傳定律是應用數學模型的典型范例。在必修三“穩態與環境”中有“嘗試建立數學模型解釋種群的數量變動”的內容，教材的“問題探討”中提到細菌的繁殖速度非常快，并給出了基本已知條件，可以讓學生基于學過的數學知識，計算在營養和生存空間不受限制的條件下2至9代細菌的數量，并推算出第n代的數量關系，畫出細菌種群增長的曲線，進而更好地理解較為復雜的數學模型Nt=N0λt，讓學生從中體會到生物學規律可以用數學語言表達，同時也從具體的生物學現象中理解數學的本質。

二、模型建構類內容在思維型課堂上的教學

高中新課程改革，一方面是對課程標準和教材的改變，另一方面是對傳統課堂的改變。為此，內蒙古呼和浩特市第十四中學在過去“3+1”（“3”指教師講授時間不得超過30分鐘；“1”指學生自主學習時間不得少于10分鐘）教學模式的基礎上，開始實施“師生互動，學思結合”的思維型課堂，包括“創設情境、提出問題、自主探究、合作交流、總結反思、應用遷移”六個環節。生物教師結合本校學生的特點，對模型建構類教學內容在思維型課堂中的教學進行了探索和總結。

1.情景創設要符合學生的學情。教師準備建構活動前，要全面了解學生的認知水平和能力范圍，根據學生的預習情況創設情景，避免盲目創設不熟悉的情景，以提高教學的有效性。例如，在建構真核細胞三維結構模型時，教師可向學生展示已完成的簡單的細胞模型，使學生在情景中得到啟發，并認識到自己可以做得更好。

2.提出問題要有針對性。問題的提出要能引起學生的思考，要有拔高或強化思維的作用。問題常設置在建模過程中的難點、疑點和學生的爭論點。如“設計并制作細胞模型時最先要保證的是什么”這樣的問題，會促使學生思考并認識到：最重要的是科學性和準確性，要特別注意辨別內質網和高爾基體，其次才是模型的美觀。教師要通過恰當的問題為學生的自主學習搭建腳手架，提高學生課前預習、課上和課后學習的效率。

3.學會自主探究學習。在建構真核細胞結構模型自主學習的過程中，倡導學生利用容易獲得且成本低廉的材料，例如饅頭屑、大頭針、各種顏色的橡皮泥、酸奶瓶蓋子、涼粉等。學生在制作模型的過程中，提高了相關的理論知識水平，對核糖體、葉綠體、線粒體、高爾基體等各種細胞器的結構和功能加深了理解，增強了識別亞顯微結構模式圖的能力。為此，學生在制作過程中認真觀察了必修一46頁的圖3-7，仔細分辨了細胞器之間的區別和大小比例，突破了學習中的重難點。

在建構DNA雙螺旋物理模型的自主學習中，各組學生利用自制的教具、紙和鐵絲，分工合作，按照“基本單位脫氧核苷酸—脫氧核苷酸鏈—兩條脫氧核苷酸鏈DNA平面結構—DNA空間結構”的順序，完成了4次建模，沿著科學家的足跡，嘗試建構了多種雙螺旋和三螺旋結構模型。

4.合作交流培養學生團隊意識。教師放手讓課代表和小組長組織合作學習，包括準備工作、制作模型、問題討論和成果展示，使學生之間加強了溝通，增進了友誼，培養了集體意識和合作學習的能力。小組學習使學生的成就感增強，尤其是提高了基礎較差的學生學習生物的興趣。

5.以總結反思訓練學生思維。真核細胞結構模型的構建，既是“細胞的基本結構”一節的總結提升課，也是小組建設的德育課。學生在自評互評的過程中培養了批判性思維，提高了思維的縝密性。

6.注重學習遷移。教學中應注重遷移，使學生可以沿著“具體—抽象—具體”的思路，通過“分析問題—探究生物規律—解決實際問題—建構模型”的方法，體驗具體到抽象的思維轉化。

三、總結

學生在模型建構活動中表現出極大的熱情，發揮了想象力與創造力，獲得了豐富的課堂體驗，而“師生互動，學思結合”的思維型課堂則充分體現了“以學生為主體，以教師為主導”。但是教學中仍然存在一些問題，如學生常因表述能力較差而影響展示效果等。為此，教師還要進一步研究如何做好教學互動的設計者，如何使學生更深入地“學思”并提高表達能力，使學生在思維型課堂上獲得更大進步。

參考文獻（編者略）

（責任編輯 郭向和）