開發與制作生物模型培養學生核心素養的教學原則和實施策略

牛延平

【內容摘要】生物模型的設計和制作活動主要以對學生建模的思維與能力培養作為目標，以促使學生更好的理解與掌握生物學科概念。學生通過親自參與到生物模型的制作及應用模型對生物知識進行演示中，不僅能深化學生對生物知識的理解，而且還能對學生學習的知識進行鞏固與掌握，從而使學生的動手能力及創造力得到有效提高。

【關鍵詞】開發 制作 生物模型 核心素養 教學原則

生物學科是集實踐性、實驗性、科學性的一門自然學科，實驗教學作為其重要的部分，不僅有助于學生感性的認識到理論知識，而且還能從具體思維逐漸轉變抽象思維的重要環節。經過實驗教學，學生不僅能充分了解到科學發展的過程，而且還能掌握科學化思維方式，從而使學生形成良好實驗習慣。模型設計和制作作為實驗的組成部分。生物課程標準當中明確提出，了解構建模型等科學的方法及其在研究當中的作用，并對學生建模的思維及能力進行培養，通過建模等方法及其運用，得到生物學相關的概念、原理、規律、模型等相關知識。基于此，本文主要對開發與制作生物模型對學生的核心素養進行培養的教學原則及策略進行探究。

一、開發與制作生物模型的教學原則

1.必要性原則

模型構建不僅是種科學方法，而且還是種思維模式。現代化社會實踐與科技研究中，人們通常會以構建模型的形式對事物進行分析與研究，并對實際問題進行解決。當前，中學階段的大多數學科都涉及到構建模型，以促使學生將復雜問題簡單化、抽象問題具體化，并對學生通過現象看事物本質的思維能力進行培養。由此可知，生物教學過程中模型構建是必要的[1]。例如，對光合作用、減數分裂、細胞周期、細胞呼吸等概念模型都需重點構建。同時，真核細胞亞顯微、DNA分子雙螺旋結構等相關模型的構建，不僅能使學生學習的興趣得到有效提高，而且還能對學生觀察、動手、問題分析的能力進行培養，從而使學生實現有效學習。

2.簡易便操作原則

模型并非原型復制品，其通常是根據研究目的，再次呈現研究對象的內容，以此讓人們進行檢驗、論證以及認識原型。在具體制作模型中，通常要求操作較為簡單，且材料便于獲得，也就是遵循簡易便操作的原則。同時，模型的制作需能反復使用，以便于學生實施分組操作與實驗。例如，彩色卡紙、泡沫塑料、細鐵絲、橡皮泥、毛線等，這些都是較為常見與常用的制作模型的材料，通過這些材料對DNA分子的結構模型、有絲分裂的模型、細胞結構的模型進行制作，并應用于生物教學中，通常可以使學生學習的效果得到有效提高。

3.類比準確性提高的原則

類比性也就是模型類比或者模擬原型。因為原型會受到時空的限制，人們通常無法隨意的檢驗與反復分解，而模型則相反，可根據研究需求對原型的實質進行隨時分解與整合，更便于學生探索。但是，模型并非是“真實”的，需接受相應的檢驗，特別是細節的構造以及規律的尋找，都需和原型實施反復類比，確保其能對原型的特點進行準確反映。將模型和相關知識實施印證、對比與應用等，對其契合度實施分析，找出不相似或者不匹配的原因，對其不斷修正與完善，以構建出科學合理的模型。正是由于生物模型可以被檢驗與修正，具有較強的可塑性與靈活性，因此，更有助于學生主觀能動性的充分發揮，并全面、深刻、準確的掌握相關生物現象與規律。

二、教師引導下的開發與制作實施策略

1.基于情境創設的生物原型觀察與分析

生物教學中，僅通過教師直接呈現出模型引導學生分析，通常會顯得教學較枯燥，這就致使學生對生物知識的學習缺乏興趣，無法獲得良好的教學效果。而教師通過具體狀況引出相應的研究內容，并通過情境創設讓學生主動參與進來，通常更能調動學生學習的興趣。同時，生物學產生與發展的歷程就是觀察、發現和探究實驗的歷程。生物模型的構建，首先，需關注對原型的分析與觀察，對原型的結構與外形進行觀察，對原型的變化規律與特點進行分析，思考其應用領域與適用范圍等。而生物教師在該過程中，就需注重引導學生積極尋找與發現規律，并指導學生對相應的方法進行制定，啟發學生不斷發現問題，以促使學生勇于質疑[2]。例如，對“細胞的有絲分裂”的模型進行制作時，生物教師可引導學生對教材圖片實施觀察，或者是通過顯微鏡對植物細胞的有絲分裂裝片進行觀察，或者對有絲分裂的視頻進行播放，以此使學生全面了解分裂過程。然后通過小組合作的形式，對不同時期的細胞變化進行歸納，并對易錯點實施對比分析。

2.基于學生首創和與動手訴求的模型構建

新課改下，教學不再是一味地灌輸與傳授理論知識，而需通過問題進行誘導，以促使學生能夠在學習中主動獲取知識與經驗。對于中學生而言，其雖然經驗有限，但是，當其對自己有興趣的問題進行極力探討時，就會像一個真正科學家，費心血與動腦筋的進行學習。因此，在明確模型的種類之后，學生需做好相應的準備，并按照研究目標，對有關資料進行查閱，合理的實施假設，通過分析獲得原型的本質，將其中非本質或不中的部分去除，然后實施組內分工，充分發揮自身的長處，準備好材料，實施模型構建。同時，在模型構建的時候，學生自身的深思熟慮、仔細認真，防止出現知識性錯誤，而教師則在必要時給予相應的指導。例如，對《分子與細胞》開展教學時，學生可按照教材中的有關材料描寫與課前所收集的資料相結合，對體液免疫的相關概念圖模型進行初步獲得，教材當中與體液免疫作用及機制的描述量通常較大，學生可按照討論的形式，對抗原、T細胞、B細胞、吞噬細胞、抗體、記憶細胞等核心概念進行系統的提出，然后再提出二次免疫、淋巴因子等次要概念，之后對其概念之間的關系實施整體，如T細胞與吞噬細胞之間是承接的關系，記憶細胞與漿細胞之間則是并列關系。通過整理后，學生就能把各級的概念都排列于紙上，使用箭頭進行連接，從而深化學生對各個概念及其關系的學習與掌握。同時，在該環節中，生物教師則需為學生提供足夠的表現機會，并搭建交流與展示的平臺，以調動學生的學習興趣及其優勢潛能。例如，在“有絲分裂”的教學中，生物教師可指導學生通過簡單的材料，對有絲分裂在不同時期的模型進行制作，并通過投影的方式讓學生實施講解與展示，然后師生對模型實施完善。需要注意的是，教師在該教學中，只發揮引導作用，而不能完全的替代學生實施模型構建，從而使學生在該過程中實現建模思維以及能力的鍛煉，并形成相應的建模意識。

3.生物原型與生物模型的對比分析

模型的構建過程主要是從原型當中按照研究目標對模型進行抽象的過程，可通過實驗歸納、演繹推理等方式實施分析，并獲得一般規律，另外，還需對生物模型的內涵及外延實施探討，這也是學生對原型構建的科學理論。模型通常具有主觀性與間接性，需通過原型進行檢驗，以此對模型的構建進行驗證與修正，對于每個學生所構建的模型都有一定的差異，此時則是對其模型構建的可信性與正確性進行檢驗，通過原模型與新模型之間的對比分析，觀察其本質的相同與異同，并刪減去多余的部分。因此，需注重生物原型和生物模型二者的對比分析，并對模型實施完善，以促使模型更科學可行，并使學生充分掌握相關內容。例如，制作“細胞結構的模型”時，可通過列表的方式，引導學生對細胞的結構、分布、功能等特征實施總結。除此之外，生物教師還可創設相應的情境實現模型的運用，并在該過程中，找出模型的錯誤或需提高的部分，并對其實施相應的修改與完善。同時，在每次檢驗修正之后，還需重新檢驗，直至模型毫無問題為止。

結語

綜上所述，生物教學中，開發與制作生物模型，不僅有助于學生核心素養的培養，而且還有助于學生對生物知識的產生與形成過程的體驗，并對生物學的現象本質進行體悟，從而獲得顯著的教學效果。

【參考文獻】

[1]陳永琴.基于“模型建構”的生物學科核心素養培養[J].科學咨詢（教育科研），2019（01）：43-44.

[2]吳美秀. 運用模型方法解決生物學問題[D].溫州大學，2018.

【本文系甘肅省教育科學“十三五”規劃2019年度一般課題，課題名稱：制作生物模型對學生核心素養培養的研究，立項號：GS〔2019〕GHB0598.】

（作者單位：甘肅省白銀市靖遠縣第四中學）