高中生物模型建構活動的實踐研究

張富生

摘要：隨著社會的不斷發展，傳統的教育理念及模式已經不能滿足現階段的社會對人才的發展要求。因此，新型的教育模式、教育方法層出不窮。其中，模型建構的教學方式廣受師生歡迎，被運用于各年級、學科的教學之中。在《高中生物課程標準》中，明確指出模型建構應作為高中生學習生物的必要手段之一，在高中生物教學中占據著極為重要的地位，能夠為學生學習生物奠定堅實的基礎。研究以生物教學為主要切入點，開展模型建構的相關分析和實踐研究。

關鍵詞：高中生物教學 模型建構 實踐研究

2018年1月16日教育部頒布的《普通高中生物學課程標準（2017版）》提到，教學過程重實踐，強調學生學習的過程是主動參與的過程，讓學生積極參與動手和動腦的活動，通過探究性學習活動或完成工程學任務，加深對生物學概念的理解。模型建構活動作為最能體現新課標理念的內容之一，在模型建構活動中，綜合運用了交流協作、探究質疑、動手動腦、科學、技術、數學、工程學。在高中生物教學過程中，教師積極引導學生構建相關模型進行生物知識學習，讓學生在建構模型的過程中理解生物學概念，提高動手實踐能力和科學思維，培養合作精神，繼而提高生物學學科素養。

一、關于模型的概述

模型是人們為了某種特定目的而對認識對象做的一種簡化的描述，物理模型是以實物或者圖畫形式直觀地表達認識對象的特征，如在高中生物教學中常見的真核細胞的三維結構模型、生物膜結構模型、DNA分子雙螺旋結構模型以及T2噬菌體模型都是物理模型。而通過抽象思維將事物某一方面的特性進行構思產生的模型被稱為抽象模型，其分為概念模型以及數學模型兩類。在生物學科中細胞呼吸的過程模型、血糖平衡調節的模型以及達爾文自然選擇學說的解釋模型等都是概念模型；而數學模型是以一個特定的事物為目標，適當運用數學手段和數學工具來對這事物進行數學描述，如種群數量變化曲線、自然選擇對種群基因頻率變化的影響、有絲分裂過程中染色體和 DNA 的數量變化曲線等。模型的構建能夠使研究對象更加直觀化，便于學生的理解與掌握，通過模型構建，學生再去理解概念，進行定量、定性等分析就容易多了。

二、在高中生物教學中應用模型建構的意義

1.更新教師教育觀念

生物是一門以實驗為基礎的學科，知識的來源和生成需要經過動手實踐才能印象深刻，理解透徹，模型建構的過程可以提高教師對模型教學的認識水平，促進模型建構教學的改革，可以使生物教材中的模型資源得以充分開發和利用。

2.提高教學質量

教師在教學過程中適當增加模型建構活動，能夠提升課堂教學設計的水平，優化教師的教學形式，還能培養學生的動手實踐和交流合作能力，激發學生的學習興趣，發展學生的科學思維能力。除此之外，在進行模型建構活動時，也有利于師生關系和生生關系的和諧發展。

3.促進學生學習效率的提升

模型建構在高中生物學科中的廣泛運用，使學生在活動中學習，在學習中實踐，能夠真正參與到課堂教學活動之中，成為教學的主體。模型建構活動為學生增加了學習的趣味性，一定程度上有利于其自主學習意識的生成，進而提升其學習效率。

4.培養學生的綜合能力

模型建構的本質是一個綜合探究過程，在此過程中學生要對相關知識進行加工、整合，再進行模型設計，最后建立模型，既能培養學生的科學思維和生成生物學概念，又能提高實踐技能以及培養社會責任感，促進學生的良好發展。

三、高中生物模型建構活動的實踐研究

模型建構法是做的經驗，其在高中生物中的運用，關鍵在于學生自己動手構建生物模型，這與陶行知先生的“教學做合一”不謀而合。“ 教學做合一”的關鍵點在于讓學生“做”，即讓學生用“做”的方式來進行課程學習。生物教學應在生物教材的基礎上，做到“教學做合一”。學生“做”的方式多種多樣，但其核心在于以教師為主導，注重學生的主體地位。

1.利用模型建構進行知識引導

高中生物作為一門以大量實驗堆積起來的學科，不能依靠單純的理論講解。因此，在實際的教學過程中，教師首先需要在開始新課教學之前制訂以學生為主體的教學方案。其次，教師在正式授課之前，通過對以往知識的復習幫助學生為接下來的模型建構做準備。在教學《DNA分子的結構》時，教師可以先引導學生對DNA的組成磷酸、脫氧核糖和堿基等相關知識點進行復習。隨后將學生分成若干小組，讓每個小組討論DNA分子雙螺旋結構模型的設計方案，并根據設計方案用的材料進行材料準備，鼓勵學生自己動手制作四種脫氧核糖核苷酸的模型以及脫氧核苷酸長鏈的模型，隨后再引導其制作DNA分子雙螺旋結構模型，觀察建構的模型有沒有科學性問題。通過這一做法，學生在動手操作的過程中結合教師理論教學，能夠更加精準理解并掌握課本的重要知識點，此外，借助小組學習，培養了學生的合作意識，促進了學生之間的友好溝通。

2.通過模型建構培養解決問題的能力

學生掌握模型建構這一方法，能夠有效地解決學習活動中遇到的問題。減數分裂是高中生物教學中的重要內容，學生可以通過建構模型來完成這一部分內容的學習。在進行這一內容的教學時，首先，教師可以利用多媒體播放減數分裂的動畫，讓學生直觀地理解減數分裂的過程，增強其對這一過程的感性認識。其次，鼓勵學生對教材中減數分裂的簡要過程圖進行分析，并結合同源染色體、姐妹染色單體、聯會、染色體交叉互換等相關概念繪制減數分裂模式圖，對不同時期染色體、染色單體以及 DNA數量等特征分析，尋找其增加或減少的原因并繪制染色體、DNA數量變化的數學模型。最后，教師可以對有絲分裂進行復習，讓學生探究有絲分裂和減數分裂之間存在的異同點，從而有效區分兩者的分裂過程，加深這兩部分相關知識點的印象。學生通過構建減數分裂中染色體、DNA數量變化的數學模型，能夠充分理解減數分裂的關鍵點，掌握其過程的重要環節，繼而鍛煉學生的思維拓展能力和通過模型建構解決問題的能力。

3.利用模型建構進行知識鞏固

模型建構活動不僅能夠運用于新知識的教學，同樣適用于已學知識點的復習和鞏固。由此，在實際的教學過程中，教師需要鼓勵學生自主進行已掌握的生物知識模型的建構，進行思維的拓展，從而加深知識點的印象，促進教學質量的提升。教師還可以在完成教學任務的前提下，舉行一些課外活動，如概念圖繪制比賽，數學模型比較、轉化和匯總等，促使學生運用靈活的方式完成學習目標。學生通過課后時間自主完成模型的建構，鞏固其課堂知識點的同時，進一步提高復習效率。讓學生在活躍的學習氛圍下完成模型建構，達到鞏固知識的目的。

四、結語

綜上所述，在高中生物教學中運用模型建構，具有極為明顯的優勢，可以轉變、提升教學質量，促進學生學習效率的提升，培養學生的綜合能力，發揮學生主觀能動性的同時，促進和諧的師生關系的形成，極大程度上提升了教學效果與質量。

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基金項目：本文系2019年度河南省基礎教育教學研究項目“高中生物模型建構活動的實踐研究”研究成果，項目編號：JCJYC19080911。