高中生物學科應用模型構建提升學生素養的策略

梁彬

摘 要：生物是高中學科體系中的一部分，它具有較強的實踐性，而且教學內容中涉及到很多關于生命本質的問題，所以具有鮮明的抽象性，這無疑給學生學習帶來了諸多的困難。而模型構建的方式則為學生構建了直觀的學習情景，有效提升了學生的生物素養。因此本文以高中生物學科應用模型構建為方向，分析模型構建的種類以及作用，進而提出在高中生物學科中應用模型構建提升學生素養的策略。

關鍵詞：高中;生物學科;應用模型;構建;學生素養

引言：模型構建是研究生物學的重要方法，它可以將復雜、抽象的知識形象化、直觀化，因此在高中生物學科教學中，為了提升學生的生物素養，教師要重視模型構建的應用，除了強化學生對知識的理解和吸收，還需要幫助學生理解模型構建的方法，并有效培養學生應用模型構建的能力。

一、高中生物學科主要應用的模型構建種類

（1）概念模型

概念模型是高中生物教學中應用非常廣泛的一種模型構建類型，它依靠概念圖形的模式，構建出知識框架，在這個框架中將相互關聯的概念進行整理，進而形成清晰、簡單的知識網絡系統。

（2）數學模型

數學模型是充分利用數學中的數學、符號等元素，將生物知識中的數學關系進行展示，或者是借助于坐標曲線圖等方式來構建。

（3）物理模型

物理模型則是運用圖畫或者是簡單的事物模型直觀地來展現生物概念或者是生物演變過程的模型，比如說細胞模型結構、有絲分裂中染色體的行為變化等。特別是沃森以及克里克構建的DNA雙旋結構模型，它非常形象地將所有DNA分析結構的相同特征展現了出來，因此在生物學科中是非常典型的一種物理模型[1]。

二、高中生物學科應用模型構建的作用

模型構建在生物教學中對于提升學生素養具有突出的應用價值。首先它可以促使生物教學課堂更具生動性。其中模型構建按照生物教材知識的結構，比如概念、實驗等部分，可以選擇不同類型的模型進行構建，繁雜易于混淆的概念、細小的生物組織、生物實驗等內容都可以形象化、簡單化地進行展示，轉變了傳統教學中依靠單一、固化模式進行教學的狀態，促使生物課堂教學更加豐富多彩，充滿活力。其次，生物學科中抽象的內容學生部分除了可以使用顯微鏡觀察，很多基本依靠教材來理解，這在很大程度上限制了學生的思維空間。而模型構建可以把靜態的內容轉化成一種動態的事物，形象化的建立可以活躍學生思維，激發興趣，讓學生更加深入地探究生物的本質，建立良好的素養[2]。另外，生物教學中模型構建的應用，需要每一個學生進行參與，而且要思考多種問題，各項操作需要學生之間相互交流、協作來完成模型的構建，這一過程可以有效強化學生的自主探究能力以及協作能力。

三、高中生物學科應用模型構建提升學生素養的策略

從高中生物的教學內容來看，其跨度非常大，抽象的問題占比很大，比如生態學、變異和進化理論、基因與遺傳、細胞代謝等要點，要在教學中指導學生認識生命觀念、形成理性思維，并建立科學探究以及良好的社會責任，需要在構建模型中加強應用效果，促使抽象的問題更加具體化，學生能夠更容易理解和掌握。

（1）明確不同模型構建的具體流程，提升學生的自主應用能力

模型構建在高中生物學科中具有一定的應用價值，但要在應用的過程中提升學生的素養，得到良好的效果，需要教師能夠指導學生掌握不同構建模型的含義、具體操作流程，從而讓他們在學習的過程中可以自主應用模型構建，強化生物綜合能力。關于模型構建，具體的步驟和方法尤為重要，以物理模型為例，首先學生要明確構建的原型[3]。即以教材內容為基礎，確定構建模型的特征，包括了模型的顏色、構成部分占據的比例等，從而在腦海中形成具體的模型輪廓。其次，要指導學生判斷材料，在構建模型時可以選擇正確的材料。比如在構建細胞模型時，可塑性較強的橡皮泥是最為適宜的材料，而在構建DNA分子雙螺旋結構模型時，可以選擇支撐性能較好的材料。緊接著要完成模型構建的執行，這個過程中要特別指導學生分清主次，先整體后部分，要留心細節，以明確的計劃來分工協作完成。最后，課堂中要特別完成構建模型的展示和評價，這個過程是不可忽略的一部分。一方面通過解說，學生能夠表達自己的構思過程，再一次深化對知識的理解;另一方面評價的過程也可以讓學生完善自我，增加成就感，從而更好地提升生物綜合素養。

（2）引導學生做好充分的準確，在針對模型構建開展分組活動

在具體的教學設計中，根據教材內容，可能需要在不同環節分別應用不同種類的模型構建，從而引導學生層層突破生物教學的重難點知識。而且現代化的教學更加強調學生能夠體驗學習的過程，親自參與[4]。因此教師需要指導學生做好充分的準備，除了材料的準備，還需要進行小組協作，生生之間進行良好的溝通，以保證能夠在課堂中順利完成模型的構建。例如在“減數分裂和受精作用”的學習中，學生需要扎實掌握細胞分裂、染色體等相關的基礎知識，進而需要明確本節課的重點和難點。教師需要制定完整的教學計劃，層層遞進來應用模型構建的方法。首先要通過多媒體播放減數分裂中染色體變化過程的視頻，讓學生在腦海中有具體的輪廓意識。因為精子的生成過程是一種微觀且抽象的連續動態變化過程，涉及到很多繁雜的概念，而且生成過程也很復雜，學生正確理解并不容易。教師需要指導學生劃分小組，分工協作準備材料，進而在小組內形成完整的一套模型構建材料，在課堂中共同完成同源染色體結構這一模型。并且在這個過程中要指導學生時刻記錄流程，編寫制作方法[5]。同時，要注意提出問題，讓學生可以在實際操作中思考問題，活躍思維，更全面、更深入地掌握這一節課的內容。

（3）以生物教材為導向，靈活選擇適宜的構建模型開展教學

教材是教學的主要方向，教師需要在應用模型構建方法的過程中，深刻理解教材，以教材為導向，在不同環節選擇合理的模型進行構建。以生物相關概念的教學來說，單一地進行講解，學生很難快速理解，而且極易混淆部分概念，但借助版圖的形式來構建模型，一方面不會受限于空間、材料等條件要求，另一方面繪制模型版圖不僅速度較快，而且可以去繁化簡，能夠很好地幫助學生理解概念以及概念之間的聯系。

例如在“遺傳和變異”的學習中，“變異”可以劃分為“可遺傳變異”和“不可遺傳變異”兩種，而這兩種變異種類分別包含多種類型的概念[6]。讓學生快速、清晰地理解這些繁雜的概念，需要建構概念圖，讓各個概念之間的從屬關系一目了然，而且零散的知識點通過連接整合，條理更加明晰，學生更容易掌握。此外在學習具體細胞結構、分子結構等知識時，教師可以選擇物理模型構建，讓學生能夠通過真實的模型架構來理解生命的演變結構，以此在心中構建形象化的結構圖形。例如在學習“DNA分子的結構”時，其中DNA分子的雙螺旋是兩條方向平行的長鏈盤旋組成，教師可以通過圖片、視頻的方式向學生演示DNA分子的雙螺旋模型結構，讓學生能夠在腦海中初步構建模型框架。進而指導學生借助泡沫、紙片等相關材料，親自動手操作模型的構建，然后拉伸DNA平面結構的兩端，順著相反的方向進行旋轉，最后形成結構模型[7]。在這個過程中，不僅可以讓學生更清晰地理解DNA分子的結構特點，在腦海中形成深刻的印象，還可以在體驗物理模型構建的過程中強化動手和協作能力，可以說是提升學生生物素養的有效措施。

四、結語

高中生物學科教學中應用的模型構建方法，包括物理模型、概念模型以及數學模型，要提升學生的生物素養，教師需要指導學生明確不同種類模型的應用方法和流程，并根據學習內容選擇合適的構建模型，在具體操作時，做好充分的準備，以此有效發揮模型構建的價值。

參考文獻

[1]施裕紅.立足高中生身心特點運用個性化教學提升學生生物素養[J].新課程導學，2014，39（34）：69-69.

[2]程煒月.高中生物學教學中數學模型的構建與應用[J].中學生物學，2018，11（23）：25-26.

[3]李園.高中生物教學中提升學生生物科學素養的策略研究[J].學周刊，2016，14（14）：158-159.

[4]王雪慧，胡興昌.高中生物學教學提高學生人文素養的策略[J].生物學教學，2015，40（5）：8-10.

[5]佚名.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），2019，21（31）：43-44.

[6]佚名.高中生物教學中學生核心素養培養策略初探[J].中國校外教育，2019，661（35）：68-69.

[7]陳文媛.高中生物教學中提升學生生物科學素養的策略研究[J].新課程（中學），2017，10（25）：879-879.