挖掘教材的模型資源，提升學生的科學思維

沈益明 歐陽榮金 陳秋香

摘要：闡述了在教學過程中教師要充分挖掘教材的模型資源，有目的的滲透建模思維。通過課堂教學、書面作業建構模型、課后實物建模等多種方法，為模型建構搭建平臺，幫助學生理解重要概念，發展學生科學思維品質。

關鍵詞：模型 科學思維 血管 生物學教材

中圖分類號：G633.91 文獻標志碼：B

科學思維作為生物學核心素養的主要內容，是形成生命觀念的重要途徑，也是科學探究的重要組成部分。形成生物學概念一般需要進行分析、比較、歸納、演繹、綜合、抽象和概括等科學思維的過程和方法。科學思維既重視概念形成的結果，也關注概念的形成過程，因此，發展學生科學思維的能力和品質是生物學教學的重要目標之一。模型建構是在師生、生生互動協作中完成的，能有效地培養學生的問題意識和探究意識。模型建構需要教師挖掘教材的模型資源，有目的地滲透建模思維，通過模型教學、書面作業完成模型、課后實物建模等方式方法，為模型建構搭建平臺。學生在教師的引領下認真思考、積極探究，分析、比較、理解、完善模型，認識模型在實際的學習、生產和生活中的作用，發展科學思維。

“血流的管道——血管”是人教版七年級下冊第四單元第四章第二節的教學內容。在本節課的教學過程，教師通過課堂教學、書面作業、課后實物操作等環節挖掘模型資源，能有效地提升學生的科學思維。

1課堂教學建模，學習概念，提升科學思維

蘇霍姆林斯基認為：“讓學生體驗到一種自己在親自參與掌握知識的情景，乃是喚起青少年特有的對知識的興趣的重要條件。”課堂教學的關鍵是讓學生積極主動地參與到學習活動中去。教師要善于創設情景，挖掘教材中學生可動“手”的模型資源，采用學生直接動“手”操作進行課堂教學，是學生積極主動地參與到學習活動的有效途徑。學生的手、眼、口、腦等多種感官一起參與課堂的學習過程，必能激起學生主動參與的欲望。這樣，學生在動中學，在學中動，人人都動“手”操作實踐，在思考中完成學習，學生的科學思維能力得到提升，學生真正成為課堂的主人。

課堂學習動脈、靜脈、毛細血管的過程中，教師可以指導學生擺出如圖1所示的“手勢”，規定“血流”的方向：由下面一只手“流向”上面一只手，讓學生思考、分析、比較“雙手”組合圖與三種血管關系的相似性。如此，學生對動脈、靜脈、毛細血管之間的關系必能隨“手”可得。

學生用自己的“手”來表征學習的生物學概念。這種簡單類比模型能激發學生的學習興趣，學生在觀察、比較、分析模型的過程中，找到模型——“手”與概念的共性。這些直觀、形象、生動、學生親“手”參與的模型，有利于培養學生學會主動思考，在思考中去質疑，在質疑中走向深度學習，深化重要概念及之間關系的理解，學生的科學思維能力也自然得到提升。

2書面作業建模，鞏固概念，提升科學思維

科學模型是對概念的簡化、優化，是對已有的認識進行去偽存真、去粗存精建立起來的。建立模型的過程是對原有概念的分析、比較、歸納、演繹、綜合、抽象和概括。以圖畫形式構建物理模型在生物學教學過程中被經常應用。學習后，教師以作業的形式，布置學生用圖畫形式構建相應的模型。通過畫圖構建模型，學生嘗試用簡單的圖形理解抽象的生物學知識，不斷地探索思考，使用模型方法將研究對象內化為認知圖式，實現認知水平的提升。

學習了“血管”后，教師可以布置作業：根據血流方向，畫出動脈、毛細血管、靜脈和心臟的關系。學生完成的模型可能有多種方式，圖2是學生完成的一個模型。該模型能很好地表達動脈、毛細血管、靜脈的概念，也為下一節課學習血液循環打好基礎。完成作業建構模型的過程，學生根據課堂的學習，通過自己的構思完成模型建構過程，分析概念的內涵、比較概念的差別，歸納概念的關系，會較大地提升科學思維。

3課后實物建模，應用概念，提升科學思維

實物模型的建構對材料用具、具體制作有一定的要求，在生物教學中運用有局限性。構建模型有利于學生理解和掌握知識，也使學生學會從具體的生物學現象中揭示出本質和規律。建構實物模型是學生對模型建構原理的理解和具體操作過程的大檢閱，需要廣大教師在教學過程中引導，不斷向學生滲透模型建構思想，逐步培養學生運用模型建構的方法解決生物學問題的能力。

學生獨立或合作構建實物模型，教師提供模型展示和評比的平臺，同學指出模型的優缺點。學生在交流的過程中，分析、比較、理解、完善模型，進一步實現了學習的合作與共享，提升了科學思維。

圖3是學生利用廢舊電線制作的3種血管關系的模型。模型中，①是黑色電線絕緣皮，②是白色電線絕緣皮，③是細銅絲。血流方向是①一③一②，那么①、②、③分別代表動脈、靜脈、毛細血管。通過交流，有學生指出模型的不足：毛細血管是中空，細銅絲是實心的。如何完善該模型？討論后，學生提出了用若干中空小的電線絕緣皮代替細銅絲，小的電線絕緣皮兩端插入大的電線絕緣皮（圖4）。

學生繼續討論，有學生指出圖4所示的模型的不足之處：動脈或靜脈并不是若干毛細血管獨立匯總而成的。要完善這點不足，學生目前無法完成。學生在制作、質疑、完善、再質疑……的過程中，不斷地加深了對概念的理解，科學思維得到了提升。

模型教學方法多種多樣，提升學生的科學思維方法也是多種多樣。模型建構可以幫助學生理解概念的本質，可以幫助學生體會科學探究過程，可以培養學生的科學思維。教師充分挖掘教材中的模型資源，有目的地滲透建模思維，提供模型交流的平臺。在“血流的管道——血管”一節的教學過程中，教師挖掘了手模型、圖模型、物模型。通過三者在三個階段的綜合利用，學生能更好地理解重要概念，并提升了科學思維。