生物學單元建模復習教學策略探析
——以人教版“生物與環境”單元建模復習為例

陳 欣 紀小蘋

（1.福建教育學院，福建 福州 350025；2.廈門第五中學，福建 廈門 361000）

為了激發學生好奇心與求知欲，圍繞挑戰性的學習主題，主動參與建模探究活動，復習鞏固生物學重要概念，學會運用生命觀念解決真實情境中的實際問題，發展科學思維能力與科學探究能力，樹立社會責任意識與擔當，提高復習教學針對性與有效性。筆者嘗試以人教版“生物與環境”單元復習為例，探析中學生物學單元建模復習教學策略。

一、概述生物模型及建模教學

（一）生物模型

學界一般認為模型是出于某一目的，對原型的本質特征進行概括性的、簡化性的描述。［1］北京師范大學生命科學學院劉恩山教授研究團隊認為：模型是對具體的實物、觀點、概念、事件、過程與系統等的表征。［2］這一觀點具體、形象、“接地氣”，有助于中學生認識模型、主動參與建模活動。2019 年版人教社《高中生物學》結合國內外有關模型及其類型、表征方式、屬性、功能等研究成果，修訂生物模型相關內容，基于學生學習生物學的視角，重新界定物理模型、數學模型、概念模型等生物模型類型及其功能，彰顯模型在現代生物學研究及中學生物學課程學習中的重要作用。［1］

（二）中學生物學建模教學

建模即建構模型簡稱。建模是生物學研究的重要方法，通過形成實體、符號或抽象表征的過程和產物，解決所研究的生物學問題。建模教學是在中學生物學教學中教學生學會建構模型，包括模型建構、模型使用、模型評價、模型修正等建模知識、方法，以及指導建?；顒拥哪Ｐ椭R。［3］

追溯中學生物學建模教學歷程，可以發現，掛圖、生物模型等直觀教具是傳統中學生物學教學的重要手段，主要作為教師教學的教具幫助學生形象地認識抽象、微觀的生物學概念。隨著信息技術的飛速發展及其與中學生物學教學的深入融合，直觀教具逐漸被多媒體技術所取代。同時，隨著中學生物學課程改革深入推進，2007 年版人教社教科書《生物·必修1·分子與細胞》提出模型方法，并提供建?；顒拥恼n程資源，幫助教師逐步認識模型及建模活動的教育價值。［3］但是存在建?；顒蛹词止せ顒拥日J識偏差，教師建模能力及指導能力有待提高?！镀胀ǜ咧猩飳W課程標準（2017 年版）》明確提出：學生應該逐步學會基于生物學事實和證據運用模型與建模等方法，探討、闡釋生命現象及規律，審視或論證生物學社會性議題，并對建模教學及學生建模能力發展提出具體要求。［5］

二、“生物與環境”單元建模復習教學策略

教師應認真研讀《義務教育生物學課程標準（2011 年版）》（下文簡稱課程標準），深入研讀包括學生學習用書、教師教學用書、其他版本義務教育生物學教科書、高中生物學教科書及小學科學教科書等教材，選擇挑戰性的單元復習建模教學主題，制定明確的單元復習建模教學目標，引導學生開展形式多樣的模型使用、模型建構、模型評價及模型修正等建模活動，促進學生深度復習，發展生物學學科核心素養。

（一）“生物與環境”單元復習建模教學的依據

1.課程標準

課程內容各主題中有關“生物與環境”的重要概念及其教學要求等，為選擇“生物與環境”單元復習建模內容、設計單元復習建模教學目標、單元復習建模活動、方法及其評價奠定理論基礎。

有關“生物與環境”的重要概念主要源自課程標準的“課程內容”“第三主題生物與環境”，部分源自第四、五、六、八等主題（表1）。這些重要概念蘊含著結構與功能觀、物質與能量觀、系統觀、穩態與平衡觀及進化與適應觀等生命觀念。

同時，課程標準對有關“生物與環境”重要概念教學程度及教學方法提出具體要求。要求通過觀察、探究、資料收集、處理、交流等探究活動，促進學生習得生物與環境關系的知識，學會觀察與調查的科學方法，認同人與自然和諧發展的重要性，形成熱愛大自然、愛護生物的情感以及環境保護意識，積極參與保護生物多樣性的活動。［6］

2.教材

人教版義務教育《生物學》教科書及教師教學用書是“生物與環境”單元建模復習教學設計與實施的重要依據。

有關“生物與環境”單元建模復習內容主要分布于人教版《生物學》教科書七年級上、下冊及八年級上冊的有關單元及章節（如表2）。教科書中“單元首語”“單元小結”以及教師教學用書中單元、章知識框架圖等是“生物與環境”單元建模復習教學主題選擇、教學目標及教學方法設計的重要依據。

表2 人教版《生物學》有關“生物與環境”單元建模復習內容［7］

（二）“生物與環境”單元復習建模主題的選擇

根據課程標準、人教版教材及建模教學原則，“生物與環境”單元復習建模主題主要包括“生物的生存依賴一定的環境”“生物與環境組成生態系統”“生物圈是人類與其他生物的共同家園”等內容（圖1）。

教師應根據課程基本理念、課程內容要求及學情與校情，深入開展校本教研活動，實現將教科書內容轉化為教學內容，繼而轉化為學生學習內容等“三級轉化”，使得單元復習建模內容有助于學生直觀、形象地認識微觀、抽象的生物學重要概念，解釋生命現象、過程及其機制，展示各自想法和觀點，或預測事物的發展趨勢，梳理概念之間內在邏輯關系，形成結構化、系統化的概念體系，為設計明確的、可操作的教學目標奠定基礎。

圖1 “生物與環境”單元復習建模主題

（三）“生物與環境”單元復習建模目標的設計

根據“倡導探究性學習”等課程基本理念及課程具體內容要求，設計“生物與環境”單元復習建模目標，為設計與實施單元復習建模活動指明方向，并為評價單元復習建模活動效果提供依據。

“生物與環境”單元復習建模目標是：第一，以獨立復習、小組討論、建構概念模型等方式，舉例說明生物的生存依賴一定的環境，概述生物與環境組成生態系統，闡明生物圈是人類與其他生物的共同家園，說明綠色植物對生物圈有重大作用，舉例說明人是生物圈中的一員，舉例說明動物在生物圈中的作用，說明保護生物多樣性的重要意義。初步建立生命系統觀、結構與功能觀、物質與能量觀、穩態與平衡觀、進化與適應觀，并嘗試運用這些生命觀念分析、解決自然界和社會中相關問題。第二，能利用有關生物學事實和證據，嘗試運用模型與建模等科學思維方法，說明生物與環境相關概念的內涵，對有關生物與環境問題展開探討、審視或論證。第三，嘗試以建構模型的方式進行復習，主動參與小組討論，合作探究生物與環境相關問題。第四，認同人與自然和諧發展的意義，認同動物在維持生態平衡中的重要作用以及綠色植物對生物圈的存在和發展的決定性作用，確立保護生物圈及生物多樣性的意識與責任擔當。

（四）“生物與環境”單元復習建?；顒?/h3>

圍繞單元復習建模教學目標，“生物與環境”單元復習建模教學分3 個課時進行。第1 課時主要由學生根據導學案進行獨立復習、建構有關模型，并開展小組討論活動，解決個人無法解答的有關問題或復習后產生的新的問題。第2 課時，聚焦本單元重要概念、生命觀念及科學研究方法等，并針對學生獨立復習存在的問題及小組討論后尚無法解決的問題，選擇合適的模型及模型組合，開展模型使用、模型建構、模型評價及模型修正等建?；顒?，進行“精講精練”。第3 課時主要進行單元測驗及講評，檢驗單元復習建模教學效果，及時反饋、改進教與學存在的問題，達成單元復習建模教學目標。

例如“生物與環境”單元復習建模教學第2 課時，以學生存在的前科學概念“環境即生物生活地點”導入復習教學。以生動、形象的物理模型幫助學生舉例說出生物生存的環境條件有水、溫度、空氣及光等，并能通過具體實例說明生物之間的密切關系，鞏固“生物的生存依賴一定的環境”的認識。利用表征方式多樣的生態系統概念模型幫助學生鞏固對生態系統組成的認識，能夠正確分析生態系統組成成分概念模型，舉例說明生產者、消費者及分解者在生態系統中的不同作用。并指導學生正確分析食物鏈與食物網概念模型，糾正學生對食物鏈與食物網中生物之間關系的錯誤描述。指導學生小組討論分析物質與能量流動概念模型，使得學生明確某些有害物質可以通過食物鏈不斷積累的、生態系統的自我調節能力是有限的。并指導學生運用所學物質與能量觀、穩態與平衡觀、系統觀等生命觀念分析有關能量流動的生產實踐案例及數學模型，促進學生認識研究能量流動的生物學意義，建立保護環境的社會意識與責任擔當。最后，教師分析、評價學生第1 課時完成的“生物與環境”單元概念圖（圖2），要求學生課后修正錯誤、并分析出錯原因，促進學生明確概念圖繪制方法，學會正確運用概念圖這一學習工具，建構生物學概念體系，發展批判性思維與創新思維。

（五）“生物與環境”單元復習建模教學反思

提高學生正確運用概念圖分析、歸納生物學概念是“生物與環境”單元復習建模教學的重點與難點，學生建模能力的形成與發展需要教師有計劃、有目的地指導。例如，學生伊始學習繪制概念圖時，可以利用填空式概念圖（如圖3），幫助學生認識概念圖的繪制原則及方法。學會將概念名稱或描述概念定義的陳述句寫在方框內，以連接詞及帶箭頭的連接線表示概念之間的關系，使得概念圖中概念主要按照其抽象程度層級式排列。為了激發學生建模興趣，可以綜合思維導圖色彩、形狀等元素，使得概念圖符合學生認知水平及認知規律，有利于發展學生的創新思維。經過一段時間練習后，教師列出某單元或章節有關生物學概念名稱或概念定義，要求學生繪制概念圖，指導學生根據概念圖繪制原則，嘗試獨立繪制。學生熟練掌握概念圖繪制方法后，只要列出學生應繪制的概念圖名稱，由學生獨立繪制。學生練習繪制概念圖時，一是切忌讓學生“死記硬背”教師所繪制的概念圖，或默許學生抄襲教科書、教輔資料上的概念圖或相互抄襲，否則不利于培養學生的建模能力，發揮建模的教育價值。二是根據單元建模復習教學目標、學生概念圖上列出的生物學概念數目及其正確與否、概念之間聯系正確與否、是否標示概念圖圖題及美觀程度等等設計評價標準。三是指導學生根據評價標準進行概念圖的自評、互評及教師評，且一定要給予學生修正概念圖的時間，并及時檢查、反饋學生修正情況，促進學生提高建模能力與學習能力。

圖2 “生物與環境”單元概念圖

圖3 生態系統概念圖（填空式）

生物學建模復習教學應聚焦生物學重要概念、生命觀念及科學方法，基于模型的功能視角，綜合考慮模型的類型及表征方式等，創設真實的問題情境，指導學生開展使用模型、建構模型、評價模型及修正模型等建模活動，促進學生學會運用模型進行描述、解釋或預測事物及其發展，提供充足的時間與機會讓學生展示各自想法和觀點、溝通和理解彼此的觀點，幫助學生形成新的觀點，推理和解決問題。此外，要及時分析、評價學生建構的模型，要求學生重視修正模型。促進學生復習鞏固生物學重要概念，學會運用生命觀念開展建?；顒?，提高運用模型進行歸納與演繹、闡釋與論證、批判性思維與創造性思維等科學思維能力，以及建模探究能力，落實生物學學科核心素養培育這一課程核心任務。