基于福建省中考試題提升初中生物建模教學(xué)效率的途徑分析

孫亞珠

摘 要：通過分析福建省初中生物近四年的中考試題，得出各種模型在中考試卷中的出現(xiàn)頻率及所占分值，結(jié)合現(xiàn)階段初中生物建模教學(xué)的不足，提出通過提升教師的科學(xué)思維能力、演示建模過程，夯實(shí)學(xué)生的模型構(gòu)建能力、用批判性思維提升學(xué)生構(gòu)建模型和使用模型的能力等途徑，來有效提升建模教學(xué)的效率。

關(guān)鍵詞：建模教學(xué);初中生物;提升效益;途徑

建模是建構(gòu)模型的簡(jiǎn)稱，是指在問題情境中形成實(shí)體、符號(hào)或抽象表征的過程和產(chǎn)物，是近年來教師們所喜歡采用的教學(xué)策略，通過研究模型來揭示生物的具體性質(zhì)，可以以最簡(jiǎn)化、最直觀的形式來展示事物發(fā)展的過程。研究表明，學(xué)生參與建模活動(dòng)可以形成對(duì)知識(shí)內(nèi)容的深入理解，增強(qiáng)解決實(shí)際問題的能力。福建省中考自2017年統(tǒng)一命題以來，初中生物中考試題對(duì)學(xué)生使用模型能力的考查，所占的分值大。

一、 福建省初中生物中考四年試題中，涉及模型的試題統(tǒng)計(jì)

分析表1，可得出以下結(jié)論：

1. 涉及學(xué)生使用模型能力考查的試題量及分值，占比都比較大。

2. 三種模型的考查都有涉及，以概念模型和數(shù)學(xué)模型較多，有的還出現(xiàn)了兩種模型交叉的題型。

3. 物理模型有些來自教材，但大部分模型都來自教材之外。

二、 建模教學(xué)在初中生物教學(xué)運(yùn)用的不足

根據(jù)近四年中考生物試卷分析數(shù)據(jù)，涉及概念模型、數(shù)學(xué)模型的得分率都較低，尤其是較陌生的概念模型和數(shù)學(xué)模型。如，2017年的T25難度值為0.32，2018年的T25難度值為0.34。從學(xué)生應(yīng)對(duì)中考的角度看，教師在初中生物課堂中開展建模教學(xué)是必要的，但現(xiàn)實(shí)中建模教學(xué)的效果是不容樂觀的。主要原因如下：

（一）學(xué)生進(jìn)行建模時(shí)，教師缺少對(duì)學(xué)生有效的示范、演練及指導(dǎo)

教師采用模型教學(xué)時(shí)，只按自己的理解進(jìn)行，教師要求學(xué)生構(gòu)建相應(yīng)的生物學(xué)模型，沒有以生為本，也沒給出構(gòu)建模型的要求，沒有根據(jù)學(xué)生的知識(shí)基礎(chǔ)、思維能力對(duì)學(xué)生建模進(jìn)行指導(dǎo)或示范，使得概念模型教學(xué)效率大大降低。教師自身的建模能力也有待提升。

（二）建模教學(xué)后的反饋缺少針對(duì)性

在運(yùn)用建模策略開展教學(xué)活動(dòng)以后，教師應(yīng)當(dāng)帶領(lǐng)學(xué)生對(duì)于本節(jié)課的建模成果進(jìn)行及時(shí)的歸納總結(jié)、展示和評(píng)價(jià)，但有的教師卻忽視這一重要環(huán)節(jié)，導(dǎo)致學(xué)生未能將所學(xué)習(xí)的建模思想和方法進(jìn)行提煉、遷移。學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的一些問題被掩蓋起來，建模成了走過場(chǎng)，流于形式。

三、 建模教學(xué)在初中生物教學(xué)中的提升途徑

建模在實(shí)際教學(xué)過程中的落實(shí)，需要教師主觀上接受并愿意主動(dòng)實(shí)施。解決認(rèn)識(shí)上的問題后，可通過以下途徑提升教學(xué)效率。

（一）提升教師自身的建模能力

建模教學(xué)是以科學(xué)思維能力為基礎(chǔ)的。針對(duì)特定的問題情境進(jìn)行建模，要通過比較確定問題情境事物之間的共同點(diǎn)和差異點(diǎn)，經(jīng)過抽象把事物情境的共同屬性、本質(zhì)特征抽取出來，舍棄其不同的、非本質(zhì)的特征，經(jīng)由概括、歸納而成具有普遍適用的符號(hào)或抽象表征的產(chǎn)物。模型構(gòu)建完成后，要以批判性思維的技巧去評(píng)價(jià)，在尋找證據(jù)論證的過程中去完善。教師自身必須具備一定的科學(xué)思維能力，并在實(shí)際教學(xué)過程中，不斷提升自己的科學(xué)思維能力，這樣才能在教學(xué)過程中形成建模的教學(xué)習(xí)慣，從而在教學(xué)中有效地引導(dǎo)學(xué)生形成這些能力。教師本身如果不具備這些基本的科學(xué)思維能力，要實(shí)施建模教學(xué)就變成了一句口號(hào)。

（二）通過模型教學(xué)，夯實(shí)學(xué)生基本建模能力

一般在實(shí)施建模教學(xué)起始階段，應(yīng)以培養(yǎng)學(xué)生基本建模能力為主。無論是何種模型的教學(xué)，要給學(xué)生強(qiáng)調(diào)，模型建構(gòu)一定要有構(gòu)建目的、模型表征方式、建構(gòu)、檢驗(yàn)和評(píng)價(jià)、修正這幾個(gè)環(huán)節(jié)。通過學(xué)習(xí)，讓學(xué)生體驗(yàn)?zāi)Ｐ徒?gòu)的過程，真正理解模型的建構(gòu)過程，知曉模型使用的各項(xiàng)條件和目的。物理模型的建構(gòu)相對(duì)比較簡(jiǎn)單，學(xué)生入手容易，興趣也高，文章不做闡述，但概念模型或數(shù)學(xué)模型對(duì)學(xué)生和教師而言都是一種挑戰(zhàn)。

1. 概念模型教學(xué)

概念模型，是指以圖示、文字符號(hào)等組成的流程圖形式，對(duì)生命活動(dòng)規(guī)律、機(jī)理進(jìn)行描述、解釋，同時(shí)構(gòu)建具體的模型。對(duì)于具體的問題情景，教師應(yīng)當(dāng)以概念或事物為原型，向?qū)W生講授，或和學(xué)生一起通過對(duì)比、抽象、概括、歸納，利用生物學(xué)術(shù)語以及圖形進(jìn)行科學(xué)的描述而構(gòu)建模型。學(xué)生在此過程中，會(huì)形成較清晰的建模思路，對(duì)于一些較為復(fù)雜的生物學(xué)概念模型可以有更加深刻的認(rèn)知，從而提高學(xué)習(xí)效率和思維能力。

例1 “相對(duì)性狀”的概念。教師通過引導(dǎo)學(xué)生解析教材相關(guān)內(nèi)容的表述，概括出概念包括如下要素：①同一生物;②同一性狀;③性狀的不同表現(xiàn);“不同表現(xiàn)”至少為兩種，也可以為多種。通過對(duì)比要素，得出①是大前提，②是小前提，③是關(guān)鍵。經(jīng)分析后，選擇概念模型，構(gòu)建思維導(dǎo)圖（如圖1）。在使用此模型時(shí)，按大前提、小前提、性狀表現(xiàn)的順序，對(duì)具體描述的情境是否屬于相對(duì)性狀進(jìn)行判斷。

概念模型可以降低學(xué)生對(duì)概念的理解難度，學(xué)生可以清楚概念的內(nèi)涵與外延，對(duì)于學(xué)生理解能力和記憶水平的提高有著重要意義。教師要多嘗試?yán)酶拍钅Ｐ烷_展生物教學(xué)活動(dòng)，向?qū)W生演示概念模型的建構(gòu)過程，促進(jìn)學(xué)生對(duì)相應(yīng)知識(shí)的深度學(xué)習(xí)，讓學(xué)生學(xué)會(huì)應(yīng)用概念模型去理解概念、應(yīng)用概念。

2. 數(shù)學(xué)模型教學(xué)

數(shù)學(xué)模型常用一些具體的字母數(shù)字和其他數(shù)學(xué)符號(hào)構(gòu)建起等式、不等式，并且運(yùn)用圖表、圖像的形式，表示生物知識(shí)內(nèi)在的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)，這對(duì)學(xué)生提出更高的要求。生物教師可以帶領(lǐng)學(xué)生先觀察研究對(duì)象，發(fā)現(xiàn)數(shù)學(xué)關(guān)系，運(yùn)用數(shù)學(xué)思想來構(gòu)建生物數(shù)學(xué)模型，而后檢驗(yàn)?zāi)Ｐ褪欠裾_，驗(yàn)證相關(guān)結(jié)論，并得出具體數(shù)據(jù)。構(gòu)建數(shù)學(xué)模型既培養(yǎng)學(xué)生善于揭示事物的本質(zhì)能力，又能使學(xué)生養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和思維品質(zhì)，學(xué)生更易于突破重難點(diǎn)知識(shí)。

例2 光合作用與呼吸作用物質(zhì)變化的計(jì)算。此類計(jì)算題所涉及的物理量主要如下：二氧化碳的變化量、氧氣的變化量、有機(jī)物的變化量。首先，要讓學(xué)生理解，植物在光照條件下同時(shí)進(jìn)行光合作用和呼吸作用。光合作用的實(shí)質(zhì)是消耗CO2，制造有機(jī)物，產(chǎn)生O2，而呼吸作用正好相反，分解有機(jī)物，消耗O2，產(chǎn)生CO2。學(xué)生要理解這些量的變化所代表的光合作用與呼吸作用強(qiáng)度之間的關(guān)系。接著，讓學(xué)生區(qū)分物理量的變化，是光合作用、呼吸作用各自引起的，還是兩者共同作用的結(jié)果。相當(dāng)多的同學(xué)在這些不同物理量及不同引起原因的組合中，往往不知所措。此時(shí)，就需要把復(fù)雜問題進(jìn)行簡(jiǎn)化，使本質(zhì)凸顯。教師進(jìn)行教學(xué)時(shí)，依據(jù)光合作用與呼吸作用之間的數(shù)量關(guān)系，利用數(shù)學(xué)上數(shù)形結(jié)合的思想，構(gòu)建數(shù)軸模型（如圖2）。在有光的條件下，AB段代表呼吸作用引起的物質(zhì)變化（空氣中的CO2的增加、自身有機(jī)物的減少、空氣中O2的減少）量，