例談模型建構在初中生物教學中的實踐

■張曉蘭

生物學模型是人們為了某種特定目的而對認知對象所做的一種簡化的概括性描述，它可以實物化、數據化，也可以系統化，是人們了解事物的一種有效途徑。生物學模型一般分為物理模型、數學模型和概念模型。模型建構教學是以生物教學為基礎，以建構模型為載體的創新性教學模式。《義務教育生物學課程標準》（2011年版）將倡導探究性學習作為基本理念之一，力圖改變學生被動接受的狀態，引導學生積極參與課堂教學。模型建構教學過程恰好是引導學生主動參與、動手動腦的過程，是以模型建構為核心的探究性學習。因此，在初中生物教學過程中加強模型建構的教學方式具有重要意義。

一、模型建構實施的重要意義

模型建構是一種創新性的教學方法，豐富了教學形式，實現了教學模式的多樣化，為參與教學的生物教師提供了更多的教學思路。同時在教學的過程中充分融入了多學科的融合優勢，體現了素質教育對學生全面發展的要求，培養了學生操作、分析、歸納、表達的思維品質。

二、模型建構在初中生物教學中的實踐

1.物理模型——實物化模型，簡單直觀。

物理模型是生物學中一種常見的模型，是以實物或者圖畫形式直觀地表達認識對象特征的模型，模擬客觀事物的某些功能和性質。它能夠形象地展示所要學習的物體的基本特征與功能，在建構的過程中要求抓住原型的本質特征，利用身邊的材料和用具將原型實物化，并通過研究模型來建構相應的理論知識。

教學案例：三道免疫防線的作用原理。

免疫是八年級生物教學中的一個難點，內容多且比較抽象，而初中階段的學生思維大多還停留在具象思維，無法深入理解其作用原理，因此傳統的教學多以書面總結的方式來強制要求記憶。但是這樣的方式不僅不能激起學生的興趣，而且收到的教學效果也是不盡如人意。于是在設計這節課時，教師嘗試將人體的三道防線建構成物理模型，方法如表1。

表1

教師在選擇材料的過程中要關注生活，激發學生的思維創造力；在教學過程中，要讓學生親自動手操作，體驗三道防線阻擋并消滅抗原的作用原理，幫助學生突破免疫這個難點。通過這種方式將復雜的生物學問題變得直觀明了，易于理解，同時也能促進學生的綜合運用能力和分析能力的提高。

2.數學模型——數據化模型，科學準確。

數學模型是指通過符號、公式、圖像等數學語言和數學工具，運用數理邏輯方法建構的模型。它最大的優點是可以將一個復雜的生物學問題借助數學模型建構轉化成一個數學問題，通過對數據的對比和分析來得出相應的結論。

教學案例：探究溫度對植物種子萌發的影響。

在七年級“探究溫度對種子萌發是否有影響”的實驗中，學生將大豆種子平均分成兩組后，一組放在冰箱里，一組放在室溫條件下，然后統計種子發芽數，計算7天內的發芽率。在實驗的過程中，有的學生發現低溫條件下的種子也正常發芽，而且7天后計算出的發芽率也很接近，所以得出結論：低溫對種子的萌發沒有影響。為了幫助學生建立正確的認知，我們除了要求學生每天記錄發芽的種子數和計算發芽率之外，還增加了一個要求，即實驗結束后將數據通過EXCEL表格轉化成折線圖（如圖1），然后對折線進行分析，通過分析折線的轉折點、增長區域和變化趨勢，得出“低溫對植物種子的萌發是有影響的”。同時為了深化低溫這一概念，我們還根據冰箱的保鮮、冷藏、冷凍三個溫度分別進行實驗，再繪制成曲線進行分析（如圖2）。

圖1

圖2

在這個教學過程中，我們把生物學問題轉變成對數學曲線的分析，借由線條的變化，直觀而清晰地呈現出溫度對種子萌發的影響，科學而準確。學生通過對不同溫度折線之間的比較和辨析，迅速找出兩者之間的差別，糾正錯誤概念，建立科學認知，也培養了分析與辨別的思維能力。

3.概念模型——系統化模型，嚴謹有序。

概念模型是對學習對象進行簡單的定性描述的一種模型，經常在系統組成和表示相互關系中運用，具有系統、嚴謹、有序的特點。由于概念模型是直觀地呈現知識體系，因此它特別適用于復習課，能幫助學生構建完整的知識網絡。

教學案例：綠色植物的一生。

在復習七年級上冊“綠色植物的一生”時，筆者發現學生只能機械地記憶植物各個器官的特點，無法將它們與“植物的一生”這個概念融合起來，缺乏系統的認識，因此在復習的時候，筆者引入下面這張概念圖（部分留空），用循環的方式體現植物的一生是一個循環往復的過程，引導學生完成，幫助學生理解植物各個階段的結構變化，滲透生命生生不息的觀念。

圖3

借助概念模型，學生根據植物的生長順序去認識各器官的結構特點，更具條理性，利于記憶。把前后知識系統地聯結起來，搭建知識框架，通過學習不斷去補充和完善這個框架，能幫助學生更好地理解生物學相關概念。

三、模型建構的實施措施

為了能更好地在初中生物課堂教學中充分實施模型建構，我們還可以從以下幾個方面進行選擇和優化。

1.根據教學內容合理地選擇模型。生物教學的內容涉獵面比較廣，有結構與功能方面的，有物質與能量方面的，有進化與適應方面的，也有穩態與平衡方面的，不同的內容適用的模型不同，因此教師在教學過程中需要根據實際的生物學問題進行設計和建構。

2.根據學生已有經驗建構模型。雖然模型建構能夠降低學習難度，提高教學效率，但是建構的過程一定要基于學生已有的認知程度和知識儲備，多從學生的思維角度出發，依據“最近發展區”的原理開發和探究能被學生接納的模型，切忌過易或過難，保持理性定位。

3.根據課堂生成優化模型。建構的模型從雛形到成型，從來不是一步到位的，需要在教學過程中反復調整，不斷優化，因此教師在教學過程中要關注生成，把不合理的、無法實際操作的相關部分進行調整或去除，把充滿創意的點子吸收利用，二次甚至多次建構，以期達到最好效果。

四、結語

在初中生物課堂教學中，教師應該多嘗試開展模型相關的課堂教學活動，以提高學生的課堂參與度，幫助他們更好地學習和理解生物學內容，在模型建構的過程中提高教學效率，構建不一樣的生物課堂。