淺析高中生物教材中模型與建構的應用

蔣煉

摘要：《高中生物學課程標準》在闡述科學思維時對模型構建的方法提出了要求：“能夠基于模型與建模方法，獲得與生物學相關的基本概念和原理，探索、解釋生命現象及規律，審視或論證生物學社會議題。”教師深入學習建構生物模型這一科學的研究方法，并將其應用到課堂教學中，是培養學生生物學科核心素養的重要方式和手段。基于此，本文章對高中生物教材中模型與建構的應用進行探討，以供相關從業人員參考。

關鍵詞：高中生物;教材;模型;建構;應用

引言

模型建構是一種方法，也是一個過程。建立模型的過程是學生深度思考的過程，是有利于學生思維品質以及關鍵能力發展的。將模型作為一種研究手段，是人們認識世界以及塑造世界的一大創造。《普通高中生物課程標準》將模型思想界定為教學的重要思想，在高中數學、高中化學、高中地理、高中物理、高中生物等學科教學中廣泛應用。培養學生建立模型的能力，能夠幫助學生理解核心概念形態、特征，了解事物本質，逐步提高學生核心素養。

一、模型建構

模型建構（建模）是在科學研究方法與原則的基礎上，人為建立目標對象模型的過程。如細胞膜的流動鑲嵌模型、用瓊脂塊模擬研究細胞不能無限長大等。模型建構就是在抽象和具象間建立轉化關系。但是，無論如何轉換，都應將陌生、復雜的事物轉換成熟悉、簡單的模型，都是為了最大限度地接近學生的最近發展區，使學生在已有的認知水平上自主構建知識體系和發展能力。通過建構模型直觀系統地呈現生物學知識，能夠培養學生的科學探究能力和創新思維，使學生形成全面完善的生物學核心素養。

二、高中生物教材中模型與建構的應用

（一）借助多媒體，構建直觀情景

現如今的教育主要以素質教育為主，與傳統教育相比，引入互聯網信息教學的方式更加注重培養學生的素質，以重點培養學生的學習素養為主，強化學生的素質教育。具體落實到高中生物的實際教學中，互聯網信息教學作為輔助教學手段可以激發學生學習生物的興趣，可以培養學生的生物綜合素養。教師通過計算機網絡信息技術開展高中生物課堂情景教學，可以為高中生提供便于理解的教學情景，對提高學生的學習效率是十分有益的。對于教學情境的創設，在課堂教學初期階段教師可以利用微課視頻進行課堂教學內容的導入，這種新奇的課堂教學內容導入方式可以良好的激發學生的學習興趣，以“生物膜的流動鑲嵌模型”為例，在教學期間如果單純針對基礎生物概念進行灌輸，則很難實現學生思維邏輯有效啟發，也不利于學生理解基礎概念與核心內涵。因此，為轉變和優化生物課堂教學效果，教師可以加強多媒體的科學運用，合理構建模型，并在課堂上進行直觀展示，模擬流動鑲嵌模型的作用機理，讓學生在觀察的過程中就具體的生物學特征和規律進行有效總結與分析。

（二）結合生物模型，鍛煉建模思維

教師在教授遺傳與進化《染色體變異》這節課程的時候，可以從學生的實際情況出發，結合學生的能力和基礎，通過生物建模的方式幫助學生學習和理解這部分知識。生物建模，并不是傳統教學中“照本宣科”的教學，教師可以在構建果蠅染色體模型時，先行為學生提供建立圖案，之后將學生分成不同建模小組，讓學生結合現有知識，完成果蠅染色體建模任務。通過這種方式，能夠有效激發學生探究教材知識的動力，讓學生積極、主動地完成對本節內容的復習、分析，繼而實現知識的掌握。而且在合作學習的過程中，還可以鍛煉學生的合作意識、競爭意識，調動學生的學習熱情。

（三）建構知識體系，培養學生理性思維

《普通高中生物課程標準》要求廣大生物教師要引導學生歸納概括、演繹推理、建立模型，并且運用批評性思維等方法探討生命現象以及生命規律，這是培養學生理性思維的重要方法。而模型與建構旨在培養學生學習能力，作為一種學習方法，有利于發展學生歸納概括、演繹推理能力。如下圖所示，直接反映了種群數量的特征概念，清晰地體現了不同概念之間的關系，同時也突出了核心概念。在生物教學過程中，教師有意識地引導學生建立如下圖所示模型，直接引導學生推理演繹、歸納概括，促使學生理性思考和探索，潛移默化地促進了學生生物核心素養發展。

（三）落實科學探究，讓學生學會創新

新課程倡導的探究性學習的最大優勢，在于把學生的學習過程轉變為學生發現、探究的過程，使學生的自主性和能動性得到最大限度的發展，切實培養學生的創新意識和實踐能力，將學生的“學會”轉化為“會學”。以探究為特點的教學不僅直接影響核心素養中科學思維、科學探究的落實，也會間接影響另外兩個核心素養的達成，這就要求教師把課堂看作是一個豐富多彩的“生態系統”，是一個推陳出新的過程。在學習《生物膜的流動鑲嵌模型》這一節課時，通過建立物理模型來領悟科學思維。課前利用預習學案提出問題并讓學生查閱資料，課堂上教師可以讓學生展示相關資料并結合教材內容，與學生一起探究模型的獲得過程。確定了“細胞膜中的脂質分子必然排列為兩層”的結論后，教師引導學生探究：很多磷脂分子在水中會怎樣排布？理由是什么？雙層磷脂分子在細胞膜內是如何排布的？讓學生利用紙質的磷脂分子模型構建細胞膜中磷脂雙分子層的物理模型，課堂上以小組為單位共同完成最終的模型構建。接著再繼續研究細胞膜中蛋白質分子的位置，結合教材的第68頁圖示和正文將蛋白質添加到已有的模型上，之后再結合教材的小字部分完善糖類的部分。這樣在構建流動鑲嵌模型的物理模型的過程中，將抽象的概念具體化，有利于學生的理解。

結束語

綜上所述，模型建構就是結合教材知識以及學生認知來體現模型的，是有利于提高學生學習效率，促進學生核心素養發展的一種教學工具和手段。在高中生物教學中，教師應有意識地滲透模型思想，引導學生認識不同模型，交給學生主動建立模型的方法，讓學生借助模型學習生物，借助模型分析和解決實際問題，重視學生的體驗、思維和創造，不斷促進學生生物學科核心素養的發展。

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