提高生物學模型建構教學有效性的探索

胡正飛

摘 要：在生物學教學中，模型建構是一個非常重要的教學板塊，高質量的模型建構教學設計，不但可以提升學生對生物學模型的建構技能和應用水平，而且能促進學生科學思維與自主學習意識的發展。然而現階段生物學模型建構教學有效性并不是非常樂觀，致使模型建構教學對學生生物核心素養培育的積極作用無法充分發揮。本文主要探索了提高生物學模型建構教學有效性的策略，希望可以為相關教學工作者提供有價值的參考信息，從而增強模型建構教學質量，突破生物課程教改工作重難點。

關鍵詞：生物學;模型建構;有效性

中圖分類號：G63? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? 文章編號：1673-9132（2022）13-0086-03

DOI：10.16657/j.cnki.issn1673-9132.2022.13.029

在生物學教學中，模型建構不僅是一種理性思維，也是學生開展生物探究、掌握自然現象變化規律的必備學習技能，學生養成良好的模型建構思維和能力，就意味著掌握了研究生物學的真諦。針對目前生物學模型建構教學有效性不足的問題，教師有必要明確創新模型建構教學手段的必要性和緊迫性，為學生打造更具吸引力的模型建構課堂，從而驅動學生生物探究興趣、模型建構思維和能力的穩步發展，從源頭上提高模型建構教學有效性，下面我們就對這一目標進行教學路徑探索。

一、提高生物學模型建構教學有效性的意義

縱觀生物學模型建構教學的現實情況，教學有效性并未達到預期水準，深入剖析其原因，主要是教師對于模型建構教學重視程度不足，并未針對模型建構教學開展系統化設計創新。模型建構是開展生物學課程學習和研究的重要方法之一，學生掌握模型建構方法和技能，可以更為流暢地參與其他生物學探究活動。經過細致的分析總結，筆者將提高生物學模型建構教學有效性的意義歸納為以下三個方面。

第一，有利于深化學生對生物學概念知識的認知。在生物學教學中，引導學生正確認知和掌握生物概念知識是基礎性目標。所謂模型，主要是指描述生物概念知識的形象化工具，而模型建構就是描述生物學概念知識的過程。教師著力提高生物學模型建構教學有效性最顯著的意義，就是可以深化學生對生物概念知識的認知，利用模型建構幫助學生直觀了解生物學理論的來龍去脈，簡化概念知識的復雜結構，這樣學生對生物學概念知識的記憶和理解會更為深刻。

第二，有助于鍛煉學生運用生物學模型歸納和概括生命變化規律的意識和能力。以往生物教學偏重于課本概念知識的程式化講解和輸出，致使學生思維能力得不到良好發展，學生的演繹與推理、歸納和概括能力都存在一些薄弱點。有效的模型建構教學可以增強學生的思維能力和建模能力，指導學生運用生物學眼光和語言去描述生命現象，從而培養學生依托生物模型歸納概括生命變化規律的意識和能力。

第三，有利于幫助學生開展高效生物學自主探究活動。新課程標準下的生物學教學目標是引導學生自主探究，基于生命科學思維和探究方法，審視或論證生物學社會議題。模型建構是學生開展各項生物自主探究活動的前提條件，教師致力于整合多元化教學措施和資源，提升模型建構教學有效性，不僅有利于引領學生開展高效探究活動，而且能激發學生協同合作解決生物問題的意識和能力，從而順應新課程標準提出的自主探究思想立意。

二、提高生物學模型建構教學有效性的策略

（一）應用多媒體技術，激發學生的模型建構興趣

學生學習興趣的濃厚程度直接決定著生物學模型建構教學有效性的高低。生物學模型建構教學所傳授的知識技能，本身就具有較強的抽象性，以往教師在進行模型建構教學時采用的教學措施趣味性不足，不僅無法調動學生參與模型建構探索的積極情緒反應，而且難以引導學生抓住生物現象事實的主要特征和功能，從而影響學生對生物模型要素的準確把握。多媒體教學技術具有優越的直觀教學功能，非常適用于生物學模型建構的形象化教學需求，是創新模型建構教學模式的重要工具。因此，教師想要切實提高生物學模型建構教學有效性，就必須加強應用多媒體技術，使枯燥、沉悶的模型建構課程變得生動有趣，從而激發學生的模型建構興趣，促進學生對模型建構探索式學習的主動參與。具體的技術應用方法主要有兩種。

第一，教師可以在生物學模型建構教學的導入環節為學生創設多媒體情境。模型建構是運用簡化形式再現生命現象的復雜結構和主要功能，學生必須先了解生命現象的原型，才能順利投入生物模型建構探索。教師可以根據生物學模型建構教學的具體內容，為學生在互聯網資源庫中查找對應的生命現象資料，如植物、動物的生長變化圖片、視頻等等，然后利用多媒體教學系統將這些資料投放在大屏幕上，為學生創設具象、直觀的多媒體情境，鼓勵學生和身邊伙伴認真觀察、互動討論多媒體情境內容，最后集中反饋討論結果，幫助學生對生物模型的原型和現實表現產生初步感知，通過多媒體情境導入激發學生模型建構學習興趣[1]。

第二，教師可以預先為學生設計開發多媒體形式的模型建構微課件。生物學模型建構是對生物概念的概念性描述，教學所需的材料非常多。除了創設圖片、視頻形式的多媒體情境以外，教師還可以利用課件制作軟件，將模型建構教學需要用到的文本資料、案例資料、視圖影像資料匯集起來，制成集圖、文、聲、像于一體的微課件，然后把微課件投放到多媒體屏幕上，引導學生以小組合作形式觀看微課件，探討和記錄微課件中的模型建構信息，作為后續建模學習的重要依據，這樣既可以避免教學素材零散化，也能提升學生參與生物學模型建構的積極性。

（二）發展問題導學，鍛煉學生的思維能力和模型建構能力

生物學模型建構教學的關鍵目標是發展學生的科學思維能力，使學生能夠洞察生命現象的本質和變化規律，并運用定量或定性等方式去概括總結，得到完整的生物學模型，教師想要攻克這個目標，問題導學措施必不可少。好奇是學生普遍具有的心理特點和傾向，教師在生物學模型建構教學中引入問題導學手段，可以引導學生開展自主性的思考和探究活動，激發學生質疑和釋疑的意識，切實鍛煉學生的科學思維能力和模型建構能力，從而提升模型建構教學有效性。

在具體的策略實施上，教師可以將生物實驗教學和問題導學措施相整合，帶領學生在實驗探究和思考中建構生物模型。如針對某生物學研究對象，教師可以先為學生出示多媒體形式的研究資料信息，然后讓學生以分組模式觀察、分析研究對象資料信息，將觀察分析結果反饋集中起來。接下來，教師可以根據模型建構教學目標向學生提出問題，并鼓勵學生結合觀察分析結果自主發現和提出問題、對研究結論做出合理的假設，通過分組實驗得到具體數據，去驗證之前的假設是否成立。最后，教師就可以引導學生抓住實驗結論中研究對象的主要特征和功能，對研究對象的性質進行描述和表達。如果建模過程中出現歧義，教師應該提出跟進問題，組織學生開展進一步的實驗和觀察，檢驗和修正先前建構的生物模型，直到研究對象的基本特征和功能被準確、完整地描述出來，學生的科學思維能力、實驗探究能力和模型建構能力都能得到同步強化。

（三）設計合作建模任務，培養學生探究能力與合作精神

任務型教學措施不僅非常適用于生物學模型建構教學，而且在提高教學有效性方面也發揮積極作用。生物學模型建構教學想要取得成功，重在遵循自主、合作、探究性教學思想，將枯燥的建模學習內容轉化為任務形式呈現給學生，這樣一來可以激發學生的好勝心理，強化學生投入模型建構學習的內驅動力，二來也能產生集思廣益的教學效用，提高學生探索和發現生物模型要素的效率。

在具體的合作建模任務設計和實施上，教師可以針對模型建構教學為學生設計資料收集和數據統計任務。模型建構教學需要的資料信息非常多，資料信息的完整性決定生物模型的建構質量。為此，教師在生物學模型建構教學中，可以向學生設計并發布資料收集和數據統計任務，使學生自主探查和獲取模型建構所需的客觀事實依據。如在針對某生物研究對象進行模型建構時，教師就可以先在多媒體屏幕上展示研究課題，然后以微課形式為學生呈現資料收集和數據統計任務，鼓勵各小組學生自主分工，在電子書包、生物學史料庫以及互聯網信息庫中輸入關鍵詞，查找和下載與研究對象密切相關的資料信息，鍛煉學生應用多媒體工具合作采集建模信息的能力。資料收集完畢后，教師可以跟進引導學生開展數據統計任務，根據建模資料信息的具體類型，讓學生合作整理計算數據，繪制成對應的扇形、條形、直方或折線型統計圖。最后，教師就可以鼓勵學生根據數據統計結果和影像資料，合作分析、概括生物研究對象的基本性質、特征或是功能，實現對生物模型的順利建構和描述。

（四）加強建模方法指導，提高學生自主建構生物模型的能力

俗話說學無定法、貴在得法，科學的方法指導是生物學模型建構教學有效性獲得提高的法寶。以往教師在實施生物模型建構教學時，僅是粗略向學生講解建模方法，缺乏細致、深入的方法滲透，導致學生對生物模型建構過程的認知非常淺顯，生物學模型建構教學質量難以得到保障。因此，教師在對生物學模型建構教學模式開展改革工作時，必須意識到方法指導的重要性，著力加強并落實建模方法指導。生物學模型建構方法主要有物理模型建構法、數學模型建構法以及概念模型建構法，對應的教學措施也有以下三項。

第一， 物理模型建構法。該方法主要是運用實物或者圖像描述、概括生物研究對象的性質特征。教師在向學生傳授這種建模方法時，可以指導學生參照生物模型結構圖，運用各種生活材料動手制作實物型生物模型，在學生制作過程中，教師應該啟發學生的創造性思維，注意對生物模型大小比例和相對數量的設定，力求制作出能夠客觀呈現生物研究對象主要特點的生物模型。教師還可以利用電子白板的繪圖功能，指導學生以樹狀圖、氣泡圖等形式繪制生物模型圖像，鼓勵學生合作分析討論，在圖像中準確、完整描述生物模型的結構和功能，從而鍛煉學生對實物模型的手動制作能力，以及對圖像模型的繪制能力，落實物理模型建構法滲透目標[2]。

第二， 數學模型建構法。該方法利用的是生物學和數學學科知識之間的交叉性，采用數學語言或者數學符號描述生物模型的主要特征，或生物知識點之間的內在聯系。教師在實施數學模型建構法指導教學時，可以先利用微課件向學生展示生命現象的變化規律，鼓勵學生以小組合作學習模式開展互動討論，將生命現象的變化規律整理、歸納為易于理解的文字信息。接下來，教師就可以組織學生分析文字信息，初步了解生物模型的主要結構和功能，然后根據這些特點指導學生運用數字、字母、各種數學符號列等式或者不等式，或者繪制曲線圖、圖表和框圖，以數學的形式去描述生物研究對象的客觀特征。最后，教師還應該指導學生運用生物語言和數學語言，去識讀和表達數學生物模型所反映的生命變化規律，如果發現模型中存在不合理之處，教師應該引導學生改變其中的某個字母或數字，對數學模型結構式進行校正，從而培養學生嚴謹、縝密的生物科學思維和探究精神，幫助學生扎實掌握數學模型建構法。

第三， 概念模型建構法。該方法主要是通過敘述、分類、視覺化等方式，對生命現象之間的變量關系進行定義、解釋或者概括。教師在向學生滲透概念模型建構法時，可以先向學生出示生物研究對象和課題，然后向學生創設三個問題情境：（1）該研究對象和課題涉及哪些概念？請將概念羅列在演算紙上。（2）這些概念之間是否存在內在聯系？請將演算紙上有聯系的概念勾連起來。（3）該生命現象是如何產生或者實現的，請在演算紙上嘗試繪制圖解式模型。問題情境創設后，教師可以鼓勵學生分組對問題展開思考和討論。在此期間，教師應該流動巡視各組探究情況，指導學生對演算紙上的概念進行梳理和排列，基于概念間的變量關系和內在聯系，繪制對應的概念圖或者流程圖。

三、結語

綜上所述，教師整合多元化教學措施提高生物學模型建構教學有效性，不但可以深化學生對生物學概念知識的認知，而且有助于鍛煉學生運用生物學模型，歸納和概括生命變化規律的意識和能力，還能幫助學生開展高效生物學自主探究活動。因此，教師在更新生物學模型建構教學模式時，應該加強應用多媒體技術、發展問題導學、設計合作建模任務以及指導建模方法，使學生以濃厚興趣主動參與建模探索，得到科學思維能力、自主建模能力與合作探究精神的全面培養，從而提高生物學模型建構教學有效性。

參考文獻：

[1] 何毅瓏.模型建構與初中生物概念教學[J].名師在線，2021（15）：27.

[2] 楊昭君.指向科學思維的初中生物模型建構的教學策略[J].新課程導學，2020（30）：53.

[責任編輯 竇伊沙]