高中生物教學中生物模型的構建和應用策略探究

摘 要：

將生物模型運用在生物課堂上，能夠將生物教材中抽象且較難理解的生物知識直觀、形象地展現給學生，降低學生對生物知識的學習難度，提升學生生物學科的學習效率與質量，促進核心素養的形成.基于此，分析了高中生物教學課堂上構建與運用生物模型的意義，并提出了高中生物教學中有效構建與運用生物模型的策略.

關鍵詞：課堂教學；生物模型；高中生物

中圖分類號：G632 ""文獻標識碼：A"" 文章編號：1008-0333（2023）09-0141-03

1 高中生物課堂教學中構建與運用生物模型的價值分析

1.1 有助于提升學生參與生物課堂學習的興趣

在生物課堂中構建與運用生物模型，能夠使學生經歷一個完整的模型修復過程，并促進學生加深對生物概念的認識與理解，使學生構建一個全面且系統的生物知識系統.教師將生物模型運用于教學課堂上，能夠突破傳統生物教學課堂的限制，學生對生物課程學習的興趣及自信心得到喚醒，有助于為接下來生物學科知識的深入學習奠定堅實的基礎.

1.2 有助于提升學生的科學思維能力

在生物學科核心素養的引領下，教師在開展生物學科課堂教學活動的過程中需要重視培養學生的科學思維能力，使學生能夠得到全面綜合發展.在高中生物教學課堂上應用生物模型，學生能夠獲得全新的生物學習體驗，并且學生在構建生物模型的過程中能夠對已經形成的生物知識經驗進行歸納總結，使得學生能夠在探究生物知識的過程中獲得思維能力方面的發展.

1.3 有助于提升學生學習主觀能動性

在素質教育的持續推進下，高中生物教師在開展課堂活動中，需要重視提升學生的主觀能動性，使學生能夠通過參與課程學習獲得全面發展.因此，在開展高中生物課程教學時借助生物模型，不僅能夠提升學生生物學科的學習效果，還能夠使學生在參與生物課堂學習時掌握如何進行科學有效的學習，有助于學生使用已經掌握的學習方法有效提升主觀能動性.

2 高中生物課堂教學中構建與運用生物模型的策略探究

2.1 構建生物結構模型，提升學生觀察能力及分析能力

學生在教師所構建的生物結構模型課堂上進行學習，能夠降低對知識的理解難度，加深學生理解與記憶課堂所學生物知識.構建生物結構模型能夠將抽象且枯燥的生物知識轉化為形象且簡單的內容，使學生在直觀感受生物結構模型的過程中完成對生物知識的高質量、高效率學習.

例如，教師在開展“生物細胞”這部分知識的教學時，該部分知識對于高中生而言比較抽象，如果只是通過教師的講述學生則難以形成有效理解.因此，教師可以借助為學生構建生物結構模型的方式開展這部分內容的教學.首先，教師可以先為學生展示一段與生物有關的內容：“一個成年人的身體中的細胞數量大約有100億萬個.”接著，結合展示的與生物有關的內容提出問題：“為什么人的身體中能夠存在這么多數量的細胞？這些細胞為什么如此之小？”學生在教師構建的生物問題引導下激發了對生物知識的探究欲望，并且能夠在參與課堂學習時更加集中自己的注意力.然后，教師引導學生構建生物細胞結構模型，學生在教師的指引下將細胞制作為邊長分為2 cm、3 cm、4 cm的長方體，并運用所學數學知識完成了對該長方體表面積的計算.最后，學生結合計算所得出的結構能夠在腦海中形成細胞大小的基本概念.通過構建生物結構模型為學生傳授生物知識，能夠使學生在生動、形象且直觀的模型中降低對抽象知識的理解難度，使學生在直觀感知生物結構模型的過程中加深對生物知識的記憶，并且獲得思維能力的發展.

2.2 構建生物概念模型，明確知識點之間的關聯

高中生物學科需要學生學習繁多且復雜的知識點，在學習過程中學生需要記憶大量的概念性知識.以往學生只能通過死記硬背的方式完成對生物概念的記憶，導致學生只是記住了生物概念的字面意思，而沒有形成對概念的深入理解，并且在這種機械性的概念記憶模式下，學生只能短暫形成對這些內容的記憶，無法形成永久的記憶，久而久之就會造成學生出現混淆生物概念的情況.因此，教師需要在現階段的教學中借助生物概念模式的方式，促進生物教學目標的高效完成，使學生能夠形成科學思維能力，并能夠明確且清晰地闡述生物概念的內涵及外延，使學生能夠構建出一個系統且完整的生物知識網絡.概念模型具有簡潔明了的特點，能夠將實物的本質直觀揭示出來，教師在構建生物概念模型時，可以通過借助圖示、符號、箭頭等方式畫出事物的生命活動過程、規律、機理等，以此來幫助學生建立完整的生物知識體系.

例如，在帶領學生完成“有氧呼吸過程”的學習時，教師就可以在教學過程中借助構建生物概念模型的方式，使學生形成系統化的生物知識體系.教師可以引導學生總結生物進行有氧化呼吸的三個階段時的反應，并借助歸納的知識寫出有氧呼吸過程中出現的反應物及產物，以此來構建有氧呼吸知識網絡.接著，再引導學生將能量、酶、反應階段及反應場所等有關現象填寫進知識網絡中，最終使學生能夠構建出一個完整且系統的有氧呼吸知識網絡圖.由此，通過在高中生物教學課堂上引導學生自主完成對生物概念模型的構建，能夠有助于學生形成系統且完整的生物知識體系，使學生在加深對生物概念的認識與理解的過程中促進生物大概念的形成.

2.3 構建生物實物模型，培養學生空間想象力

構建生物實物模型在高中生物建模中十分常見，它主要是借助具體的物體直觀地表達生物知識的形成過程以及結構特征等.對于高中生物知識的學習來說，能夠將復雜且抽象的生物知識轉化為簡單且直觀的生物實物模型，使學生在直觀且形象化的生物模型中降低對生物知識的學習難度.并且，通過為學生構建生物實物模型的方式能夠為學生立體化且形象化地呈現出生物教材中出現的平面圖像，有助于學生在參與生物課程學習的過程中形成空間想象能力，使高中生物教學培養學生核心素養的目標得到有效落實.生物實物模型的構建一般是借助于等比的實物或圖形呈現出物體的三維立構，構建生物實物模型與真正的實物很像，只是會對比例做出一定的調整.

例如，在開展“生物膜流動鑲嵌模型”這部分內容的教學時，教師就可以借助構建生物實物模型的方式提升學生對這部分知識內容的學習與掌握效果.教師可以為學生構建磷脂分子實物模型，學生在教師借助不同顏色粘土及牙簽所制作的生物實物模型中，能夠對細胞膜的流動鑲嵌情況進行直觀地感受.因此，高中生物課程教學中借助構建與運用生物實物模型的方式，能夠為學生直觀且形象地展示出原本抽象且復雜的生物知識，有利于促進學生空間想象能力及觀察能力的形成，為學生科學思維能力的發展奠定堅實的基礎.2.4 構建生物過程模型，促進學生生物課程學習效率提升

高中階段的生物課程教學，主要是引導學生學習探究生物的活動規律以及生物能量的流動機理等.而這些內容的學習通常會伴隨著動態性的變化，會根據生活的數量或能量的變化而隨之變化，因此導致學生在學習生物知識時出現難以理解的情況.教師要想促進學生對生物知識理解的效率，在開展課堂教學活動的過程中就可以為學生引入生物過程模型，通過為學生動態化地展示生物的活動規律及能量流動機這些知識點，促進學生在動態感知的過程中加深對相關知識的理解.

例如，在開展“能量流動”這部分內容的教學時，食物鏈中能量的流動并不是固定的，而是動態變化的，因此為了能夠加強學生對這部分內容的理解，教師可以結合教學內容為學生構建生物模型，讓學生借助食物鏈“小草—兔子—狐貍—老虎（生產者—第二營養級—第三營養級—最高營養級）”，并與生物課堂所學知識相結合，認識到存在于食物鏈中的能量不僅只是流向下一級，還會借助排泄、呼吸等方式流散掉.學生在教師所構建的生物過程模型中能夠深刻感知“能量流動”這一動態化生物知識，并對生物系統中能量的效率、流動的方向與方式的能知識點形成深刻的理解與記憶，使生物過程模型在高中生物課堂的運用不僅提升了學生學習生物知識的質量與效率，還能夠有助于學生形成生物學科核心素養.2.5 構建生物數學模型，引導學生探究生物本質規律

在生物學科核心素養的引導下，需要教師不再一味地為學生傳授生物知識，而是需要引導學生在學習與探究生物知識的過程中，對其中的本質以及所蘊含的規律進行挖掘，使學生能夠在探究生物知識時形成科學思維與科學素養.因此，教師要在教學過程中將表格、公式、圖示的數學模型有效運用起來，引導學生借助數學模型完成對高中生物知識的學習，并完成對生物知識特點的總結與歸納，使學生能夠在這個過程中對生物知識中蘊含的規律產生深刻理解.生物數學模型的構建就是運用函數、公式、曲線圖、柱形圖等形式展現出實驗數據的變化.

例如，在開展探究“酵母菌中數量變化規律”這部分內容的教學中，為了能夠引導學生探究生物知識的本質規律，使學生在探究過程中形成科學思維能力及科學素養，

在課堂上教師就可以借助構建數學模型的方式開展教學活動.首先，教師結合教學知識內容為學生構建學習情境，教師可以在課堂上為學生播放制作酵母菌發酵后產生的現象的視頻，在學生觀看視頻后引導其思考問題：培養液中酵母菌種群數量發生了哪些變化？接著，教師要求學生運用課堂上所學生物知識對其變化進行大膽猜測；最后，組織學生以探究實驗的方式，結合實驗中所獲得的數據構建數學坐標圖，其中坐標圖中的X軸用來表示時間，則Y軸表示培養液中酵母菌的種群數量，根據實驗數據繪制出培養液中酵母菌種群數量變化曲線圖.通過在課堂教學中引導學生構建生物數學模型，能夠使學生在對繪制的直觀的曲線變化圖中觀察到酵母菌種群數量是如何變化的，促使學生獲得學習效率上的有效提升.不僅如此，學生在觀察生物實驗與處理實驗數據的過程中，還逐漸提升了演繹推理能力及歸納總結能力，使學生生物學科核心素養得到有效培養.

總而言之，高中生物課程教學需要教師積極研究生物模型在課堂上的運用，通過構建與運用生物模型的方式，促進高中生物教學的發展與進步.因此，高中生物教師要加大生物模型構建與運用的關注程度，在課堂教學中積極為學生構建與運用生物模型，并制定出解決生物教學問題的有效策略，充分發揮出生物模型在高中生物課堂的教學價值，進而促進高中生物課程教學質量與效率的有效提升.

參考文獻：

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［3］ 張羅國.高中生物教學模型構建中的常見問題及應對策略［J］.家長，2022（13）：171-173.

［責任編輯：季春陽］

收稿日期：2022-12-25

作者簡介：桂任鳳（1992.7-），女，安徽省亳州人，本科，中學二級教師，從事高中生物教學研究.