概念模型建構在高中生物教學中的應用策略探究

摘 要：高中生物教師指導學生建構學科概念模型，能夠利用其可視化和直觀化特點降低生物知識的認知難度，培養學生結構化、系統化學習的意識。同時，能夠促使他們對生物學理論、生物學概念實現更深層次的理解，清楚認識到各知識點之間的關聯關系，真正提高其生物學整體化認知的質量。對此，為了使概念模型構建在高中生物教學中發揮出應有的作用，文章從教學策略優化視角出發，闡述教師通過開展情境研究、概念總結、細節分析、關系梳理等模型建構活動，提高學生概念模型建構能力的有效教學措施。

關鍵詞：概念模型；高中生物；生物教學

模型是對某一特定認知對象所建立的一種概括性描述圖式，這種圖式能夠更加直觀清晰、簡單明了地展現出認知對象的關鍵信息，突出各關鍵要素之間的關聯關系。高中生物教師若想提高學生系統化學習的效率與質量，可以結合模型學習優勢開展概念模型建構認知活動。讓學生通過建構生物概念模型加深對單元重難點知識的理解和記憶，能夠充分認識到知識與知識之間的內在聯系，形成一定的結構化認知意識，更好地提升其生物知識系統化學習的效果。

一、概念模型概述

（一）概念模型的概念

在生物模型中，概念模型指的是一種由符號、線段、圖示、文字等元素所構成的，用來直觀表述和抽象概括生物學知識本質特征的認知模型。此種模型能夠清晰展示出生物學概念、生物學理論、生物學規律等知識內在與外在的聯系，能夠對生物學中的某種現象、某樣事物或某個問題進行明確闡述。另外，概念模型是一種可視化的思維工具，學生運用概念模型對生物學知識進行梳理和歸納，能夠更加清楚地認識到重難點知識的本質內涵，厘清各知識之間的邏輯關系，進一步加深對生物學理論的理解，提高其生物認知的

效果。

（二）概念模型的分類

概念模型可以分為集合式、圖解式、流程圖、概念圖四種類型。其中集合式包含了獨立型、包含型、重合型、重疊型和混合型五種展現形式。以重疊型為例，所建構的概念模型需要突出兩個生物學概念之間的重疊部分，要展示兩者之間的公共關系。流程圖分為順序結構和循環結構兩種展示方式，學生在建構上述兩種生物模型時，需要注重突出生物學各知識點之間的邏輯關系。概念圖展示的是生物學各概念之間的關聯關系。圖解式是最為復雜的一種概念模型，其中包括了生物概念和生物學知識點，學生在建構時不僅要展現出生物概念之間的關聯關系，還需要展示出各知識點之間的因果關系、邏輯關系等。

二、高中生物概念模型建構的原則

（一）科學性原則

學生在建構生物概念模型時，需要遵循科學性建構原則。要讓模型中的表述性語言與教材中對生物知識、生物概念的描述相一致，要具有較強的嚴謹性和科學性特點。如文字、字母、數字等元素的書寫要準確，各知識點的邏輯關系要精準等。

（二）系統性原則

學生需要遵循系統性建構原則創建生物概念模型。要在模型中突出生物學知識點的條理性和層次性，展示出各理論、各概念之間的邏輯關系，清晰表達出知識與知識之間的關聯關系。同時，借助概念模型展現出生物知識的整體性、結構性特點，使其呈現出一個完整的生物學知識體系。

（三）直觀性原則

生物概念模型建構的目的是把生物教材中大量的文字性敘述內容進行提煉和簡化處理，使其能夠簡潔明了地展現單元重難點知識，突出生物學的關鍵要素。對此，學生需要遵循直觀性建構原則進行概念模型建構，使其能夠更加清晰地呈現出生物學各知識點之間的本質聯系。

三、概念模型建構應用于高中生物教學的具體措施

（一）創設情境，巧妙引入概念模型

生物教師為了讓學生能夠建構出科學合理的概念模型，需要先讓他們了解模型的特點，知道模型的建構意義，掌握模型的正確建構方法。同時，要利用有效的教學手段調動他們主動建構概念模型的積極性，培養其模型建構的意識，提升其生物學習的效率。對此，為了真正達到這一教學效果，教師可以利用多媒體課件開展情境探究模型建構活動。利用生動形象的多媒體課件構建生物探知情境，引發學生對生物學知識的研究興趣，讓他們在情境分析中感悟到概念模型建構的實際意義，學會正確的建構方法，提升其概念模型建構的能力[1]。

以人教版高一生物必修1第三單元《細胞的基本結構》一課教學為例，此單元包含了細胞膜、細胞器、細胞壁等重要的細胞結構知識。教師若想快速集中學生的注意力，讓他們高效認識細胞的結構知識，可以開展情境探究模型建構活動。教師先利用多媒體課件展示細胞結構的動畫展示視頻，讓學生跟隨動態視角一層一層探尋出細胞的基本組織結構。細胞的外層是細胞膜，細胞最內層是細胞核，細胞中間包含了葉綠體、線粒體、高爾基體等。而每一個大的細胞結構還包含著很多細小的結構要素，細胞膜中包含了纖維素和果膠，而這是植物細胞所特有的；細胞核中包含了核膜、核仁、核孔、染色質四個結構要素，其功能是系統的控制中心。之后，教師再使用課件展示概念模型的建構思路，教授學生建構模型的具體方法。然后再引導他們結合動態情境梳理生物知識點，運用概念圖建構思路建構細胞基本結構的概念模型。教師通過創設情境，開展教學活動，既可以用更加直觀的方式呈現出生物學各概念之間的關系，培養學生建構概念模型的意識，降低抽象知識的理解難度，又能借助清晰的畫面信息使其能夠快速掌握正確建構模型的方法，使其建構出更加科學、更加規范的生物概念模型。

（二）結合實際，建構多元概念模型

高中生物教師若想增強概念模型建構教學的科學性、實用性和有效性，需要根據具體教學目標和教學要求，結合生物學知識的特點創建多元模型建構活動。讓學生通過建構完整模型、部分模型、關聯模型、網絡模型等多種概念模型，加深對生物學概念的認識，形成較強的邏輯思維能力，厘清各概念之間的關系，有效提升其生物學習的質量。

1.梳理綜合知識，建構完整概念模型

生物教師在教授某一生物學概念的所有知識點之后，可以開展綜合知識梳理與完整概念模型建構活動。在教學過程中，教師需要指導學生整合學過的所有與這一生物概念有關的基本理論和拓展內容，既要整理這部分知識中所有具體的生物學概念，又要總結每個生物要素的具體功能特性，梳理各要素之間的邏輯關系。同時，要知道生物現象、生物要素功能的意義與實際應用。然后，教師再引導學生運用圖解式模型建構思路，完成概念模型的建構[2]。

以必修教材《生物學遺傳與進化》為例，教材包含了遺傳因子、染色體、DNA的結構和復制、基因的表達、基因突變與變異、生物進化六部分知識。對此，學生在學完所有內容之后，教師可以讓他們總結出各部分重要的知識點，梳理出各生物概念之間的邏輯關系，提煉出各知識點的關鍵要素，將其歸納成簡單明了的概括性描述語句，然后用圖解式思路建構完整的生物概念模型。例如：在建構DNA的復制這部分概念模型時，學生需要分出概念、時間、場所、條件、特點、規則、過程、結果、意義九個部分，以概念圖的方式呈現出各部分知識的概述性語句。DNA復制的規則是“堿基互補配對原則”；復制過程是：解旋→成子鏈→子代；復制的特點是：邊解旋邊復制，半保留復制。之后，學生需要依據此種方式建構與遺傳和進化知識有關的其他概念模型，將其組成一個完整的、系統的圖解式概念模型。教師通過創設生物學知識綜合梳理活動，指導學生建構龐大的、完整的生物概念模型，既可以幫助他們再一次快速鞏固此部分重難點知識，提高其知識提煉和概述總結的能力。還能借此培養他們系統化學習的意識，使其能夠建構出更加科學、更加完整的生物學知識體系，更好地提高學生知識復習與鞏固的效率。

2.探究探討細節，建構部分概念模型

在高中生物教材中包含了一部分難以用肉眼看到的、難以快速理解記憶的、難以清晰描述的抽象性、推理性知識。對此，教師為了改善學生對此部分知識點的學習效果，提高他們抽象思維能力和邏輯推理能力，可以創建細節探知教學活動。同時，指導學生根據所學內容建構部分學科知識點概念模型。在教學過程中，教師需要帶領學生探尋抽象生物學知識的內在規律，探索生物概念的內在本質，推導出與之相關生物要素，然后再依據上述信息建構概念模型[3]。

以“特異性免疫”一課教學為例，體液免疫和細胞免疫是比較難以理解的部分，學生很難用肉眼看到兩個生物要素的免疫過程。對此，教師為了幫助他們加深對這部分知識的記憶，可以建構部分概念模型構建活動。例如，教師先帶領學生總結體液免疫過程中參與的細胞，討論各細胞變化的細節，再通過建構直觀模型圖的方式幫助他們記憶體液免疫的過程。第一階段是抗原（細菌）吞噬細胞，再將這一抗原傳遞給T細胞，之后有少數抗原刺激B細胞，此時進入到體液免疫的第二階段。B細胞在淋巴因子的作用下進行了一系列運動，其中大部分分化為漿細胞，而漿細胞的變化則是體液免疫的第三個階段。此時漿細胞分泌產生了抗體，而這一抗體又與抗原進行了特異性結合，最終完成了體液的免疫全過程。教師可以引導學生運用上述學習思路分析細胞免疫的細節知識，鼓勵他們自行建構出細胞免疫的概念模型。教師通過開展知識點細節探討交流活動，能夠幫助學生進一步加深對抽象生物學知識的記憶，使其快速梳理出生物現象的變化過程，建構出清晰、科學的生物概念模型。

3.結合科學規律，建構關聯概念模型

學生在建構生物學知識的概念模型時，不能盲目建構，而是要展現出生物學的科學規律，體現出探究生物知識的科學方法。對此，教師為了讓學生能夠建構出科學性、邏輯性、規律性較強的生物概念模型，可以以科學規律為基礎，結合科學方法對學科知識進行深入分析，巧用箭頭、線段、符號等模型元素建構出學科知識關聯概念模型。與此同時，教師還需要在教學過程中引發學生對生物知識的深度思考，讓他們能夠充分認識到生物概念的意義，知道生物現象或學科原理的實際作用，提升其探究問題和解決問題的能力[4]。

以人教版高一生物必修1第四單元《細胞的物質輸入和輸出》一課教學為例，教師可以指導學生建構“物質跨膜運輸的實例”這一概念模型。首先，學生需要通過閱讀教材整理出與這部分知識有關的重要生物概念，如動物細胞、植物細胞、紅細胞、細胞質、細胞液、半透膜、濃度差等。提煉出關鍵的生物知識點，如紅細胞運輸的條件和現象、洋蔥細胞發生物質跨膜運輸后發生了什么現象等。然后，教師需要指導他們探索這部分知識點的科學規律。動物細胞中的紅細胞經過物質跨膜運輸會發生滲透作用；跨質元素的吸收取決于細胞膜等。學生需要結合上述信息建構出此部分知識的概念模型。教師通過開展科學規律探究活動，能夠讓學生更加深刻地認識到生物知識的科學規律，掌握學科知識認知的科學方法，知道生物概念的特點和作用。同時，能夠借此提高其邏輯梳理與總結的能力，建構出科學合理的概念模型。

4.總結章節內容，建構網絡概念模型

生物教師若想提高學生系統性自主學習的能力，提升其單元化生物知識的認知效果，可以以教材章節為主體，開展網絡概念模型建構活動。引導學生梳理和總結教材章節知識點，厘清各生物概念之間的邏輯關系，探尋生物知識之間的內在聯系。然后，再以此為基礎進行章節整體知識的網絡模型建構，建構出更加系統、更加完整的生物單元概念模型[5]。

以人教版高二生物選擇性必修1第五單元第2節《其他植物激素》一課教學為例，教師需要帶領學生匯總本科的重難點知識，提煉出關鍵的章節信息，用概述性語句總結出各概念的關鍵知識，然后再按照網絡模型的思路進行知識點梳理與建構，建構出完整的章節概念模型。例如：以“其他植物激素”為主題，根據單元知識點分支出赤霉素、細胞分裂素、脫落酸、乙烯、植物激素間的相互作用五個部分。然后，針對每個部分整理和歸納詳細的知識點，梳理各知識點之間的關系。植物激素間的相互作用這部分內容包含了協同作用和拮抗作用兩個重要的知識點。同時，講述了植物器官發育和植物激素之間的關系。對此，學生在細節知識概述總結時，可以在關鍵知識點分支中列舉相應的實物案例。當黃瓜莖端的脫落酸與赤霉素的比值較低時，更有利于黃瓜莖端分化形成雄花，佐證植物器官發育受多種激素調控這一理論。教師通過開展章節知識總結教學活動，能夠幫助學生快速理清單元關鍵知識點，提煉出重要的生物信息，提高章節學習的質量。同時，能夠借此培養他們知識梳理與知識整合的能力，提高其概念模型建構的水平。

結束語

綜上所述，高中生物教師若想提高課程教學的有效性，讓學生能夠透徹理解抽象生物概念，了解生物概念之間的關聯關系，改善其生物認知的質量，可以開展多樣化的概念模型建構活動。使其通過建構完整模型、部分模型、網絡模型、圖示模型等不同的概念模型加深對生物知識的理解和記憶，有效提升其系統性學習生物知識的效率與質量。

參考文獻

[1]王曉萍.淺談模型構建在高中生物教學中的應用策略[J].天天愛科學（教育前沿），2022（12）：63-65.

[2]王睿.淺析高中生物教材中模型與建構的應用[J].科教文匯（中旬刊），2021（20）：165-167.

[3]張清正.模型建構在高中生物教學中的應用策略研究[J].考試周刊，2022（12）：115-118.

[4]張旭.高中生物教學中模型建構的價值與實踐探究[J].教學管理與教育研究，2022，7（1）：77-78.

[5]王科人.高中生物教學中概念模型的應用現狀及對策[J].安徽教育科研，2021（33）：41-42.