美育視域下的高中生物學(xué)建模教學(xué)探索與實(shí)踐

摘要：本文結(jié)合生物學(xué)學(xué)科特點(diǎn)和學(xué)生全面發(fā)展的時代需求，就如何在美育視域下開展高中生物學(xué)建模教學(xué)進(jìn)行了實(shí)踐和思考，通過建構(gòu)基礎(chǔ)模型和進(jìn)階模型，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)美、欣賞美、創(chuàng)造美的能力，發(fā)展生物學(xué)核心素養(yǎng)，實(shí)現(xiàn)從美育到互育，進(jìn)而從學(xué)科教學(xué)走向?qū)W科育人。

關(guān)鍵詞：美育；生物學(xué)建模教學(xué)；模型建構(gòu)

文章編號：1003-7586（2024）03-0005-03 中圖分類號：G633.91 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

《中國教育現(xiàn)代化2035》提出要更加注重全面發(fā)展。大力發(fā)展素質(zhì)教育，促進(jìn)德育、智育、體育、美育和勞動教育有機(jī)融合，明確指出“五育”融合的教育發(fā)展目標(biāo)。其中，美育是審美教育、情操教育、心靈教育，也是豐富想象力和培養(yǎng)創(chuàng)新意識的教育，能提升審美素養(yǎng)、陶冶情操、溫潤心靈、激發(fā)創(chuàng)新創(chuàng)造活力，是“五育”的核心之一。高中生物學(xué)教材蘊(yùn)含著豐富的和諧美、理性美、科學(xué)美、社會美等美育內(nèi)容，是實(shí)現(xiàn)審美教育的良好載體，也是促進(jìn)“五育”融合的重要支架。基于此，本文以“細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)”單元為例，以模型建構(gòu)來促進(jìn)美育的滲透，幫助學(xué)生形成生物學(xué)概念，發(fā)展生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

1 美育視域下的高中生物學(xué)建模教學(xué)模式

模型是人們?yōu)榱四撤N特定的目的而對認(rèn)識對象所做的一種簡化的、概括性的描述，包括物理模型、概念模型、數(shù)學(xué)模型等。人教版高中生物學(xué)教材的表層結(jié)構(gòu)是指各種精心設(shè)計的教材的“功能模塊”及其相應(yīng)文字或圖表的呈現(xiàn)形式，主要有“問題探討”“科學(xué)方法”“思維訓(xùn)練”“探究·實(shí)踐”和“思考·討論”等。生物學(xué)教學(xué)中，教師可以從教材表層結(jié)構(gòu)人手，深度挖掘教材中的美育內(nèi)容，精選教學(xué)載體進(jìn)行建模，并對模型進(jìn)行修正分析。在建模過程中，教師要學(xué)會在“美育”中發(fā)現(xiàn)、滲透、落實(shí)“五育”，也要學(xué)會在“五育”中認(rèn)識、把握、實(shí)現(xiàn)“美育”，從而更好地落實(shí)生物學(xué)核心素養(yǎng)。筆者結(jié)合自身教學(xué)實(shí)踐，優(yōu)化出的美育視域下的生物學(xué)建模教學(xué)模式（見圖1）。

2 美育視域下的生物學(xué)建模教學(xué)課堂實(shí)踐

2.1 以概念模型，思理性關(guān)

概念模型是指運(yùn)用語言、符號和圖形等形式，對真實(shí)的系統(tǒng)信息進(jìn)行抽象和簡化。生物學(xué)建模教學(xué)中，教師需要關(guān)注學(xué)生的最近發(fā)展區(qū)，在前概念的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生對相關(guān)實(shí)例進(jìn)行歸納和概括，并繪制出思維導(dǎo)圖或流程圖等。“分泌蛋白的合成與運(yùn)輸過程”這一教學(xué)內(nèi)容中，教師可以引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材“思考·討論”欄目中的相關(guān)材料，回憶能夠合成及加工蛋白質(zhì)的場所。學(xué)生根據(jù)教材中的“豚鼠胰腺腺泡細(xì)胞分泌蛋白形成過程圖解”對結(jié)構(gòu)進(jìn)行排序，初步建構(gòu)流程圖，再依次探究各部分結(jié)構(gòu)中的物質(zhì)變化并進(jìn)一步完善流程圖（見圖2）。

通過建構(gòu)概念模型，學(xué)生的思維由感性走向理性，能夠由表及里的感知概念，進(jìn)而初步建構(gòu)生物學(xué)概念。在此過程中，學(xué)生充分感悟知識的邏輯美和層次美，深化知識內(nèi)在的聯(lián)系，將相關(guān)知識生成出一幅具有理性之美的作品，這也是美育在生物學(xué)建模教學(xué)中最直接的體現(xiàn)。

2.2 以物理模型，感和諧美

物理模型是指以實(shí)物或圖畫形式直觀表達(dá)認(rèn)識對象的特征。教材中有比較多的細(xì)胞亞顯微結(jié)構(gòu)、固定裝片等觀察型實(shí)驗(yàn)，物理模型的建構(gòu)可以幫助學(xué)生直觀理解這些概念。“細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)”的單元教學(xué)旨在幫助學(xué)生明確“細(xì)胞各部分結(jié)構(gòu)既分工又合作，共同執(zhí)行細(xì)胞的各項(xiàng)生命活動”這一重要概念。在實(shí)際教學(xué)中，教師可以引導(dǎo)學(xué)生先自學(xué)細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)，再以小組為單位精選材料、分析結(jié)構(gòu)比例、建構(gòu)真核細(xì)胞的三維結(jié)構(gòu)模型。教師給予學(xué)生多元化的評價量表，引導(dǎo)學(xué)生綜合考量模型的科學(xué)性、環(huán)保性和美觀性，幫助學(xué)生進(jìn)一步修正優(yōu)化出較為完整的細(xì)胞結(jié)構(gòu)模型，形成的生物學(xué)概念學(xué)習(xí)框架，如圖3所示。

在整個建模過程中，學(xué)生全身心投入情感、思想，充分感受物理模型的直觀美、結(jié)構(gòu)美、微觀美，同時體會小組合作中的協(xié)作美。教師最終將美育內(nèi)化為學(xué)生認(rèn)可的和諧之美，也將勞育與美育融合，實(shí)現(xiàn)共育。

2.3 以數(shù)學(xué)模型，品科學(xué)關(guān)

數(shù)學(xué)模型是指運(yùn)用數(shù)學(xué)工具和方法對生物學(xué)現(xiàn)象的內(nèi)在規(guī)律進(jìn)行抽象和概括，得到特定的數(shù)學(xué)關(guān)系，并通過數(shù)學(xué)關(guān)系解決實(shí)際問題和對事物的發(fā)展進(jìn)行預(yù)測的思想和方法。高中生物學(xué)教材中常見的數(shù)學(xué)模型有曲線圖模型、表格模型、集合模型、公式模型等。教師可以引導(dǎo)學(xué)生將抽象的概念轉(zhuǎn)換為直觀的曲線圖等。通過不同模型之間的切換，改善學(xué)生的學(xué)科認(rèn)知，強(qiáng)化其鑒賞生命美、自然美等生活之美的能力。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中，能夠比較不同模型之間的優(yōu)缺點(diǎn)，明確美的含義，正確判斷出什么是美，并可以用科學(xué)的視角辨美。

在分析“分泌蛋白合成及分泌過程”中的圖形時，教師可以根據(jù)不同的教學(xué)需求，切換合適的模型。若要定性研究分泌蛋白的轉(zhuǎn)移途徑，則繪制細(xì)胞模式圖；若要定量研究分泌蛋白的轉(zhuǎn)移途徑，則對細(xì)胞器同位素標(biāo)記后繪制曲線圖，如圖4所示。教師應(yīng)注重引導(dǎo)學(xué)生對模型進(jìn)行切換，透過不同的模型多角度地欣賞生命美和自然美，幫助學(xué)生構(gòu)建審美心理，增強(qiáng)形象思維能力，體驗(yàn)美之變化。

2.4 以模型之應(yīng)用，悟關(guān)之價值

美育的核心是以美育人，以美化人，以美潤心，以美培元。生物學(xué)的發(fā)展建立在科學(xué)家堅持不懈地研究和探索之上，教師可以結(jié)合生物科學(xué)史進(jìn)行建模，讓學(xué)生體會科研過程的創(chuàng)新美和科學(xué)家孜孜不倦的科研精神美，樹立并追求美的人生觀、價值觀。學(xué)生通過應(yīng)用模型，能夠在與生活、科技、情感、社會的關(guān)系中，逐漸成為有科學(xué)知識、實(shí)踐能力、文化素養(yǎng)和社會擔(dān)當(dāng)?shù)娜恕＠纾涸谌私贪嫫胀ǜ咧薪炭茣渡飳W(xué)·必修1·分子與細(xì)胞》第3章第1節(jié)“細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能”中，教師可以引導(dǎo)學(xué)生以時間軸的形式，對科學(xué)家的探索歷程進(jìn)行闡釋，構(gòu)建概念模型（見圖5）。

教師可以結(jié)合教材課后習(xí)題中的“脂質(zhì)體”這一素材，設(shè)置基于真實(shí)生活情境的問題或探究性學(xué)習(xí)活動，讓學(xué)生在能夠深刻地理解生物學(xué)概念的基礎(chǔ)上，運(yùn)用生物模型解決實(shí)際問題，實(shí)現(xiàn)模型的升華，從而體會到科學(xué)家的人格美，增強(qiáng)科學(xué)探究精神、創(chuàng)美能力和社會責(zé)任感，實(shí)現(xiàn)藝術(shù)素養(yǎng)和人文素養(yǎng)的綜合發(fā)展。

3 總結(jié)反思

模型往往具有動態(tài)性，會隨著科學(xué)理論的更新而改變。因此，在實(shí)際教學(xué)中，建模后教師還需對模型進(jìn)行實(shí)驗(yàn)求證和評估完善。一般情況下，學(xué)生不能建構(gòu)較為完美的模型，因此教師需要引導(dǎo)學(xué)生在模型的實(shí)踐應(yīng)用過程中發(fā)現(xiàn)問題、做出假設(shè)，并基于新的證據(jù)質(zhì)疑、反思，不斷修正優(yōu)化模型。通過建模教學(xué)，學(xué)生的關(guān)鍵能力、必備品格、情感態(tài)度等核心素養(yǎng)都得到一定程度的升華，這不僅僅是美育的單方面體現(xiàn)，而是德育、智育、體育、美育和勞育的互育互融。

總之，在高中生物學(xué)建模教學(xué)中，教師應(yīng)注重幫助學(xué)生陶冶情操、發(fā)展個性、啟迪智慧、發(fā)展創(chuàng)新意識和創(chuàng)造能力。同時教師應(yīng)秉承全方位的育人思想，將美育融入到其他教育中，建立出以德為先、以智為本、以體為徑、以美為核、以勞育為重的“五育”融合建模教學(xué)框架，從而全面提升學(xué)生的素質(zhì)。

基金項(xiàng)目：福建省廈門市教育科學(xué)“十四五”規(guī)劃2023年度立項(xiàng)課題“五育融合視域下的高中生物單元教學(xué)設(shè)計實(shí)踐研究”（23047）。