肖安慶

摘 要 從模型建構概念的理論基礎入手，將適合模型建構的概念分為微觀概念、宏觀概念、抽象動態(tài)的規(guī)律和周期長的生命規(guī)律等四種概念，舉例分析了基于模型建構概念的六種教學策略。

關鍵詞 模型建構概念 核心素養(yǎng) 教學策略

中圖分類號 G633.91 文獻標志碼 B

模型是人們?yōu)榱颂囟ǖ哪康?，對某一事物進行實物化、形象化、抽象化或簡單化描述，是與真實物體、某一事物對應的具有解釋力的試探體系或結構。2014年頒發(fā)的《教育部關于全面深化課程改革落實立德樹人根本任務的意見》強調(diào)學生核心素養(yǎng)體系——研究提出各學段學生發(fā)展核心素養(yǎng)體系，完善課程教學有關標準。模型建構思想是《普通高中生物課程標準》的重要思維方法。培養(yǎng)學生模型建構的能力，能夠促進學生理解核心概念的形態(tài)、特征和本質(zhì)，提高學生的核心素養(yǎng)能力，是科學研究中重要的認識手段和思維方式。

1 理論基礎

模型建構的理論基礎為建構主義理論。以皮亞杰和布魯納為代表的認知主義學習觀認為，客觀的知識結構通過個體與之交換作用而內(nèi)化為認知結構。美國教育學家戴爾在《視聽教學法》提出“經(jīng)驗之塔”理論，對經(jīng)驗的獲得進行了描述，將經(jīng)驗分為做的經(jīng)驗、觀察經(jīng)驗和抽象經(jīng)驗（圖1）共10個層次。

經(jīng)驗之塔理論的層次中，設計經(jīng)驗是通過標本模型等間接材料獲得的經(jīng)驗，標本模型是通過人為設計仿造的應用于教學的事物。戴爾指出，經(jīng)驗之塔的底層經(jīng)驗是最具體的，越往上越抽象；學科教學不能終止于具體經(jīng)驗，要向抽象和普遍發(fā)展，形成概念，才能上升為抽象經(jīng)驗。目前，中學生物教學普遍的問題是：學生死記硬背一些概念，不能有效地將具體概念轉化為抽象的經(jīng)驗。這些問題的解決應通過模型建構，從做的經(jīng)驗開始，將概念和定理轉化為抽象的經(jīng)驗。

2 基于核心素養(yǎng)的模型建構概念的類型

2.1 微觀的概念

某些微觀概念的原型因微小難以構建概念。建構模型時，教師應去除它們非本質(zhì)的部分，以直觀、放大、簡化的形式構建模型，使微觀的概念清晰化、直觀化，如細胞的微觀結構，基因結構的構建。

2.2 宏觀的概念

某些宏觀概念的原型雖較大，但學生很難整體把握。建構模型時，教師應整體呈現(xiàn)各部分結構，讓學生通過發(fā)現(xiàn)問題再歸納本質(zhì)，如生態(tài)系統(tǒng)結構的構建。

2.3 抽象、動態(tài)的規(guī)律

處理抽象動態(tài)的規(guī)律，教師經(jīng)常采用講授的方式。但由于學生缺乏體驗，理解這類概念比較困難。建構這類模型時，教師可以變講授為體驗，化抽象為具體，化動態(tài)為游戲，讓學生在拼擺的環(huán)節(jié)中構建概念，如光合作用與呼吸作用的過程、有絲分裂與減數(shù)分裂的過程、興奮的傳導與傳遞、生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)利用與能量流動的過程等概念的構建。

2.4 周期長的生命規(guī)律

某些生命規(guī)律由于周期長，生命規(guī)律復雜，如果僅僅通過課件展示，學生不容易理解。建構這類模型時，教師可讓學生在模擬概念過程中理解生命規(guī)律，如現(xiàn)代生物進化和基因分離定律模擬實驗的建構。

3 基于核心素養(yǎng)的模型建構概念的教學策略

3.1 理想模型法

通過建立模型來揭示原型的形態(tài)、特征和本質(zhì)的方法稱為理想模型法。理想模型法是物理學中經(jīng)常使用的一種研究方法。它的特點是強調(diào)研究對象的主要特征，忽略次要特征，通過讓學生觀察、想象、類比、操作的環(huán)節(jié)，來揭示宏觀、微觀概念的本質(zhì)。其流程為：初制模型→交流展示歸納總結→精制理想模型→使用理想模型。

案例1：制作生物膜模型。

（1） 初制模型。

課前布置家庭作業(yè)，小組合作制作生物膜模型。

（2） 交流展示歸納總結。

課堂上，各小組分別展示自己的生物膜模型。有的小組用乒乓球做磷脂分子的親水頭，用兩根電線絲從中穿孔作為疏水尾；有的小組用布料做材質(zhì)；有的小組用橡皮泥做材質(zhì)等課堂討論，討論制作理想的模型。

（3） 精制理想模型。

組織學生用解剖針在乒乓球上打孔，將小段電線對折后插入孔內(nèi)，構成磷脂分子，鄰近的乒乓球用電線連接好，構成磷脂分子層。用白色泡沫當做蛋白質(zhì)，在白色泡沫周圍圍上兩層乒乓球，構成生物膜的理想模型。

（4） 使用理想模型。

扳動相鄰的兩塊泡沫，模擬蛋白質(zhì)和磷脂分子的運動。

在該實踐活動中，學生從生物膜的微觀結構入手，通過觀察、想象，制作等環(huán)節(jié)層層深入，有利于學生理解生物膜的概念本質(zhì)。

3.2 類比聯(lián)想法

類比聯(lián)想法是指運用已有的知識、經(jīng)驗，把類似陌生事物進行比較，創(chuàng)造性地突破教學難點的教學策略。其過程可分解為：（1） 類比，在新舊問題間找出相似的地方；（2） 聯(lián)想，類比產(chǎn)生的信息引起的對已有知識的回憶。通過類比聯(lián)想，找出某種相似事物中的同種性質(zhì)，在類比中聯(lián)想，從而升華思維，既模仿又有創(chuàng)新。

案例2：關于激素特異性類比的教學片斷。

教師拿出自己的手機，撥打自己的另一個手機號碼，提問：“我的手機信號如何發(fā)射？”

學生答：“四周?！?/p>

教師問：“為什么僅僅是另一個手機會響？”

學生答：“只有這只手機能接受這種信號?！?/p>

教師說：“激素的分泌也是如同手機信號流向四周，但只有相關受體才能識別這一激素。”

教師以手機信號類比激素傳遞的信息，接受這一信號的手機類比成特異性受體，通過類比聯(lián)想教學法，形象地使學生掌握激素特異性這一概念。

3.3 具象分析法

具象即具體的形象。具象分析法是將概念的原型構建模型進行放大或縮小，來探索概念的本質(zhì)。它是感知記憶的結果，而且是在抽象思維的作用下，對概念本質(zhì)進行選取、綜合的結果。

案例3：探索環(huán)境因素對光合作用的影響。

將一株綠色植物放在一個密閉的錐形瓶中。在瓶口放一個測定瓶中CO2濃度的傳感器，傳感器的另一端與計算機連接，以檢測一段時間內(nèi)瓶中CO2濃度的變化。根據(jù)實驗所測數(shù)據(jù)繪制CO2濃度與光合作用之間關系的曲線圖。

具象分析法建構模型是將概念原型以放大或縮小的形式再現(xiàn)在學生面前，通過直接觀察實驗結果，幫助學生理解環(huán)境因素對光合作用的影響，更好地認識概念的本質(zhì)。

3.4 抽象分析法

抽象是通過分析與綜合的途徑，運用概念在人腦中再現(xiàn)對象的質(zhì)和本質(zhì)的方法。抽象分析法是將難以理解的概念轉化成數(shù)學模型或概念模型進行分析，幫助學生理解概念的方法。

案例4：DNA復制的相關計算教學片段。

親代細胞DNA分子用15N標記，放在含14N的培養(yǎng)液中復制1次，子代DNA分子的數(shù)量為2，復制2次，子代DNA分子的數(shù)量為4，由此推導復制n次，子代DNA分子的數(shù)量為2n，繼續(xù)推導含15N的DNA分子占子代總DNA分子的比值為2/2n，子代的脫氧核苷酸鏈條數(shù)為2n+1；含15N的脫氧核苷酸鏈條數(shù)為2，占總數(shù)2/2n+1；含14N的脫氧核苷酸鏈占總數(shù)的（2n+1-2）/2n+1。

學生通過數(shù)學模型，分析了DNA復制的相關概念，輕松地把握生物現(xiàn)象的狀態(tài)變化，達到“撥開云霧見青天”的效果。

3.5 比較分析法

比較分析法是把相似的概念加以比較，以達到認識事物的本質(zhì)和規(guī)律并作出正確的評價。高中生物教學中，教師可以引導學生利用比較分析法對相似概念進行比較，揭示它們之間的差異和共性，提高學生分析問題、解決問題的能力。如引導學生列表比較自由擴散、協(xié)助擴散和主動運輸三種跨膜方式，找出三者間的區(qū)別與聯(lián)系，從而準確掌握概念本質(zhì)。

3.6 等效代替法

等效替代法是在某種相同的特性和關系下，將某一概念轉化為等效、簡易問題的研究方法。掌握等效替代法及應用，體會等效思想的內(nèi)涵，有助于提高學生的生物學素養(yǎng)，初步形成科學的世界觀和方法論，為終身的學習、研究和發(fā)展奠定基礎。

案例5：“染色體組——單倍體——多倍體”教學片段。

教師伸出一只手，說：“我的手指就長短而言有何特點？”

學生說：“三長兩短?！?/p>

教師說：“我的手指就是一個染色體組，黑板上有幾個染色體組？”說完在黑板上重重按壓一下，留下清晰的痕跡。

學生說：“一個染色體組?！?/p>

教師說：“由這樣的配子發(fā)育形成的個體為單倍體。那么以下有幾個染色體組？”在黑板上又按壓一下。

學生說：“兩個染色體組?！?/p>

教師說：“由受精卵發(fā)育而來的含有兩個染色體組的個體為二倍體”。教師依次講解三倍體、四倍體和多倍體的概念。

在該案例中，教師通過用自己的手指類比染色體組，將抽象問題具體化，巧借模型構建概念體系，采用等效替代法，達到了揭示本質(zhì)、把握內(nèi)涵的目的。

4 結語

“我聽見了，就忘記了；我看見了，就領會了；我做過了，就理解了?！苯嬆Ｐ褪紫葢撟裱鲃咏嫷脑瓌t，這不僅有益于概念的形成，而且能激發(fā)學生主動建構模型的積極性。同時建構模型還得遵循簡化性原則，在便于理解的前提下，通過觀察、聯(lián)想、類比、歸納、分析等思維活動，促進概念的構建和思維的培養(yǎng)。

參考文獻：

[1] 陳衛(wèi)東.模型建構在高中生物新課程教學中的應用[J].教學與管理.2011，（2）：69-71

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