徐業(yè)華

模型是人們?yōu)榱四撤N特定目的而對認識對象所做的一種簡化、概括性的描述，是科學研究中對復雜事物的一種簡單描述方法，也是當前自然科學研究中普遍應(yīng)用的一種科學方法。模型可以體現(xiàn)事物最主要的特征，并以簡化的形式再現(xiàn)原型的各種復雜結(jié)構(gòu)和功能。構(gòu)建模型，把模型用作研究客體的一種手段，這是人類在認識世界和塑造世界的實踐中的一大創(chuàng)造。模型建構(gòu)思想是《普通高中生物課程標準（實驗）》（以下簡稱課標）的重要思維方法。培養(yǎng)學生模型建構(gòu)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。課標中明確要求：“了解建立模型等科學方法及其在科學研究中的作用，培養(yǎng)學生的建模思維和建模能力”。美國《國家科學教育標準》中也明確把模型和科學事實、概念、原理、理論列為科學主題的重點，并將構(gòu)建、修改、分析、評價模型作為高中學生的基本科學探究能力。課標也明確將運用模型與建模方法探討生命現(xiàn)象及規(guī)律作為培養(yǎng)學生核心素養(yǎng)的理性思維方面的重要目標。而且在數(shù)學、物理、化學等自然科學均明確將模型建構(gòu)作為培養(yǎng)學生提高科學素養(yǎng)的重要途徑。

1 教師要充分認識模型建構(gòu)法在培養(yǎng)學生核心素養(yǎng)的價值和意義

1.1 教師要激發(fā)學生學習興趣，培養(yǎng)學生關(guān)愛生命，積極探索生命奧秘的社會責任

偉大的科學家愛因斯坦說過：“興趣是最好的老師。”這就是說一個人一旦對某事物有了濃厚的興趣，就會主動去求知、去探索、去實踐，并在求知、探索、實踐中產(chǎn)生愉快的情緒和體驗，進而產(chǎn)生強烈的學習動機和欲望。高中生物教學中的很多內(nèi)容受學習條件、教學環(huán)境及教學時間的限制，難以讓學生在課堂上進行直接觀察和深入探究。另外，有些概念比較抽象，相關(guān)知識較為枯燥、乏味，學生感性認識不足自然難以激發(fā)他們對生命偉大的認知與生命奧秘的探究欲望。如何將深奧的生命形象化？建構(gòu)模型就是一種很好的手段。如通過建構(gòu)細胞的結(jié)構(gòu)模型不僅能夠幫助學生形成結(jié)構(gòu)與功能觀等生命觀念，而且對于激發(fā)學生形成投身科學，積極探索生命奧秘的社會責任與擔當也有重要意義。再如生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性教學中，與其依靠教師枯燥的講解、學生單純的記憶，教師不如直接提供相關(guān)實驗材料，讓學生自主學習、分析、分組討論、設(shè)計生態(tài)瓶，從結(jié)果中分析影響穩(wěn)定性的因素。這樣既提高了學生學習的興趣，又使學生建立了生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的概念。更重要的是當學生通過所學知識解決生產(chǎn)生活中的生物學問題如環(huán)境問題的時候，實際上也就培養(yǎng)了學生的社會責任和擔當，這也是教師根本的教育目標——育人。

1.2 教師要引導學生建構(gòu)知識體系，形成核心概念，培養(yǎng)學生的理性思維

新課標明確將能夠運用歸納與概括、演繹與推理、模型與建模、批判性思維等方法探討生命現(xiàn)象及規(guī)律作為理性思維培養(yǎng)的目標。建模是一項能力，更是一種方法，是培養(yǎng)學生歸納與概括、演繹與推理等理性思維能力的重要手段。如通過建構(gòu)如圖1所示的種群數(shù)量特征概念模型，不僅清晰地反映了概念之間的相互關(guān)系，有利于學生形成核心概念，而且也有效培養(yǎng)了學生的歸納與概括能力。沃森與克里克構(gòu)建DNA雙螺旋模型的過程也正是他們演繹與推理的過程。

1.3 教師要培養(yǎng)培養(yǎng)學生的科學探究能力

新課標將倡導探究性學習，提高公民科學素養(yǎng)作為標準設(shè)計的基本理念，也將科學探究作為生物學科核心素養(yǎng)的一個核心方面。課堂教學中模型的構(gòu)建改變了傳統(tǒng)的教師“滿堂灌”局面，由過去被動的學習方式變?yōu)樽灾鞯膶W習方式，完成了以教師、知識為中心，向以學生、能力、核心素養(yǎng)為中心的轉(zhuǎn)變。建立模型的過程是一個思維與行為相統(tǒng)一的過程，模型建構(gòu)法能能夠促進學生理解核心概念的形態(tài)、特征和本質(zhì)，培養(yǎng)學生的探究能力、圖文轉(zhuǎn)換能力、邏輯思維能力、創(chuàng)新能力等，是科學研究中重要的認識手段和思維方式。比如在生物膜流動鑲嵌模型的構(gòu)建過程中，教師通過以科學史的探究為線索，結(jié)合問題串，層層遞進引導學生不斷構(gòu)建、修正模型，既培養(yǎng)了學生的建模思維和建模能力，同時模型構(gòu)建的過程，學生也不斷質(zhì)疑、提出新問題、解決新問題。如對于人教版教材中的電鏡照片所反映蛋白質(zhì)的對稱分布，有學生根據(jù)一些受體蛋白的結(jié)構(gòu)提出了質(zhì)疑。另外，蛋白質(zhì)的不對稱分布的冰凍蝕刻實驗證據(jù)，也由學生自主搜集得到。實際上這些看似簡單的方法也正是高中生物教育所要完成的目標：引導學生主動參與探究過程，勤于動手和動腦，逐步培養(yǎng)學生搜集和處理科學信息的能力、獲取新知識的能力、批判性思維的能力、分析和解決問題的能力等。

1.4 教師要幫助學生提高復習效率，提升其解題能力

毋庸諱言的是高中生物教學的一個重要任務(wù)就是高考。因此提高復習效率，提升解題能力是一個重要的教學目標，對于高三學生顯得尤為重要。通過建構(gòu)模型，知識得到簡化，突出主干知識相互聯(lián)系，可以有效提高復習效果。如復習原核細胞和真核細胞的區(qū)別時，學生不僅僅要知道最根本的區(qū)別——有無細胞核，還要聯(lián)系細胞代謝、細胞分裂、遺傳、基因結(jié)構(gòu)等各方面相關(guān)知識形成概念圖，將零碎知識系統(tǒng)化，真正掌握概念的內(nèi)涵。通過建立相關(guān)的數(shù)學模型，將抽象知識總結(jié)出規(guī)律，能有效提升學生的解題能力。如蛋白質(zhì)的合成分子量和脫水量計算，DNA的結(jié)構(gòu)中堿基數(shù)量及比例計算，DNA分子的復制子代DNA數(shù)量、標記DNA比例及所需某種脫氧核苷酸比例等，通過總結(jié)出規(guī)律、公式，能極大提升學生的解題能力。

2 教師應(yīng)用模型建構(gòu)法教學中應(yīng)注意的問題

2.1 真正以學生為中心，突出學生在模型建構(gòu)中的主體地位

模型建構(gòu)法不等同于教師的模型教學，其最大的價值是讓學生通過嘗試建立模型，體驗建立模型的思維過程，領(lǐng)悟建模方法，并獲得或鞏固有關(guān)生物學概念。如，學習DNA結(jié)構(gòu)時，教師拿著DNA雙螺旋的塑料模型講授DNA的結(jié)構(gòu)與學生通過學習科學史自己建構(gòu)一個模型，教學效果是截然不同的。

2.2 教師是模型構(gòu)建的指導者、促進者和評價者

以學生為主體，絕不意味著教師就可以無所事事。由于知識、能力等方面的欠缺，學生往往在模型構(gòu)建過程中出現(xiàn)困難，構(gòu)建的模型也可能有不完善或錯誤的地方，這就需要教師積極地引導和客觀地評價。比如在DNA復制模型的構(gòu)建過程中，學生對于復制的起點、方向等理解往往有偏差，認為復制都是從末端開始、單向進行，這時就需要教師提供相關(guān)資料，積極引導他們形成正確的觀點。在用橡皮泥制作減數(shù)分裂模型時，筆者發(fā)現(xiàn)有些學生沒有用不同顏色區(qū)別同源染色體與姐妹染色體，這也幫助教師掌握學情，了解教學中的薄弱點。endprint

2.3 教師要注意發(fā)現(xiàn)和保護學生在模型構(gòu)建過程中的創(chuàng)造性思維

生物學上的很多問題，有的并沒有定論，學生在制作模型時，往往會展現(xiàn)出一些“奇思妙想”，而這也正是科學得以不斷進步的動力。因此，在高中生物學教學中，教師應(yīng)該充分利用模擬實驗及構(gòu)建模型的機會來培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力，鼓勵學生的創(chuàng)造性思維。比如在生物膜流動鑲嵌模型構(gòu)建過程中，有學生根據(jù)“極性相似相溶”和磷脂分子的翻轉(zhuǎn)運動的原理，提出某些物質(zhì)是通過兩層磷脂分子的翻轉(zhuǎn)攜帶進出細胞的觀點，就很值得人深思。

2.4 教師不僅要注意模型結(jié)果，更要重視模型建構(gòu)的方法

在教學中，有些教師和學生拘泥于無足輕重的細節(jié)像與不像上，以形成一個具體化的模型為唯一的目的，這就背離了模型方法簡化、抽象出事物本質(zhì)的要旨，弱化了模型建構(gòu)法最重要的價值——培養(yǎng)學生的探究和創(chuàng)新思維。比如有教師在DNA多樣性教學中將全班學生排成一排，每人代表一種堿基，自由組合。課堂看似很熱鬧，但學生缺乏形象化之后抽象出思維的過程，使這個活動幼稚化為小學生玩的游戲，學生也很難獲得思維的訓練。

3 模型建構(gòu)法教學當前存在的問題和建議

3.1 對模型建構(gòu)法的教育價值和意義認識不足

目前有許多教師仍然習慣于傳統(tǒng)“灌輸式”教學，認為這些知識不借助模型，同樣也可以講授，建構(gòu)模型太耽誤時間。這一方面與教師沒有充分認識到模型的價值和功能有關(guān)，一方面也與學校資源的缺乏及高考導向有關(guān)。實際上，“磨刀不誤砍柴工”，“授人以魚不如授人以漁”，讓學生們掌握模型建構(gòu)的方法，自主建構(gòu)概念，效果比教師的反復灌輸要好得多。同時由于目前高考試題考查仍然以知識點為主，如果能進一步優(yōu)化評價機制，更加注重方法、能力、核心素養(yǎng)的考查也能有效促進模型建構(gòu)法教學的實施。這實際上也正是高考改革的方向之一。

3.2 教師的理論儲備不足，疏于實踐

很多教師缺少模型建構(gòu)教學的相關(guān)理論知識， 缺少對模型建構(gòu)教學在生物教學中如何運用的思考，不會用也不敢用模型建構(gòu)法實施教學。這就需要教師主動學習，及時更新自己的理論知識，勇于實踐，勤于實踐，尤其是隨著教學信息化的推進，更加有利于模型教學的實施。

3.3 教師拘泥于教材，以本為本

在建構(gòu)模型的時候，有些老師完全拘泥于課本的要求、方法和材料，不能根據(jù)教學需要恰當應(yīng)用。如用樣方法調(diào)查種群密度時，筆者沒有按照教材安排野外實踐，而是選擇易得的大米和綠豆混合來進行實驗，取得了非常好的教學效果。

總之，模型建構(gòu)法有利于培養(yǎng)學生生物學科核心素養(yǎng)，對于實現(xiàn)教育的根本目標——育人有著深遠的價值和意義，但目前其在高中生物教學領(lǐng)域的應(yīng)用，尤其是實踐方面的應(yīng)用，仍處于摸索階段，教師任重而道遠。

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