金爽

新一輪課程改革以提高學(xué)生核心素養(yǎng)為目標(biāo)，它是落實立德樹人根本任務(wù)的重要載體。模型方法是生物學(xué)常用的科學(xué)研究方法之一。實施“生物模型建構(gòu)學(xué)習(xí)策略”，可以改變學(xué)生的學(xué)習(xí)方式，引領(lǐng)學(xué)生深度學(xué)習(xí)，提升學(xué)生生物核心素養(yǎng)。

一、生物模型建構(gòu)學(xué)習(xí)策略

“生物模型建構(gòu)學(xué)習(xí)策略”是指學(xué)生在生物學(xué)習(xí)過程中，利用模型方法建立生物模型，在主動親歷體驗?zāi)Ｐ徒?gòu)的過程中，借助模型的特點加深對原型特點的認(rèn)識和理解，體驗建立模型的思維過程和建立模型的科學(xué)方法，運用生物模型解決生物學(xué)問題的一種學(xué)習(xí)策略。

“生物模型建構(gòu)學(xué)習(xí)策略”強調(diào)學(xué)生以小組合作探究的形式進行深度學(xué)習(xí)。深度學(xué)習(xí)是一種積極主動、高投入、理解記憶、涉及高階思維并且學(xué)習(xí)結(jié)果遷移性強的學(xué)習(xí)狀態(tài)和學(xué)習(xí)過程，是學(xué)生實現(xiàn)有意義學(xué)習(xí)的一種方式。

基于深度學(xué)習(xí)的“生物模型建構(gòu)學(xué)習(xí)策略”以模型構(gòu)建的學(xué)習(xí)過程為載體，使學(xué)生經(jīng)歷的是知識的發(fā)現(xiàn)過程，進行的是深度學(xué)習(xí)，即把知識的學(xué)習(xí)與經(jīng)驗的拓展、思維的發(fā)展、情感價值的構(gòu)建、運用知識解決問題的能力等方面整合起來，培養(yǎng)學(xué)生高級思維能力。通過這樣的學(xué)習(xí)，學(xué)生在學(xué)習(xí)態(tài)度上，表現(xiàn)為充滿興趣、具有很高的學(xué)習(xí)積極性，在建模過程中感覺到快樂和成就感;在學(xué)習(xí)方式上，表現(xiàn)為變被動接受為主動探究;在學(xué)習(xí)方法上，表現(xiàn)為合作學(xué)習(xí)、積極思考、體驗感悟、交流評價;在學(xué)習(xí)結(jié)果上，表現(xiàn)為提升了知識遷移、聯(lián)系實際，利用模型解決具體問題的能力和創(chuàng)造等高階思維能力。

二、“生物模型建構(gòu)學(xué)習(xí)策略”的實施途徑

（一）圍繞大概念實施“生物模型建構(gòu)學(xué)習(xí)策略”

高中生物內(nèi)容抽象，概念多、難度大，圍繞大概念充分挖掘模型資源，構(gòu)建不同主題的模型系列，使模型建構(gòu)主題化、系統(tǒng)化、整體化。通過構(gòu)建模型的過程，使學(xué)生“在做中學(xué)，在學(xué)中做”，閱讀、觀察、思考、操作、交流，進行深度學(xué)習(xí)，深刻理解核心概念以及概念之間的內(nèi)在聯(lián)系，形成知識網(wǎng)絡(luò)，培養(yǎng)學(xué)生的生命觀念。

例如： “蛋白質(zhì)”一節(jié)，是高中生物第一個難點，高一學(xué)生缺少一定的有機化學(xué)知識，給教學(xué)帶來更大的難度。引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建蛋白質(zhì)這一主題的系列模型。在STEM理念的引領(lǐng)下，創(chuàng)造性地跨學(xué)科，利用化學(xué)學(xué)科常用的球棍模型構(gòu)建氨基酸的結(jié)構(gòu)模型、脫水縮合的過程模型（如圖1），更加科學(xué)準(zhǔn)確。用不同顏色的穿孔塑料珠和幾根細鐵絲，構(gòu)建蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)多樣性的物理模型。突破重難點，理解核心概念，形成生命觀念。

類似的主題式模型還有“細胞結(jié)構(gòu)模型”系列、“細胞分裂模型”系列、“中心法則模型”系列、“動物和人體生命活動的調(diào)節(jié)模型”系列等。

（二）結(jié)合科學(xué)史實施“生物模型建構(gòu)學(xué)習(xí)策略”

在“DNA分子的結(jié)構(gòu)”一節(jié)的教學(xué)中，把教材中的科學(xué)史與學(xué)生構(gòu)建模型兩部分內(nèi)容進行整合，優(yōu)化課程資源，將沃森、克里克建立DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的研究過程轉(zhuǎn)化為學(xué)生邊分析資料邊構(gòu)建模型的探究過程，把知識的傳授過程優(yōu)化成一個科學(xué)的探究過程。

教師以問題串引領(lǐng)學(xué)生分析科學(xué)史資料，主動參與探究過程，在構(gòu)建模型過程中發(fā)現(xiàn)問題，共同討論、及時糾正，在合作交流中解決問題。對模型進行評價、修正、完善。這樣不僅獲得了知識，更重要的是體驗著類似科學(xué)家科學(xué)發(fā)現(xiàn)過程中的各種情感，有利于學(xué)生養(yǎng)成科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神，培養(yǎng)了學(xué)生的社會責(zé)任。

構(gòu)建的DNA分子結(jié)構(gòu)模型還可以在后續(xù)的DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄的學(xué)習(xí)中繼續(xù)利用來構(gòu)建新的模型。

（三）立足知識整合實施“生物模型建構(gòu)學(xué)習(xí)策略”

高中生物內(nèi)容繁多，細小瑣碎，必須進行有效的梳理，整體把握知識，掌握知識之間的內(nèi)在聯(lián)系，形成知識網(wǎng)絡(luò)。引入“思維導(dǎo)圖” “概念圖”等不同建模方式構(gòu)建概念模型，讓學(xué)生成為學(xué)習(xí)的主體，親身體驗探索、思考、研究和反思、提高的過程，從而學(xué)會學(xué)習(xí)，提高概括能力，掌握終身學(xué)習(xí)所需的方法。

例如：在復(fù)習(xí)選修教材生物工程技術(shù)時，筆者設(shè)計了“生物工程培育哺乳動物”復(fù)習(xí)專題，在該專題中引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)轉(zhuǎn)基因動物、克隆動物、試管動物和轉(zhuǎn)基因克隆動物等過程的模型，使學(xué)生在建構(gòu)模型的過程中整合知識形成網(wǎng)絡(luò)，深入理解和掌握各種現(xiàn)代技術(shù)的相關(guān)重點知識，并主動建構(gòu)知識網(wǎng)絡(luò)，收到了良好的效果。

（四）針對變式思維實施“生物模型建構(gòu)學(xué)習(xí)策略”

對一些核心概念、生命現(xiàn)象或生命規(guī)律的描述或表示，可以構(gòu)建幾種不同種類的模型。例如：分泌蛋白的合成與分泌過程，可以分別用物理模型、數(shù)學(xué)模型和概念模型來描述。

又如：細胞分裂過程中染色體和核DNA的數(shù)量變化，可以用坐標(biāo)曲線表示，也可以用柱狀圖表示，二者屬于數(shù)學(xué)模型范疇內(nèi)的不同表示形式。還可以將分裂過程的細胞圖像這種物理模型與數(shù)學(xué)模型相互轉(zhuǎn)換，進一步加深學(xué)生對核心概念的理解和運用，形成生命觀念，培養(yǎng)多角度思維和探究能力。

（五）基于實踐創(chuàng)新實施“生物模型建構(gòu)學(xué)習(xí)策略”

學(xué)生在建構(gòu)模型的動手過程中，自然會發(fā)現(xiàn)許多在設(shè)計時沒有想到的問題，也隨時都可能涌現(xiàn)出許多新的想法。此時，教師適時地鼓勵學(xué)生大膽嘗試創(chuàng)新，跨學(xué)科地綜合運用知識解決實際問題，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和科學(xué)探究能力。

1.建模材料的創(chuàng)新。

在細胞分裂過程模型構(gòu)建的嘗試中，學(xué)生曾選用橡皮泥、白紙片來做染色體的模擬材料，取得了較好的效果，但是也發(fā)現(xiàn)兩種模擬材料均存在一些不足，因此教學(xué)中，我們鼓勵學(xué)生探索新的模擬材料大膽嘗試，最后經(jīng)比較，評選出最優(yōu)構(gòu)建材料——毛根，這是一種操作簡單、造型多變的幼兒手工材料，它顏色鮮艷、可塑性強，能重復(fù)使用。選用毛根模擬染色體時，可以通過兩個相等大小的毛根扭動纏繞，很輕易就可以演示一條染色體經(jīng)過復(fù)制變?yōu)楹瑑蓷l姐妹染色單體的狀態(tài)，又很容易演示染色單體分離行為，還可以重復(fù)使用，體現(xiàn)了方便易得、可操作性強和節(jié)約的選材原則。另外，學(xué)生還創(chuàng)新采用在毛根某一處粘貼紙的辦法，來標(biāo)記基因，體驗細胞分裂過程中基因與染色體行為變化的關(guān)系，從而更深入理解遺傳的基因分離定律與自由組合定律的實質(zhì)。對經(jīng)典模型再利用，延伸了建?；顒樱ㄈ鐖D2）。

2.建模方式的創(chuàng)新。

在構(gòu)建“裸巖上的演替過程”的模型時，學(xué)生用圖片表示裸巖、土壤和各種植物，雖然直觀形象，但需要準(zhǔn)備大量的圖片，且修正起來十分麻煩，效率低。這些困難成為了學(xué)生探究新的建模方式的動力，創(chuàng)造性地嘗試?yán)秒娮影装宓慕换スδ?，?gòu)建過程模型，大大減少了模型構(gòu)建的前期準(zhǔn)備時間和成本，又能體現(xiàn)建模的動態(tài)過程，而且速度快，便于修正，提高了模型構(gòu)建的效率，使模型構(gòu)建這種學(xué)習(xí)方法更加實用有效。

三、“生物模型構(gòu)建學(xué)習(xí)策略”的成果評價

在每個模型系列構(gòu)建結(jié)束后，進行交流評價，結(jié)合我?！叭谇榻逃钡霓k學(xué)特色，開展“融情杯”生物模型制作比賽，參賽作品要求有簡要的模型制作說明及創(chuàng)新點，鍛煉學(xué)生的科學(xué)表達能力，使生生之間、師生之間在交流中實現(xiàn)思維的碰撞，取長補短，教學(xué)相長。對獲獎作品進行展覽，對獲獎學(xué)生頒發(fā)獎杯，并指導(dǎo)學(xué)生編輯獲獎作品成果集。

“紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行?！睂嵤吧锬Ｐ徒?gòu)學(xué)習(xí)策略”引領(lǐng)學(xué)生在建模過程中深度學(xué)習(xí)，內(nèi)化知識、提升能力、感悟精神，使生物核心素養(yǎng)落地生根。

（責(zé)任編輯 徐德明）