江蘇省泰州市泰興中學(xué) 蔣 進

在學(xué)科核心素養(yǎng)下，生物核心素養(yǎng)培養(yǎng)的重要目標(biāo)之一是提高學(xué)生的思維與認(rèn)知能力。其中模型建構(gòu)能力是生物學(xué)科關(guān)鍵能力培養(yǎng)的重要目標(biāo)之一，其主要是輔助學(xué)生理解與掌握所學(xué)的生物學(xué)科知識，增強他們學(xué)習(xí)生物知識的效果。然而，傳統(tǒng)的淺層學(xué)習(xí)理念只注重引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)“做題”，不要求學(xué)生對相關(guān)問題進行批判性思考和分析，影響了他們解題能力的發(fā)展。因此，有效地貫徹深度學(xué)習(xí)理念，促進學(xué)生生物模型建構(gòu)能力發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義。

一、深度學(xué)習(xí)理念在高中生物模型建構(gòu)與應(yīng)用中的價值

深度學(xué)習(xí)，主要是相對于以往的淺層學(xué)習(xí)而言的一種學(xué)習(xí)理念，具體就是立足于學(xué)生理解所學(xué)知識的基礎(chǔ)上，讓他們可以在看待問題的時候使用批判性思維，或者批判性地去學(xué)習(xí)全新的知識、思想等，之后促進學(xué)生知識結(jié)構(gòu)體系的完善與發(fā)展。同理，在高中生物模型建構(gòu)與運用的過程中，如果可以有效地運用深度學(xué)習(xí)理念，那么同樣可以為生物模型建構(gòu)提供一個有效的思維方式，對增強高中的生物教學(xué)效果，促進學(xué)生生物模型建構(gòu)能力發(fā)展，構(gòu)建有效生物課堂有很大幫助。比如：基于深度學(xué)習(xí)理念的有效運用，可以在新授課、實驗課、試題講評課等多個教學(xué)環(huán)節(jié)中貫徹生物模型建構(gòu)理念，這對提高學(xué)生自身的生物模型建構(gòu)能力具有積極的意義。

二、深度學(xué)習(xí)理念在高中生物模型建構(gòu)與應(yīng)用中的策略

（一）建構(gòu)物理模型，對抽象生物學(xué)概念直觀表達

物理模型是高中生物模型構(gòu)建中最為常用的一類生物模型，主要是指顯示客觀的現(xiàn)實或與客觀事物相似的模型，相應(yīng)的狀態(tài)變量同原有事物之間基本可以維持統(tǒng)一狀態(tài)。基于物理模型的構(gòu)建，可以對相應(yīng)事物功能與性質(zhì)進行模擬，力求可以對相應(yīng)對象進行解釋，可以采用一些特殊的色彩、圖形、符號等來對生命現(xiàn)象的發(fā)生與發(fā)展，以及生物的生理與結(jié)構(gòu)相關(guān)性等形成深刻認(rèn)知。由于所構(gòu)建的模型中可以涵蓋眾多生物知識信息，所以可以利用所構(gòu)建的形態(tài)結(jié)構(gòu)模型來有效地表達生物知識。高中生物階段中最為常見的物理模型主要是形態(tài)結(jié)構(gòu)模型，如關(guān)于生物體形態(tài)結(jié)構(gòu)、器官、組織與細(xì)胞等的結(jié)構(gòu)模型，尤其是DNA 雙螺旋結(jié)構(gòu)、動植物細(xì)胞亞顯微結(jié)構(gòu)等最為常見。因此，為了幫助學(xué)生更好地理解與掌握這些抽象、關(guān)鍵的高中生物概念性知識，可以采取構(gòu)建物理模型的方式來開展教學(xué)。

例如：在為學(xué)生講解動物細(xì)胞部分生物知識期間，為了幫助學(xué)生對其對應(yīng)的真核細(xì)胞及其構(gòu)成情況形成深刻認(rèn)知，可以采取物理模型建構(gòu)的方式幫助他們學(xué)習(xí)其中的相關(guān)知識。針對這個模型的建構(gòu)，可以為學(xué)生提前準(zhǔn)備大頭針、卡片以及多種顏色的橡皮泥等教學(xué)器材，引導(dǎo)他們相應(yīng)地構(gòu)建真核細(xì)胞的三維立體結(jié)構(gòu)模型。在具體的教學(xué)過程中，可以依據(jù)下述教學(xué)流程：首先，在課堂教學(xué)期間，教師可以結(jié)合生物教材內(nèi)容為學(xué)生認(rèn)真講解模型的概念、類別以及構(gòu)建原則等相關(guān)理論知識。其次，可以采取小組合作的學(xué)習(xí)方式，指導(dǎo)學(xué)生靈活地運用所提供的教學(xué)器材，相互討論和溝通細(xì)胞器之間的連接方式以及不同細(xì)胞器的顏色，力求在動手制作相應(yīng)模型的時候突出不同細(xì)胞器的結(jié)構(gòu)特點，保證學(xué)生可以更加便于觀察。再次，可以讓學(xué)習(xí)小組的成員分別設(shè)定制作任務(wù)，使他們可以在有機組合各種細(xì)胞器的過程中將動物細(xì)胞的真核細(xì)胞三維模型完整展現(xiàn)出來。最后，可以采取查漏補缺的方式，引導(dǎo)各個學(xué)習(xí)小組將所構(gòu)建的模型展示出來，通過組內(nèi)自評、組間相互評價以及教師評價等多元評價方式完善物理模型的構(gòu)建。通過有效地運用所構(gòu)建的物理模型，可以顯著促進學(xué)生科學(xué)探究能力、思維能力的發(fā)展。

（二）建構(gòu)數(shù)學(xué)模型，培養(yǎng)高中生的類比推理能力

數(shù)學(xué)語言豐富，涵蓋了函數(shù)、圖像、計算公式、符號等眾多語言形式。通過有效地運用函數(shù)、圖像、計算公式等抽象性數(shù)學(xué)語言元素，結(jié)合生命活動規(guī)律等方面生物知識，構(gòu)建符合生物知識本質(zhì)的數(shù)學(xué)模型，可以輔助高中生更好地認(rèn)識所學(xué)的抽象性生物知識。在現(xiàn)階段高中生物教材中，涉及的數(shù)學(xué)模型眾多，如計算類模型（遺傳規(guī)律比例、基因頻率、遺傳病概率、蛋白質(zhì)合成分子量、DNA 結(jié)構(gòu)中堿基數(shù)量與比例等）、種群“J”型增長、能量流動模型等。

例如：在指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)完“大腸桿菌數(shù)量變化規(guī)律”部分生物知識后，可以借助多媒體設(shè)備為學(xué)生展示“澳大利亞地區(qū)野兔呈現(xiàn)倍數(shù)的增長”變化情況，并引導(dǎo)班級學(xué)生深入思考“野兔數(shù)量快速增長的原因是什么？”“野兔數(shù)量增長的變化曲線是何種類型與形式？”等幾個問題。這種深入思考和討論的方式，可以使高中生意識到野兔增長規(guī)律和已經(jīng)學(xué)習(xí)過的細(xì)菌數(shù)量增長曲線比較相似。假定在生存空間沒有限制且營養(yǎng)物質(zhì)充足的條件下，大腸桿菌的種群數(shù)量增長的變化公式為N=2n，呈現(xiàn)為“J”型變化曲線。然后教師可以為學(xué)生設(shè)定“假定的數(shù)量為10 只，那么其數(shù)量增長的公式會變成什么類型？”這一思考題。隨后教師可以繼續(xù)引導(dǎo)高中生推導(dǎo)出Nt=No×λt這一數(shù)學(xué)模型。這種數(shù)學(xué)模型建構(gòu)方式，可以在有效輔助學(xué)生理解所學(xué)生物知識的同時，促進他們類比推理能力和思維能力的發(fā)展，最終可以有效提升他們的問題分析和求解能力。

（三）建構(gòu)概念模型，發(fā)展學(xué)生系統(tǒng)邏輯思維能力

所謂的概念模型，主要是采取文字表述的方式來對某一事物的本質(zhì)特征進行概括，并且可以利用所構(gòu)建的概念模型來抽象地描述生物學(xué)當(dāng)中所涉及的核心概念、關(guān)鍵內(nèi)涵以及重要外延知識。對概念模型而言，其一般以概念圖的方式進行呈現(xiàn)，可以對改變之間的相關(guān)性進行有效表達，同時也可以采取命題的方式來對概念之間的意義與聯(lián)系之間進行深刻體現(xiàn)。通過有效地構(gòu)建這些概念模型，同樣可以幫助高中生更加深刻地理解與掌握所學(xué)生物概念的相關(guān)性，可以有效地完善學(xué)生所構(gòu)建的生物知識架構(gòu)，提高他們理解和運用生物概念知識的能力。特別是對那些抽象、繁雜的生物學(xué)概念知識，都可以選擇利用概念圖的方式來進行直觀性呈現(xiàn)，以此增強學(xué)生學(xué)習(xí)生物知識的效果。

例如：在高中生物教學(xué)中，針對內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的概念、酶和蛋白質(zhì)的關(guān)系、光合作用中能量與物質(zhì)的變化、自然選擇學(xué)說等都可以構(gòu)建相應(yīng)的概念模型。在指導(dǎo)高中生建構(gòu)生物概念模型器具時，教師可以針對每個章節(jié)的生物知識，引導(dǎo)學(xué)生自主思考和相互討論，對概念模型建構(gòu)中涉及的核心概念、次級概念等進行系統(tǒng)化梳理。然后依據(jù)概念模型的繪制方式進行自主模仿繪制和建構(gòu)，借助這一個生物概念模型的構(gòu)建過程幫助學(xué)生對相關(guān)的生物概念形成深刻認(rèn)知，并且在他們深入思考過程中有效促進他們發(fā)散思維能力的發(fā)展。實際上，概念模型的構(gòu)建同思維導(dǎo)圖的應(yīng)用形式比較類似，教師可以在平時生物課堂教學(xué)過程中將思維導(dǎo)圖的繪制方式與注意事項傳授給學(xué)生，使學(xué)生可以結(jié)合自己所學(xué)的生物知識與重難點，多多構(gòu)建和應(yīng)用符合自己生物知識學(xué)習(xí)情況的思維導(dǎo)圖，最終充分發(fā)揮概念模型的作用來全面提高學(xué)生學(xué)習(xí)關(guān)鍵生物概念知識的能力。

總之，深度學(xué)習(xí)側(cè)重于學(xué)生主觀思維能動性的發(fā)揮，強調(diào)引導(dǎo)學(xué)生開展深入思考和辯證思考，力求借助有效思考方式來全面提高他們學(xué)習(xí)的效果。在高中生物教學(xué)中，可以結(jié)合教學(xué)內(nèi)容和要求，引導(dǎo)學(xué)生靈活地構(gòu)建和運用物理模型、數(shù)學(xué)模型和概念模型等，借助這些模型的構(gòu)建來不斷提升高中生的生物知識學(xué)習(xí)效果。