任海兵

(江蘇省常州市金壇區(qū)金沙高級中學 江蘇常州 213000)

生物學核心素養(yǎng)是學生在生物學課程學習過程中逐漸發(fā)展起來的，在解決與生物學有關的實際問題時所表現(xiàn)出來的關鍵能力、必備品格與價值觀，是學生知識、能力、情感態(tài)度與價值觀的綜合體現(xiàn)。在對核心素養(yǎng)的表述中，科學思維明確了模型建構的重要性，生命觀念和科學探究中也要求學生具備很高的模型建構能力，我們在課堂教學中培養(yǎng)學生的模型建構能力是必要的、緊迫的[1]。

一、模型教學在生物教學中的地位、實用性

高中生物學知識中抽象的內(nèi)容較多，對學生的推理要求高。針對教材中的不同知識點，可以靈活運用常用的學習方法以恰當?shù)男问疥U釋分子與細胞、遺傳與變異、穩(wěn)態(tài)與調(diào)節(jié)、生物與環(huán)境等相關概念的內(nèi)涵，論述生物工程與技術的原理及其與社會之間的關系，從而解決與生物學相關的新問題情境，利用生物學重要概念或原理，通過邏輯推理闡明個人立場，作出決策并解決問題。

目前，生物教材中整合的模型建構包括概念模型、物理模型、數(shù)學模型，從教材專門提出模型建構的目的來看，模型建構教學針對生物學抽象、微觀的特點還是非常有用的，縱觀目前高中生物學知識體系，生命系統(tǒng)層次中基本都涉及模型建構的內(nèi)容。

用模型呈現(xiàn)的辦法可以幫助學生整合抽象、復雜、多樣化的學科知識，培養(yǎng)學生的建模能力、知識歸納總結能力，將模型建構應用于課堂可以讓學生動起來，真正成為課堂主體，變單純接受知識為主動參與知識生成，變機械記憶現(xiàn)成的知識點為主動探索知識之間的關聯(lián)，了解簡單知識背后深層次的知識背景、自然規(guī)律、人工應用。現(xiàn)階段高考對學生學習能力的考查是多元化的，特別推崇在新情境下解決相關問題。要將新情境與基本原理、基本概念結合起來，離不開建模。

二、生物學可以建構的模型涵蓋面廣，可操作性強

高中生物學的生命系統(tǒng)層次從細胞開始，從微觀到宏觀，包括細胞、組織、器官、系統(tǒng)、個體、種群、群落、生態(tài)系統(tǒng)。其中與物質(zhì)結構、細胞結構有關的內(nèi)容都可以構建物理模型，教材中有一定量的現(xiàn)成模型，實際應用時學生可以根據(jù)需要進行模型重組，重組后變成適合自己使用的模型。例如，教材提供了DAN雙螺旋結構模型，我們在實際使用時可以把模型變成平面圖，可以簡化成用兩根豎線代表一個DNA，可以把局部放大強化脫氧核苷酸之間的連接。動植物細胞的亞顯微結構模式圖，我們可以利用已知的這兩種模型構建綠藻（低等植物既有細胞壁，又有中心體）的模型圖，根尖根毛區(qū)細胞（無葉綠體）的模型圖等。

高中生物學的知識點關聯(lián)緊密，概念模型大有可為，學生要形成基本概念關聯(lián)，可以嘗試自己建構概念模型，現(xiàn)在流行的樹狀圖、思維導圖等都屬于概念模型的形式，非常適合初學者熟悉知識點、構建知識網(wǎng)絡。概念模型建構好了可以讓學生明確很多生命觀念的內(nèi)容，模型中各層次的遞進關系對思維提升也有幫助。

模型中也有要求較高的數(shù)學模型，包括光合作用呼吸作用速率影響曲線，生長素作用曲線，種群數(shù)量動態(tài)變化曲線，DNA復制相關數(shù)量變化，遺傳病、基因頻率變化規(guī)律等。這部分模型不僅需要學生對知識有深入的了解，還要對數(shù)學模型的建構方法非常熟悉，這樣的模型建構對培養(yǎng)學生的能力是很重要的。

三、模型建構可以為情景化教學提供解決問題的模式

綜合生物發(fā)展的重大歷史事件，很多原理的發(fā)現(xiàn)、成果的獲得都不是偶然，都是在有效方法下堅持不懈去努力取得的。從細胞學說的建立到DNA分子雙螺旋結構模型的構建，從類比推理法到假說——演繹法，從光學顯微鏡下的顯微結構到電子顯微鏡下的亞顯微結構，從傳統(tǒng)發(fā)酵技術到現(xiàn)代生物科技基因工程、細胞工程、胚胎工程、生態(tài)工程的發(fā)展。所有的發(fā)展離不開技術革命，技術手段的革新，離不開科學家在探索事物本質(zhì)、規(guī)律方面的不懈追求。有些研究的理論多少年都沒有變，但是隨著技術進步為什么能不斷有新的研究成果呈現(xiàn)，這與科學的研究方法是分不開的。而面對層出不窮的新問題新情景，學生必須有有效的模式才行。

信息技術的快速發(fā)展為生物學課堂提供了諸如圖片、視頻、模擬實驗等豐富多樣的教學資源，這些資源可以作為很好的模型建構材料。學生通過收集、獲取各種資源中的有效信息，先找到對應的知識點，然后建構用于解決實際問題的模型。例如：大棚種植蔬菜時遇到陰雨天氣時怎么辦？我們一般采取的最簡單措施就是打開棚頂透氣等，我們用曲線圖來說明這一現(xiàn)象，透氣的目的是降溫，原理是光照強度弱，光合作用產(chǎn)生的有機物減少，降溫后呼吸作用減弱，積累的有機物可以增加。學生嘗試構建不同溫度下凈光合作用隨光照強度的變化曲線就能達到目的。

四、模型建構促進學生進行知識的內(nèi)化和塑形

不同學科有各自的學科特點、學習要求、學習方式、學習目標，從目前生物學科特點來看，生物學科的發(fā)展對技術革新的依賴度越來越高，高中階段生物教學旨在培養(yǎng)學生學習生物的興趣、熱情，了解生物研究的一些方法，為大學深造做好充分的準備。目前，生物教學的誤區(qū)是學生找不到生物學習的規(guī)律，覺得生物學知識瑣碎、零散，特殊現(xiàn)象多，無法將理論與實際結合，抓不住事物本質(zhì)，把一些記不住的問題歸結于沒有記憶規(guī)律不方便記憶，忽略了知識生成才是記憶的最初來源。

生物課堂前幾年流行課堂范式的應用，編者把不同類型、不同需求的生物課堂模式化，為一線教師提供范本，目的是給青年教師明確課堂的重點，流程設計的基本要素，這對教師授課來說是好事，固化的范式為教師省去了設計不同課堂的麻煩，讓教師有據(jù)可循，慢慢熟悉不同的授課模式，逐步形成適合教師風格的教學特色。那教師為什么不能為學生的學習提供有效的模式呢？哪怕是固定的模式方法，學生只有逐步熟悉了生物學習的方法，才能發(fā)現(xiàn)學習的竅門，真正發(fā)掘自己的學習潛能。學習能力強的人都有自己整理歸納知識的習慣，都能根據(jù)所學知識建立屬于自己的知識體系，這不就是建模的好處嗎？

有很多時候，教師在評價學生能力時經(jīng)常會說到“會讀不一定會寫，會寫不一定寫對，寫對不一定拿滿分”，這是目前教學與應用脫節(jié)最有力的證據(jù)，究其原因，是學生沒有形成模型建構的能力，固定模式的知識記憶是無用武之地的，必須能夠靈活運用。所有有效的學習必須建立在學生能構建正確的符合自身認知規(guī)律的學習模型，在有效的模型里形成解決問題的模式，既要萬變不離其宗，又能以不變應萬變。

學生通過不同生物學研究發(fā)展的學習，除了能了解生物學科的基礎知識，還能掌握基本技能，形成生物學基本思維。我們在教授學生科學探究的方法，特別是實驗設計方面知識的時候，總希望學生能走出條條框框的限制，開動腦筋，形成自己的一套研究方法，現(xiàn)實中很多教師把連續(xù)的方法流程分成了獨立、方便記憶的知識點，這是不符合規(guī)律的，學生必須自己理解探究的各個環(huán)節(jié)，在體驗時摸索出一套行之有效的設計模型，才能進行推廣應用。教師的教光有知識歸納總結還不夠，一定要提煉出有效的模型建構方法出，讓學生參與知識建構、方法建構、模型建構，這樣學生在遇到實際困難時才能有據(jù)可依，不至于畏手畏腳下不了手。

生物學是自然學科，尊重自然規(guī)律是前提，我們的教學不能光讓學生死記硬背、生搬硬套，培養(yǎng)學生解決問題的能力才是關鍵。如課堂范式一樣，不同的課型有不同的目標、不同的要求，模型建構在不同知識中也是不一樣的，教師在平時的教學中要善于提煉，并及時教會學生針對不同知識的有效模型，嘗試在不同情境中用建構的模型去解決問題，這樣才能真正提升學生的生物學核心素養(yǎng)。