福建省三明市沙縣區(qū)第六中學(xué) 鄭喜芳

模型的產(chǎn)出是學(xué)生將抽象內(nèi)容轉(zhuǎn)變?yōu)榫呦蠡瘓D樣，并在明確其中包含的本質(zhì)內(nèi)涵的基礎(chǔ)上逐步對生物理論加以深化。此過程的完善，需要教師有意識地將學(xué)生組合成探究小組，通過給出模型構(gòu)建的主題或者任務(wù)，適當(dāng)給予幫助，進而引導(dǎo)學(xué)生打破知識間的壁壘，弄清楚理論間的聯(lián)系，并且可通過實物等加深對生物理論的認識深度，以此滿足深度學(xué)習(xí)的要求，提升課程開展的質(zhì)量。

一、模型與建模概述

（一）模型與建模概念的闡釋

結(jié)合大量的研究資料可以看出，模型、建構(gòu)、模型建構(gòu)間的關(guān)系較為緊密。就模型而言，其指的是在特定目的的指引下，通過給定條件，將滿足觀察客體的外部形態(tài)、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、功能特質(zhì)等展示清楚，從而形成與客體本質(zhì)相似且相符的思維、物質(zhì)。這說明模型最終以實物或者思維可視化圖樣的形式存在。就建構(gòu)而言，其源于建筑學(xué)，是指重新建造出一種結(jié)構(gòu)，用于教育過程則是將原有的知識理論內(nèi)涵拆分，運用全新的思維方式和認知特點，說明原有的內(nèi)涵。此過程并非憑空而論，而是要從表象、內(nèi)里相結(jié)合的方向?qū)ふ业竭m宜的拆分方法。就模型建構(gòu)而言，其體現(xiàn)出了某一定論、物質(zhì)等最為本質(zhì)的功能和特性，通過更為直接易懂的形式說明其功能與特征，以此為理論的應(yīng)用建立起橋梁，使得學(xué)生能夠?qū)ι飳W(xué)本質(zhì)有所認識，達到深度學(xué)習(xí)的效果。

（二）模型的分類

在初中階段，模型主要可分為三大類：物理模型、概念模型和數(shù)學(xué)模型。首先，物理模型是對生物和生物生理過程的還原，其通過按照一定比例縮小或者放大的辦法展示出相應(yīng)的生物活動真實情況。比如細胞結(jié)構(gòu)圖、受精過程、種子發(fā)育過程等等，均能夠符合物理模型建構(gòu)的特征。物理模型一般要求學(xué)生親自動手制作，制作的過程鍛煉了學(xué)生的動手操作能力，其興趣得以激發(fā)，以此保證學(xué)生將基本結(jié)構(gòu)準(zhǔn)確記憶在腦海中，有助于其辨析不同結(jié)構(gòu)的異同。其次，概念模型主要體現(xiàn)為思維導(dǎo)圖、樹狀圖、韋恩圖等，其通過對知識點加以連接說明二者存在的關(guān)系，可以是平級形式，也可是包含關(guān)系等，利用符號、數(shù)字、框架等建立起知識間的聯(lián)系。其中思維導(dǎo)圖的應(yīng)用最為廣泛，其核心能夠體現(xiàn)出模型的主題，以此將與其相關(guān)的知識點布置為分支，能夠應(yīng)用于階段性復(fù)習(xí)或者知識體系構(gòu)建的環(huán)節(jié)中，體現(xiàn)出對重難點知識的解決。學(xué)生結(jié)合思維導(dǎo)圖中的內(nèi)容和關(guān)系梳理出符合個人認知的理論框架，充分契合整體性思維的培養(yǎng)需求。最后，數(shù)學(xué)模型是展現(xiàn)出生物體或者生態(tài)環(huán)境的變化規(guī)律的工具，通過使用數(shù)學(xué)語言，結(jié)合圖形、函數(shù)圖像等直觀展示出數(shù)量變化的關(guān)系。由于初中階段是學(xué)生學(xué)習(xí)生物的初始過程，數(shù)學(xué)模型的抽象性過強，在教學(xué)中應(yīng)用并不廣泛；但如若能夠完成數(shù)學(xué)模型的構(gòu)建，則說明學(xué)生已經(jīng)初步具備了將直觀轉(zhuǎn)變?yōu)槌橄蟮哪芰?，值得在后續(xù)的教學(xué)中予以探索。

二、模型構(gòu)建對生物教學(xué)的意義

（一）有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

初中生物作為一門抽象性的學(xué)科，很多初中生在學(xué)習(xí)過程中難免會出現(xiàn)難以理解和掌握的情況。再加上受到傳統(tǒng)應(yīng)試教學(xué)觀念的長期影響，很多教師依舊應(yīng)用傳統(tǒng)單一的授課方式，導(dǎo)致學(xué)生處于被動學(xué)習(xí)的狀態(tài)，很難對生物學(xué)科提起學(xué)習(xí)興趣。而模型在生物教學(xué)中的應(yīng)用，不但能為學(xué)生營造出活躍、有趣的氛圍，還能適當(dāng)降低學(xué)生的學(xué)習(xí)難度，幫助其更好地理解和掌握知識內(nèi)容。通過將抽象的知識變得更加生動、直觀，能夠有效提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

（二）提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力

在傳統(tǒng)的授課方式中，教師更加重視學(xué)生對基礎(chǔ)知識的掌握，不夠重視強化學(xué)生自身的學(xué)習(xí)能力和思維能力。再加上很多學(xué)生都沒有形成自主學(xué)習(xí)的意識，在學(xué)習(xí)中不夠主動，導(dǎo)致教學(xué)的整體效果并不理想。而模型的應(yīng)用則能夠充分突出學(xué)生在課堂當(dāng)中的主體地位，能夠開發(fā)學(xué)生的思維，提高其對知識的探索欲望。同時，通過模型的構(gòu)建還能促使學(xué)生在腦海中對生物知識形成一種映射，使其逐漸形成一種獨立思考的思維，有效提高其分析問題和解決問題的能力。

三、初中生物模型建構(gòu)的主要教學(xué)策略

模型的構(gòu)建就是通過模型去抓住事物的最主要特征和功能。教師在初中生物模型建構(gòu)的過程中，要注重為學(xué)生打造靈活多樣的建模教學(xué)模式，應(yīng)用簡化的方式將復(fù)雜的知識結(jié)構(gòu)為學(xué)生展現(xiàn)出來，引領(lǐng)其充分地認識客觀世界中最本質(zhì)的東西；通過對模型建構(gòu)的目的進行明確，選擇好模型的表征形式從而構(gòu)建出適合建模教學(xué)的典型知識。同時，教師還需充分重視對模型進行檢驗和評價，以此不斷糾正和完善生物學(xué)模型的不足之處。

（一）物理模型建構(gòu)

物理模型的構(gòu)建在初中階段常出現(xiàn)在對DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)、動植物細胞結(jié)構(gòu)等的制作中。通過選定學(xué)生較為感興趣的材料來表示生物體的基本特征，可以完成對微觀事物的放大，也可實現(xiàn)對宏觀事物的縮小，以此說明其具體的結(jié)構(gòu)特征，并在結(jié)構(gòu)特征的指引下，能夠清楚地認識到性質(zhì)或者性狀的體現(xiàn)因哪些結(jié)構(gòu)的作用而實現(xiàn)。物理模型的制作過程相對較為簡便，無需對工藝有過高的要求，只需要在保證各部分結(jié)構(gòu)所在的位置和大小比例符合科學(xué)理論，保證材料易得且能夠激活學(xué)生興趣的前提下展開即可。具體的建構(gòu)步驟如下：首先，引導(dǎo)學(xué)生一同觀察原型對象，說明其核心要素和功能的體現(xiàn)結(jié)構(gòu)；其次，選擇相應(yīng)的生活化材料，開展建構(gòu)的學(xué)習(xí)活動。在初步建構(gòu)完畢后，學(xué)生間相互討論，說明其所給出的模型與原型之間的差異，進而加以修正，并與其他小組分享，在課后予以優(yōu)化。在初中階段，應(yīng)用此種模型建構(gòu)較為適合的包括花的結(jié)構(gòu)、泌尿系統(tǒng)、動植物細胞結(jié)構(gòu)等。如若能夠合理應(yīng)用，將會在調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性的基礎(chǔ)上，加深其對理論知識的記憶以及內(nèi)化程度。

以“植物細胞結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建”為例，在學(xué)習(xí)完相應(yīng)的知識后，學(xué)生已經(jīng)了解到在植物細胞中含有葉綠體、線粒體、液泡、細胞質(zhì)、核、膜、壁。教師可要求學(xué)生以小組為單位，使用所提供的材料，設(shè)計本小組的植物細胞結(jié)構(gòu)模型。教師可提供不同顏色的卡紙、不同顏色的豆子和谷物等，引導(dǎo)學(xué)生參與到模型的構(gòu)建活動中。但是在觀察各小組的制作過程時，學(xué)生所形成的細胞核和液泡模型并不符合實際植物的結(jié)構(gòu)特征，有些小組的液泡占比較低，無法說明其在植物成熟細胞中的微觀特征。面對此種情況，教師要耐心指導(dǎo)，先讓學(xué)生采取自查的方式，通過回憶成熟植物細胞結(jié)構(gòu)的特點，查看所制作的模型是否存在有違科學(xué)實際的部分。一般通過自查學(xué)生便可清楚地知道液泡的體積占比約為整個植物細胞的，并且細胞核要在一旁，以此才能說明成熟植物細胞的特征。還有一部分學(xué)生只注重對細胞器大小位置的區(qū)分，使用紅豆作為葉綠體，綠豆作為線粒體，這與認知的內(nèi)容不符。此時教師可采用幽默的方式啟發(fā)學(xué)生：原來在大家的眼里綠色的植物是紅色的啊！不然你們的葉綠體怎么是紅色呢？以此提醒學(xué)生關(guān)注細胞器與植物性狀之間的關(guān)系，連接了宏觀與微觀世界，達到深度學(xué)習(xí)的愿景。在完成模型制作后，教師可提出開放性問題：現(xiàn)在大家自己去生活中尋找材料，說一說你能用哪些材料完成模型的制作。此時大部分同學(xué)想到了用橡皮泥，利用不同顏色的橡皮泥能夠精準(zhǔn)塑型，更為精準(zhǔn)地表現(xiàn)出每個細胞器的特征。

（二）概念模型建構(gòu)

教師在授課中，可以嘗試借助概念模型幫助初中生建構(gòu)系統(tǒng)的生物知識體系。概念模型的構(gòu)建是對某一關(guān)鍵性知識點的展現(xiàn)，利用從屬、并列、因果關(guān)系等說明理論間的內(nèi)部聯(lián)系，以此保證對核心概念外延的拓展深度。同時，概念模型還能對各個生物知識進行總結(jié)與概括，能夠幫助初中生更好地掌握所學(xué)的知識結(jié)構(gòu)。在處理概念模型的建構(gòu)問題時，教師要教會學(xué)生運用思維導(dǎo)圖，借助動畫或者視頻展示思維導(dǎo)圖的制作過程，說明中心、分支和連接方式具體的表征意義，進而建立起核心概念和外延概念之間的聯(lián)系，引導(dǎo)學(xué)生完成對知識體系的建構(gòu)。具體的建模過程如下：先帶領(lǐng)學(xué)生一起對概念間的關(guān)系進行梳理，確定關(guān)鍵點，畫出草圖后連接好各個概念間的關(guān)系，并在其他同學(xué)給出完善的意見后對思維導(dǎo)圖加以優(yōu)化。在初中階段能夠應(yīng)用概念模型的教學(xué)過程較多，除了在概念的理順中可以應(yīng)用外，在解題思路分析和錯題整理的環(huán)節(jié)也能使用?？蓪㈩}目作為中心點，題目解決的各個步驟都可作為分支，某一步驟中涉及的理論和思維方式可作為外延概念發(fā)揮出實際的效用。因此，教師要提升對此種模型建構(gòu)的重視程度，將其應(yīng)用于不同的教學(xué)活動中。

以“細胞分裂的概念模型制作過程”為例，引導(dǎo)學(xué)生觀察課件上的洋蔥根尖細胞分裂不同階段的顯微照片，提出問題：不同階段的洋蔥細胞，其染色體的形態(tài)相同嗎？學(xué)生很明顯可看出其根據(jù)階段的不同，存在著相應(yīng)的差異。教師繼續(xù)提問：形態(tài)上有哪些差別？學(xué)生深入觀察，發(fā)現(xiàn)其在不同的分裂階段都具備相應(yīng)的特點。由此，可設(shè)置制作有絲分裂思維導(dǎo)圖的活動，要求學(xué)生以小組為單位，探究在有絲分裂的不同階段的概念圖。引導(dǎo)學(xué)生將細胞有絲分裂作為中心點，分支設(shè)定為間期、前期、中期、后期和末期。其中，間期的特點是完成了DNA復(fù)制和合成有關(guān)蛋白質(zhì)的活動，前期的特征是染色體散亂分布，中期的特征是染色體的著絲點排列在赤道板上，后期完成著絲點分裂，末期染色體平均分配到兩個子細胞中。有些同學(xué)以細胞質(zhì)、細胞核、DNA、植物動物區(qū)別作為分支，值得表揚，體現(xiàn)出在現(xiàn)有的作用結(jié)果下能夠刺激學(xué)生創(chuàng)新意識的產(chǎn)生。在學(xué)習(xí)“物質(zhì)跨膜運輸?shù)姆绞健边@部分知識時，教師也可以在課程結(jié)束時為大家構(gòu)建一個概念模型，讓學(xué)生能夠根據(jù)模型舉出跨膜運輸方式的實例，從而有效提升其對該知識點的理解和掌握。

（三）數(shù)學(xué)模型建構(gòu)

數(shù)學(xué)模型的應(yīng)用數(shù)量不多，因其主要是利用數(shù)學(xué)語言說明生物間的邏輯關(guān)系，也就是應(yīng)用簡單的數(shù)學(xué)符號或者一些公式來對生物知識的相關(guān)規(guī)律展開分析和梳理。這與學(xué)生主要的直觀思維間有著一定的差別，因此建立此種抽象關(guān)系難度較大，但并非不可實現(xiàn)，往往通過使用柱狀圖、函數(shù)曲線等能打破知識間的壁壘，使得學(xué)生可借助數(shù)學(xué)思維處理生物問題。教師可以利用數(shù)學(xué)模型帶領(lǐng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)生物現(xiàn)象的本質(zhì)特征，使其能夠逐漸在腦海中形成完整的知識框架。具體的建構(gòu)過程如下：先確定好研究的對象，提出探究的主題，針對現(xiàn)有的知識和理論提出假設(shè)，假定其符合哪種數(shù)學(xué)模型，而后利用生物實驗探究的形式說明所選定的數(shù)學(xué)模型的可信程度和匹配度，從而繼續(xù)完善數(shù)學(xué)模型的相關(guān)內(nèi)容。

以“被子植物的一生”這一單元為例，在學(xué)習(xí)完這一部分的知識后，教師可設(shè)計實踐探究活動，依據(jù)對被子植物的認識在生活中選定一種合適的植物，就其在不同發(fā)育時期的需水量生成數(shù)學(xué)模型。這一模型的構(gòu)建相對較為簡單，主要是鍛煉學(xué)生查閱資料和分析數(shù)據(jù)的能力。經(jīng)過資料查閱的過程，學(xué)生一般以小麥、西瓜等較為常見的材料作為研究對象，下文以小麥為例簡要說明。結(jié)合大量資料，發(fā)現(xiàn)小麥的發(fā)育時期可分為返青期、拔節(jié)期、抽穗期和灌漿期，分別持續(xù)29天、23天、20天、31天，所需的水量分別為635、876、956、1192（單位：立方米/公頃）。結(jié)合這些數(shù)據(jù)，可利用柱狀圖將發(fā)育時期作為橫軸，需水量作為縱軸，直觀說明小麥在不同發(fā)育時期需水量的差異。有的學(xué)生利用折線圖展示，此時教師可提問：連接不同時期時所出現(xiàn)的上升或者下降趨勢代表什么？此時學(xué)生發(fā)現(xiàn)，利用折線圖所體現(xiàn)的數(shù)量變化情況并不具備相應(yīng)的規(guī)律，所以利用折線圖不能準(zhǔn)確說明生物發(fā)育與需水量之間的關(guān)系?；蛘撸浴吧顒拥闹饕袚?dān)者”這一課為例，該課需要學(xué)生掌握氨基酸的結(jié)構(gòu)特點以及氨基酸形成蛋白質(zhì)的過程，需要了解蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能。為了幫助學(xué)生更好地理解和掌握，教師就可以通過構(gòu)建數(shù)學(xué)模型幫助學(xué)生進行理解，引導(dǎo)學(xué)生通過動手實踐的過程掌握知識原理。

綜上所述，初中生物教學(xué)中教師要重點培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用知識的能力，通過引入物理、數(shù)學(xué)和概念模型，建立起不同理論、生物結(jié)構(gòu)、變化特性等之間的關(guān)系，從而達到引導(dǎo)學(xué)生深度學(xué)習(xí)的效果。