陳壘英

摘 要：隨著我國(guó)教育教學(xué)改革的不斷深入，許多新穎的教學(xué)方法應(yīng)運(yùn)而生，模型建構(gòu)教學(xué)就是其中之一?；趯W(xué)生科學(xué)思維培養(yǎng)這一目標(biāo)，要求生物教師利用模型建構(gòu)教學(xué)的突出優(yōu)勢(shì)，將具體知識(shí)復(fù)雜的生物知識(shí)通過(guò)模型建構(gòu)，“以理說(shuō)理”地教授給學(xué)生，以此增強(qiáng)學(xué)生的科學(xué)思維。文章從高中生物模型建構(gòu)教學(xué)存在的問(wèn)題入手，有針對(duì)性地提出改進(jìn)建議，以期為后續(xù)生物課程教學(xué)指明方向，提供參考。

關(guān)鍵詞：高中生物；模型建構(gòu)；教學(xué)實(shí)踐

生物學(xué)作為一門實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科，對(duì)學(xué)生的動(dòng)手能力和實(shí)驗(yàn)觀察能力有較高的要求。尤其是在新課程理念不斷落實(shí)的今天，強(qiáng)化學(xué)生的動(dòng)手操作能力受到廣大教師的一致重視。然而，傳統(tǒng)的生物教學(xué)方法往往以講授為主，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)手能力得不到充分發(fā)展。本文旨在探討模型建構(gòu)教學(xué)在高中生物教學(xué)中的應(yīng)用，在提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)手能力的前提之下，促進(jìn)學(xué)生對(duì)生物知識(shí)的深入理解和應(yīng)用。

一、高中生物模型建構(gòu)教學(xué)的概念

模型是人們?yōu)榱四撤N特定目的而對(duì)認(rèn)識(shí)對(duì)象所做的一種簡(jiǎn)化的概括性描述，是科學(xué)研究中對(duì)復(fù)雜事物的一種簡(jiǎn)單的描述方法。這種描述可以是定性的，也可以是定量的。有的借助具體事物形象化的手段，有的則通過(guò)抽象的形式來(lái)表述。通過(guò)模型，抓住事實(shí)的最主要特征和功能，以簡(jiǎn)化的形式去再現(xiàn)原型的各種復(fù)雜結(jié)構(gòu)和功能。它是連接理論和應(yīng)用的橋梁，可以幫助人們認(rèn)識(shí)客觀世界中最本質(zhì)的東西，以便預(yù)測(cè)和指導(dǎo)實(shí)踐。生物學(xué)研究中通常建構(gòu)的模型包括概念模型、物理模型和數(shù)學(xué)模型等。

二、高中生物模型建構(gòu)教學(xué)存在的問(wèn)題

（一）缺乏實(shí)踐和交互性

生物學(xué)是一門極為活躍和結(jié)構(gòu)繁雜的領(lǐng)域，涉及眾多互動(dòng)和聯(lián)結(jié)的生物系統(tǒng)。在高中階段，使學(xué)生能夠把握這些系統(tǒng)的復(fù)雜性是一個(gè)重要的教學(xué)挑戰(zhàn)。理論上，建構(gòu)模型應(yīng)作為一種輔助工具，通過(guò)直觀展示和動(dòng)手實(shí)踐幫助學(xué)生深化對(duì)生物學(xué)概念的理解。然而，現(xiàn)實(shí)中的高中生物模型教學(xué)往往缺乏足夠的動(dòng)手實(shí)踐和互動(dòng)元素，這限制了學(xué)生在認(rèn)知層面上的發(fā)展。模型多數(shù)情況下呈現(xiàn)為完整的范例，使學(xué)生更多扮演旁觀者的角色而不是模型的創(chuàng)作者，從而使學(xué)生形成了一種消極學(xué)習(xí)態(tài)度，還忽視了親自制作模型在加深理解和推動(dòng)認(rèn)知發(fā)展方面的重要性。

（二）模型簡(jiǎn)化過(guò)度

在高中生物的教學(xué)實(shí)踐中，簡(jiǎn)化生物模型成了一個(gè)顯著的問(wèn)題。為了便于學(xué)生理解復(fù)雜的生物學(xué)原理，教學(xué)中使用的模型往往被設(shè)計(jì)得比較簡(jiǎn)單化。然而，這種簡(jiǎn)化可能適得其反，因?yàn)槟Ｐ涂赡懿粫?huì)完整準(zhǔn)確地展示生物實(shí)體的結(jié)構(gòu)或生理過(guò)程。簡(jiǎn)化到忽略關(guān)鍵要素和過(guò)程的模型會(huì)提供一個(gè)不完整或誤導(dǎo)性的知識(shí)框架。例如，一個(gè)過(guò)于簡(jiǎn)化的細(xì)胞模型可能遺漏了細(xì)胞器之間的復(fù)雜交互作用，而一個(gè)簡(jiǎn)化的生態(tài)系統(tǒng)模型可能未能描繪物種間的復(fù)雜互動(dòng)及環(huán)境因素的實(shí)際影響。這種簡(jiǎn)化可能會(huì)導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)到的是片面或者難以應(yīng)用于復(fù)雜現(xiàn)實(shí)的問(wèn)題[1]。此外，忽視生物學(xué)中的復(fù)雜性和動(dòng)態(tài)性，可能會(huì)讓學(xué)生錯(cuò)過(guò)理解生物系統(tǒng)不同層級(jí)間復(fù)雜互動(dòng)所產(chǎn)生的生物現(xiàn)象的重要性。如果模型過(guò)分簡(jiǎn)化，無(wú)法傳達(dá)這些復(fù)雜的相互作用，那么學(xué)生就可能形成一個(gè)靜態(tài)、簡(jiǎn)化的對(duì)生物學(xué)的看法，這與生物學(xué)的動(dòng)態(tài)、系統(tǒng)思維相去甚遠(yuǎn)。

（三）教學(xué)資源不足

高中生物教學(xué)面臨的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題是教學(xué)資源不足，這個(gè)問(wèn)題直接影響了教育成果和學(xué)生的理解深度。教師需要的資源包括但不限于模型、視覺插圖、多媒體內(nèi)容、計(jì)算機(jī)軟件及其他教學(xué)輔助工具。這些資源的匱乏可能迫使教師依靠過(guò)時(shí)或不完善的資料來(lái)講授生物學(xué)的復(fù)雜內(nèi)容，常常導(dǎo)致學(xué)生對(duì)關(guān)鍵概念缺乏深刻理解。缺乏適當(dāng)?shù)哪Ｐ秃蛯?shí)驗(yàn)儀器會(huì)妨礙學(xué)生直接觀察生物學(xué)現(xiàn)象，削弱了他們的直觀感知能力。生物學(xué)作為一門強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)操作的學(xué)科，親身體驗(yàn)和實(shí)踐對(duì)于把握難以理解的理論極其重要。

三、高中生物模型建構(gòu)教學(xué)的策略

（一）要堅(jiān)持以生為本的原則

立德樹人是教育的根本任務(wù)，落實(shí)這個(gè)根本任務(wù)離不開學(xué)校，也離不開教師。要想發(fā)揮出高中生物建模教學(xué)的優(yōu)勢(shì)，教師應(yīng)當(dāng)始終堅(jiān)持以生為本的原則。將學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)需求放在教學(xué)的首位。關(guān)注學(xué)生的個(gè)體差異和發(fā)展特點(diǎn)，在模型建構(gòu)活動(dòng)的過(guò)程當(dāng)中培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、思維能力和實(shí)踐能力。讓學(xué)生通過(guò)親自的實(shí)踐和操作，深入了解生物的基本原理和基本概念。

（二）要設(shè)計(jì)開放探究的話題

建構(gòu)高中生物模型的過(guò)程，就是探究的過(guò)程，教師應(yīng)當(dāng)設(shè)計(jì)開放性的話題，鼓勵(lì)學(xué)生圍繞著話題進(jìn)行思考和探索。在這個(gè)過(guò)程當(dāng)中，教師需要明確探究話題既可以是一個(gè)生物現(xiàn)象、一個(gè)生物問(wèn)題，也可以是生物之間的關(guān)系。無(wú)論是哪種內(nèi)容都要讓學(xué)生通過(guò)模型建構(gòu)的方式去解決，理解其中所蘊(yùn)含的生物知識(shí)。這樣的話題既能夠激發(fā)學(xué)生的好奇心和求知欲，也能夠培養(yǎng)學(xué)生探究意識(shí)和解決問(wèn)題的能力。

（三）要打造趣味互動(dòng)的課堂

在高中生物模型建構(gòu)教學(xué)中，教師應(yīng)當(dāng)打造趣味互動(dòng)的課堂，在課堂教學(xué)中引入游戲競(jìng)賽小組合作等方式，讓每名學(xué)生都能夠在模型建構(gòu)的過(guò)程中享受學(xué)習(xí)的樂(lè)趣和成就感。同時(shí)，教師還可以設(shè)計(jì)一些簡(jiǎn)單的生活活動(dòng)，如模擬生物實(shí)驗(yàn)及生物模型的重構(gòu)等方式，讓學(xué)生在虛擬平臺(tái)和模擬軟件當(dāng)中構(gòu)建生物模型。在這樣的過(guò)程中，教師為學(xué)生提供更豐富更多元化的學(xué)習(xí)資源，打造趣味互動(dòng)的課堂，以便提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，提高課堂教學(xué)的質(zhì)量。

（四）借助生活素材，建構(gòu)簡(jiǎn)易模型

生物與現(xiàn)實(shí)生活之間存在著緊密的聯(lián)系，在高中生物模型建構(gòu)教學(xué)當(dāng)中，教師可以借助生活素材來(lái)給學(xué)生建構(gòu)簡(jiǎn)易的模型，幫助學(xué)生理解生物的基本知識(shí)和基本原理。堅(jiān)持探究性原則，要求學(xué)生從復(fù)雜的現(xiàn)象中尋找生物信息，并提出問(wèn)題，主動(dòng)嘗試從生物的角度運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和方法尋求解決問(wèn)題的策略，建構(gòu)簡(jiǎn)易模型。這樣的模型不僅能夠展示生物的結(jié)構(gòu)和功能，還能夠幫助學(xué)生更好地理解和記憶知識(shí)點(diǎn)，加深學(xué)生對(duì)于生物知識(shí)的理解[2]。

例如，在進(jìn)行教學(xué)《細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)》一課的時(shí)候，教師可以借助生活素材，讓學(xué)生建構(gòu)一個(gè)簡(jiǎn)易的細(xì)胞模型，幫助學(xué)生理解細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)和功能，如細(xì)胞中的無(wú)機(jī)物、蛋白質(zhì)等是生命活動(dòng)的主要承擔(dān)者，核酸是遺傳信息的攜帶者等。首先，教師可以給學(xué)生提供紙張、塑料瓶和橡皮泥等材料，讓學(xué)生使用紙張、塑料瓶和橡皮泥等材料來(lái)制作細(xì)胞膜。在這個(gè)過(guò)程中，學(xué)生需要將紙張剪成合適的形狀，然后用橡皮泥固定在塑料瓶上，模擬細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)。其次，教師可以讓學(xué)生使用橡皮泥來(lái)制作細(xì)胞質(zhì)。整個(gè)細(xì)胞質(zhì)需要學(xué)生將橡皮泥捏成細(xì)胞的形狀，并在其中加入一些小顆粒代表細(xì)胞器，細(xì)胞當(dāng)中的線粒體、高爾基體和溶酶體要通過(guò)橡皮泥來(lái)捏出來(lái)。然后，學(xué)生可以使用彩色紙張和剪刀來(lái)制作細(xì)胞核和染色體。在這個(gè)過(guò)程中，學(xué)生需要將彩色紙張剪成合適的形狀，然后用橡皮泥固定在細(xì)胞質(zhì)中，表示細(xì)胞核和染色體的位置。最后，讓學(xué)生使用細(xì)線和珠子來(lái)表示細(xì)胞質(zhì)內(nèi)的細(xì)胞骨架。這個(gè)過(guò)程需要將細(xì)線穿過(guò)珠子，然后將珠子固定在細(xì)胞質(zhì)中，模擬細(xì)胞骨架的結(jié)構(gòu)。通過(guò)這樣的模型建構(gòu)，學(xué)生可以直觀地觀察和理解細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)和功能。教師可以引導(dǎo)學(xué)生觀察模型中的各個(gè)部分，并解釋它們的作用和相互關(guān)系。同時(shí)，教師還可以利用這個(gè)模型進(jìn)行互動(dòng)教學(xué)，讓學(xué)生參與其中，提出問(wèn)題和進(jìn)行討論，進(jìn)一步加深學(xué)生對(duì)細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能的理解。通過(guò)借助生活素材建構(gòu)簡(jiǎn)易模型的教學(xué)方法，能夠讓學(xué)生更加深入地理解和應(yīng)用細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)和功能，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)造力，激發(fā)學(xué)生對(duì)生物學(xué)的興趣和學(xué)習(xí)積極性。生物教師要善于從學(xué)生的生活中找出生物問(wèn)題，使學(xué)生感到生物就在自己的身邊，認(rèn)清生物知識(shí)的實(shí)用性，產(chǎn)生興趣[3]。

（五）根據(jù)文本知識(shí)，設(shè)計(jì)概念模型

新課程提倡教師在教學(xué)中要“用教材教，而不是教教材”，要“用好教材，超出教材，開發(fā)課程資源”。在高中生物模型建構(gòu)教學(xué)中，通常會(huì)有一些相對(duì)抽象難以理解的知識(shí)點(diǎn)。這時(shí)候如果教師通過(guò)給學(xué)生構(gòu)建概念模型，就能夠加深學(xué)生對(duì)于生物知識(shí)的理解，讓學(xué)生了解其背后的原理。概念模型是一種抽象的模型，它是指通過(guò)符號(hào)表格和圖像的形式展示生物學(xué)當(dāng)中的概念及其關(guān)系。在這個(gè)過(guò)程當(dāng)中，學(xué)生可以根據(jù)自身的理解，適當(dāng)?shù)匦薷母拍钅Ｐ汀?/p>

例如，在進(jìn)行教學(xué)“探究植物細(xì)胞的吸水和失水”相關(guān)知識(shí)的時(shí)候，教師可以根據(jù)文本知識(shí)設(shè)計(jì)一個(gè)概念模型，幫助學(xué)生理解植物細(xì)胞的吸水和失水過(guò)程。首先，教師需要設(shè)計(jì)一個(gè)符號(hào)表格，列出吸水和失水過(guò)程中涉及的關(guān)鍵概念。在表格當(dāng)中要讓學(xué)生了解影響失水和吸水的因素，如細(xì)胞壁、細(xì)胞膜、滲透壓、滲透調(diào)節(jié)等。而學(xué)生可以根據(jù)教師的指導(dǎo)，將這些概念填寫到符號(hào)表格中，并理解這些因素之間的關(guān)系。其次，教師可以通過(guò)圖像的形式展示吸水和失水過(guò)程中的關(guān)鍵步驟。比如，繪制一個(gè)植物細(xì)胞的示意圖，標(biāo)注出細(xì)胞壁、細(xì)胞膜和細(xì)胞質(zhì)等部分。通過(guò)箭頭和文字說(shuō)明，展示水分進(jìn)出細(xì)胞的路徑和過(guò)程。除了這些抽象的概念之外，教師還可以設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的模型來(lái)模擬植物吸水和失水的過(guò)程。在這個(gè)模型當(dāng)中，教師可以使用透明的容器代表細(xì)胞，將一定濃度的溶液注入容器中，表示細(xì)胞內(nèi)的液體。通過(guò)調(diào)節(jié)容器外溶液的濃度，觀察液體進(jìn)出細(xì)胞的情況，展示滲透調(diào)節(jié)的作用。最后，讓學(xué)生根據(jù)自己的理解，對(duì)概念模型進(jìn)行修改。在這一環(huán)節(jié)里，學(xué)生可以根據(jù)自己的理解和學(xué)習(xí)，對(duì)符號(hào)表格和圖像進(jìn)行修改，添加新的概念和關(guān)系，以更全面地理解和掌握植物細(xì)胞的吸水和失水過(guò)程。通過(guò)這樣的方法開展教學(xué)，能夠提高學(xué)生對(duì)于生物知識(shí)的理解和應(yīng)用能力，有助于培養(yǎng)學(xué)生完整的邏輯思維和抽象思維能力。

（六）引導(dǎo)學(xué)生合作，制作實(shí)物模型

在高中生物模型建構(gòu)教學(xué)當(dāng)中，教師要重視學(xué)生之間的合作，明確模型建構(gòu)的過(guò)程，事實(shí)上就是學(xué)生思維碰撞的過(guò)程。在這個(gè)環(huán)節(jié)里，教師可以給學(xué)生介紹生物的基本結(jié)構(gòu)和功能模型，然后給學(xué)生分成相應(yīng)小組，讓學(xué)生按照生物的基本特點(diǎn)，去利用物品進(jìn)行制作模型。學(xué)生在制作實(shí)物模型的過(guò)程中，可以互相協(xié)作交流和分享，培養(yǎng)學(xué)生的合作精神和團(tuán)隊(duì)意識(shí)。也能夠加深學(xué)生對(duì)于生物知識(shí)的理解，強(qiáng)化學(xué)生的動(dòng)手能力和實(shí)踐能力，實(shí)現(xiàn)學(xué)生的全面發(fā)展[4]。

例如，在進(jìn)行教學(xué)“性狀分離比的模擬實(shí)驗(yàn)”相關(guān)知識(shí)的時(shí)候，教師可以讓學(xué)生通過(guò)合作的方式，制作實(shí)物模型來(lái)模擬這個(gè)實(shí)驗(yàn)的過(guò)程。首先，教師需要將學(xué)生分成小組，每個(gè)小組由3-4名學(xué)生組成。小組成員可以扮演不同的角色，如父本、母本和子代等。然后，教師可以給學(xué)生提供一些簡(jiǎn)單的材料，如彩色筆，膠水和剪刀等，讓學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，利用這些材料制作出不同機(jī)型的色塊或者是標(biāo)簽。而學(xué)生可以在這一環(huán)節(jié)內(nèi)，根據(jù)父本和母本的基因型，按照一定的比例和規(guī)則，將色塊或標(biāo)簽組合起來(lái)，模擬子代的基因型組合。同時(shí)學(xué)生也可以通過(guò)組合不同的色塊或標(biāo)簽，觀察和記錄不同基因型的出現(xiàn)頻率，計(jì)算性狀分離比。最后，教師可以讓學(xué)生自己制作的實(shí)物模型展示給其他小組或全班同學(xué)，分享自己的觀察結(jié)果和計(jì)算方法。

（七）利用信息技術(shù)，構(gòu)建虛擬模型

如今，人類已進(jìn)入信息時(shí)代，以計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)為核心的現(xiàn)代技術(shù)不斷發(fā)展，因其無(wú)與倫比的優(yōu)勢(shì)，給當(dāng)前的教育教學(xué)帶來(lái)了嶄新的變革。在高中生物模型建構(gòu)教學(xué)中，教師可以利用信息技術(shù)構(gòu)建虛擬模型的方式，幫助學(xué)生理解生物知識(shí)。在信息技術(shù)的背景下，教師可以引導(dǎo)學(xué)生在計(jì)算機(jī)中進(jìn)行模型的建構(gòu)，教育教學(xué)中，要考慮學(xué)生的個(gè)性差異，教師要充分了解學(xué)生。在教學(xué)和訓(xùn)練大多數(shù)學(xué)生的同時(shí)，做到“上不封頂，下不保底”，還需要根據(jù)學(xué)生的不同性格和特點(diǎn)，采取不同的方法，做到有的放矢地進(jìn)行教學(xué)。

例如，在進(jìn)行教學(xué)《基因和染色體的關(guān)系》一章的時(shí)候，巧妙地利用信息技術(shù)開展教學(xué)，能夠加深學(xué)生對(duì)于知識(shí)點(diǎn)的理解，也能夠通過(guò)信息技術(shù)構(gòu)建虛擬模型的方式，幫助學(xué)生理解基因和染色體之間的關(guān)系。首先，教師可以引導(dǎo)學(xué)生使用計(jì)算機(jī)軟件或在線模擬工具，如基因編輯軟件或基因組瀏覽器等，構(gòu)建虛擬模型。在這個(gè)環(huán)節(jié)當(dāng)中，學(xué)生可以跟隨教師的指引，使用計(jì)算機(jī)模擬基因和染色體的結(jié)構(gòu)及其功能。在此基礎(chǔ)之上，學(xué)生通過(guò)模擬軟件分析基因和染色體之間相互交錯(cuò)的關(guān)系。學(xué)生在拓展、縮放和旋轉(zhuǎn)的過(guò)程當(dāng)中操控基因或者染色體，觀察其性狀分離比，思考基因和染色體之間存在的緊密聯(lián)系，最終會(huì)發(fā)現(xiàn)基因位于染色體上。染色體上遍布了基因的片段，而染色體可以跟隨下一代進(jìn)行分離。學(xué)生在構(gòu)建模型的過(guò)程當(dāng)中就會(huì)發(fā)現(xiàn)基因和染色體之間存在著對(duì)應(yīng)的關(guān)系。以這樣建構(gòu)模型的方式開展課堂教學(xué)，能夠幫助學(xué)生更好地理解生物知識(shí)，提升學(xué)生的生物核心素養(yǎng)。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，隨著現(xiàn)階段教育理念的不斷深入推進(jìn)，高中生物模型建構(gòu)教學(xué)逐漸受到廣大教師的重視。在這個(gè)過(guò)程當(dāng)中，教師需要堅(jiān)持以“生”為本的教學(xué)原則，使學(xué)科內(nèi)容更貼近學(xué)生實(shí)際，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)還要保證學(xué)生能夠在互動(dòng)和探索的過(guò)程當(dāng)中，培養(yǎng)出團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和溝通技能。多種教學(xué)方法的合理使用，讓高中生物模型建構(gòu)教學(xué)更富有創(chuàng)意，為學(xué)生提供深度的認(rèn)知體驗(yàn)。同時(shí)，不斷提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和實(shí)踐能力，實(shí)現(xiàn)學(xué)生的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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本文系閩清縣教育科學(xué)研究“十四五”規(guī)劃2023年度課題雙減背景下巧用模型建構(gòu)提升高中生物學(xué)核心素養(yǎng)的實(shí)踐研究（No.MQ202301Z）。