徐 婷

義務教育階段生物學課程要培養(yǎng)的核心素養(yǎng)包括生命觀念、科學思維、探究實踐及態(tài)度責任，它們相互聯(lián)系交融、相輔相成。其中，科學思維是形成生命觀念的重要途徑，是科學探究的重要組成部分，并為學生形成社會責任意識奠定了基礎。［1］模型建構作為發(fā)展科學思維的重要方法之一，其不僅是一種思維方式，也是重要的科學研究方法。但在實際教學中，由于課時緊、耗時多、重視度不夠等原因，建模教學往往被播放動畫、視頻或觀察現(xiàn)成的模型取代，這就導致教師不厭其煩地重復講、手把手教，學生卻難以理解模型中滲透的生物學概念與思想。因此，在初中生物學課程教學中，教師應積極探索以核心素養(yǎng)、學科大概念為基礎，以項目化學習為載體的模型建構活動，引導學生在問題驅(qū)動、自主探究、成果展示的學習活動中，解決實際問題，提升學科素養(yǎng)。

一、在單元教學的項目化學習中學生模型建構能力的培育路徑

《義務教育課程方案（2022 年版）》中提出，要探索大單元教學，積極開展主題化、項目式學習等綜合性教學活動。大單元教學以學科核心概念為中心，結(jié)合學生實際學情，對教學內(nèi)容進行整合與重組，引導學生在單元學習活動中構建概念體系。項目化學習與大單元教學有著極高的契合度，能夠相互補充、相互促進。指向建模能力培育的單元視野下的項目化學習是指教師根據(jù)學科大概念確定單元教學主題，并通過驅(qū)動性問題引領、項目設計與實施等環(huán)節(jié)，引導學生在真實情境中進行模型建構、模型應用、模型評價與修正，從而解決實際問題、理解學科本質(zhì)、形成概念體系、提升核心素養(yǎng)。［2］下面，筆者以“生物體的結(jié)構層次”學習主題為例，闡述在單元教學的項目化學習中如何培育學生建模能力。

1.選定項目主題，設置驅(qū)動性問題

“生物體的結(jié)構層次”是《義務教育生物學課程標準（2022 年版）》（以下簡稱“新課標”）中的學習主題（一），其中包含1個大概念和2個重要概念。單元視野下的項目化學習以大概念為抓手，梳理概念體系，設計結(jié)構化教學內(nèi)容。針對本主題的大概念“生物體具有一定的結(jié)構層次，能夠完成各項生命活動”，可以設置驅(qū)動性問題“形態(tài)不同、生活環(huán)境各異的生物體，卻有著相似的生命活動特征，那么生物體之間有沒有結(jié)構及功能上的共同特征？”此外，針對2 個重要概念也可分別設置相應子問題，通過問題引領學生在項目學習中開展持續(xù)性思考與實踐外，也統(tǒng)領單元整體教學的方向。

2.重構教學單元，明確項目任務

圍繞項目化主題“生物體的結(jié)構層次”及學科大概念，結(jié)合教材具體內(nèi)容，可將本主題教學內(nèi)容重構為兩個教學單元。

單元一：植物體是統(tǒng)一整體，通過對植物結(jié)構層次的學習，以模型的形式構建植物體結(jié)構層次；單元二：單細胞動物及人體的結(jié)構層次，通過對植物和人體、單細胞動物結(jié)構層異同的比較與分析，加深對核心概念的理解。

下面筆者以“植物體是統(tǒng)一整體”單元教學為例，闡述項目化學習中學生建模能力培育的主要策略。

結(jié)合教材內(nèi)容，本單元選取典型植物番茄為研究對象。筆者首先從宏觀角度引導學生認識番茄植株的主要器官及功能；再以“果實”這一器官為例，進一步觀察、比較構成果實的多種組織細胞；最后，通過探究番茄植株的分生組織，推理、闡明受精卵經(jīng)過分裂和分化形成植物體的各種組織，功能不同的組織形成器官，器官之間相互協(xié)調(diào)合作，表現(xiàn)出生命現(xiàn)象。在本單元的項目化建模活動中，學生通過多種形式的模型構建（見表1），能夠形成學科大概念以及結(jié)構與功能相適應的生命觀念。

表1 單元教學中項目化建模學習活動設計

3.開展項目學習，重視交流評價

模型建構是項目化學習開展的一種重要實踐活動形式。學生以模型形式呈現(xiàn)的項目產(chǎn)品，既反映了其對項目主題大概念的理解，也是其科學思維及探究實踐過程的物化體現(xiàn)。因此，在項目學習推進過程中，教師要重視學生階段性成果的交流共享，探索多元的、持續(xù)性的評價。例如，可以從科學性、美觀性、創(chuàng)造性、表達交流等角度評估學生的學習成果；從學生自評、互評、教師評價等方面，全面客觀地進行評價，發(fā)揮好評價的導向性和激勵性功能。

二、在跨學科實踐的項目化學習中學生模型建構能力的培育路徑

新課標將“生物學與社會·跨學科實踐”設為學習主題之一，明確指出教師要充分發(fā)揮學科綜合育人功能，開展跨學科教學活動，培養(yǎng)學生適應未來社會發(fā)展的跨學科視野及知識遷移能力。跨學科實踐與項目化學習具有高度的契合性，在跨學科實踐中，學生在教師指導下，基于實際問題和真實任務，以小組合作學習的方式，綜合運用科學、技術、工程學和數(shù)學等學科的概念、方法和思想解決實際問題，實現(xiàn)創(chuàng)意物化。此外，模型制作類跨學科實踐活動作為新課標提出的主要活動之一，涉及了“結(jié)構與功能”“尺度、比例和數(shù)量”“系統(tǒng)與模型”等跨學科概念。學生通過該主題的實踐學習，要能夠設計并制作模型，從而提升探究實踐素養(yǎng)。下面，筆者以“眼與視覺”主題為例，闡述在跨學科實踐的項目化學習中培育學生建模能力的策略。［3］

1.依標扣本，設計項目任務

新課標在模型制作類跨學科實踐活動中提供了參考項目：制作可調(diào)節(jié)的眼球成像模型，提出保護眼健康的方法。在蘇教版生物學七年級下冊“人體感知信息”一章的學習中，學生需要認識眼球的基本結(jié)構及功能，理解視覺形成的過程，了解近視、遠視眼的成因和矯正等知識，從而形成愛護眼睛的意識，養(yǎng)成良好的用眼習慣。根據(jù)對新課標和教材的分析，筆者設計了主題為“眼與視覺”的跨學科實踐項目。（見表2）

表2 “眼與視覺”主題項目化學習任務

2.項目實踐，親歷建模過程

為保證項目活動的有效性，教師需要結(jié)合教學內(nèi)容及課時安排等情況，規(guī)劃學生的項目化學習活動，根據(jù)需要可延伸至課外。學生在課前自主學習課本相關內(nèi)容并觀看微課“牛眼的解剖”，制作眼球結(jié)構模型；同時以小組為單位進行學校眼部疾病人數(shù)及原因的調(diào)查。在課堂學習階段，學生進行基于模型的跨學科項目化實踐學習。通過拆裝眼球模型初步構建眼球結(jié)構，并在此基礎上分享、評價與修正自制的眼球模型，最終應用模型討論、分析眼球結(jié)構的主要功能。此外，學生還可以利用模型探究近視、遠視的成因及矯正，主要教學流程如下。（見下頁表3）

表3 模型探究近視、遠視的成因及矯正

學生進行項目化探究實踐時，教師應及時提供學習資料或相關技術指導，幫助學生學會利用各種資源、多渠道獲取信息并解決問題。在學習小組完成項目活動后，教師應組織各小組用不同形式來展現(xiàn)研究過程及成果（見圖1、2），并采用多元化的評價方式。

圖1 眼球結(jié)構模型

圖2 可調(diào)節(jié)眼球“晶狀體”模型

項目化探究實踐活動還可以延伸到課后，如小組合作拍攝保護視力宣傳片、設計預防近視的創(chuàng)意產(chǎn)品等。

3.應用模型，實現(xiàn)學科融通

雖然眼睛是學生較為熟悉的器官，但是對于晶狀體成像方式、晶狀體凸度變化對視力的影響這些抽象的知識，學生還是較難理解。為了引導學生構建視覺形成，近視、遠視成因及矯正等概念，筆者在教學中結(jié)合了初中物理教學中“探究凸透鏡成像的規(guī)律”實驗，在課上運用模型開展了跨學科項目化學習。（見圖3）

圖3 可調(diào)節(jié)眼球成像模型

（1）利用模型探究視覺的形成及調(diào)節(jié)

學生首先思考模型中的凸透鏡和光屏，相當于眼球中的什么結(jié)構，然后分別將“F”光源放置于起點、近點、遠點，嘗試調(diào)節(jié)模擬晶狀體的水透鏡（注射器注水，凸度變大；注射器抽水，凸度變小），直到找到清晰物像。學生觀察清晰物像的特點，并記錄下此時水透鏡注水和抽水的情況。

學生利用類比思維，將眼球結(jié)構與模型進行關聯(lián)，同時在應用模型的過程中認識到眼球成像是先在視網(wǎng)膜先呈現(xiàn)倒立的物像，再經(jīng)過大腦處理后成為正立的像的。其次，學生會在比較數(shù)據(jù)時發(fā)現(xiàn)，在遠、近不同點，物像清晰時水透鏡注水情況并不相同。通過小組內(nèi)的進一步探究，學生可推測出是凸透鏡的凸度影響了看清物體的距離。這就是正常人眼的晶狀體在睫狀肌的調(diào)節(jié)下改變凸度大小，使人能看清楚遠近物體的原理。

（2）利用模型探究近視的成因及矯正

①提出問題：近視是什么原因造成的，如何矯正？

②作出假設：近視是由于晶狀體凸度變大造成的，可以用凹透鏡矯正。

③設計并實施實驗：看一看（向水透鏡中注水，觀察物像變化）、找一找（移動光屏，找到此時清晰物像的位置）、探一探（有哪些辦法可以使得光屏上重新呈現(xiàn)清晰的物像）。

學生在模型建構的學習活動中要經(jīng)歷以下探究實踐過程：

模型準備——通過觀察、分析模型，建立模型與眼球的關系，并探索視覺形成的過程及特點；收集相關數(shù)據(jù)，構建“人看遠近不同物體與晶狀體凸度變化關系”的數(shù)學模型。

模型假設——通過理性分析，結(jié)合模型提出假設：“晶狀體凸度變大會引起近視”。

模型建構——利用模型構建近視形成的原因，并嘗試構建近視眼矯正的模型。

模型檢驗與應用——通過遠視眼的形成與矯正的類比探究，檢驗構建的模型；并進一步討論模型在研究其他眼部疾病中的使用。

通過項目化學習的模式，在教學實踐中貫穿新課標理念并積極探索學科概念、跨學科概念的整合，對學生模型建構關鍵能力的培育具有重要意義，也充分契合了初中生物學課堂教學改革和發(fā)展的新要求和新趨勢。