梁慧

摘 要：為充分調(diào)動(dòng)高中生學(xué)習(xí)生物的積極性，教師需要加強(qiáng)對(duì)模型建構(gòu)教學(xué)方式的有效應(yīng)用，其中生物模型能夠從概念建模、物理建模、數(shù)學(xué)建模等方面完成知識(shí)內(nèi)容的構(gòu)建。通過(guò)生物模型的有效建構(gòu)，有利于從多維度對(duì)高中生開(kāi)展教學(xué)指導(dǎo)，對(duì)高中生學(xué)習(xí)興趣的激發(fā)和學(xué)習(xí)效率的提高也有極大幫助。基于此，文章對(duì)有效開(kāi)展高中生物教學(xué)中模型建構(gòu)的價(jià)值與實(shí)踐策略做進(jìn)一步探究分析。

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

高中生物作為一門自然類學(xué)科，建立模型作為其中一種有效的教學(xué)探究方法，借助生物模型的建構(gòu)，可以推動(dòng)高中生的認(rèn)知發(fā)展，助力高中生有效掌握和應(yīng)用生物學(xué)習(xí)的工具，確保高中生能夠沉浸在解決生物問(wèn)題的教學(xué)活動(dòng)之中。在實(shí)際教學(xué)中，教師應(yīng)該有效引導(dǎo)高中生在建立模型的過(guò)程中，對(duì)生物學(xué)科知識(shí)進(jìn)行系統(tǒng)化掌握，以此來(lái)形成建構(gòu)生物模型的能力。通過(guò)教學(xué)實(shí)踐不難發(fā)現(xiàn)，模型建構(gòu)是一種較為高效的教學(xué)方法和教學(xué)手段，有助于快速提升高中生的學(xué)習(xí)能力、學(xué)習(xí)態(tài)度，促進(jìn)情感培養(yǎng)和知識(shí)掌握。在大幅地提升學(xué)習(xí)便捷度的前提下，更有助于學(xué)習(xí)效率和教學(xué)效率的全面提高，具備較為優(yōu)良的發(fā)展前景和教學(xué)價(jià)值。

一、高中生物教學(xué)中模型建構(gòu)的價(jià)值

（一）有助于學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力和思維能力的培養(yǎng)

在開(kāi)展高中生物教學(xué)的過(guò)程中運(yùn)用模型建構(gòu)，能促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)生物能力的有效發(fā)展，讓其更好地對(duì)生物學(xué)科的基礎(chǔ)內(nèi)容與體系里的要點(diǎn)進(jìn)行理解與突破，對(duì)高中生生物知識(shí)體系的構(gòu)建有著非常積極的作用。在學(xué)習(xí)時(shí)，高中生若想更好地建立生物概念和其相互間的聯(lián)系并充分理解，只是依靠自身的記憶是很難實(shí)現(xiàn)的，因此，想要有效地進(jìn)行建構(gòu)就離不開(kāi)具體模型的幫助。如若高中生可以清楚地認(rèn)知全部的模型，那基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí)對(duì)其而言就是非常簡(jiǎn)單的。不但能使其對(duì)教材內(nèi)容有充分的理解，還能充分提高認(rèn)知水平，讓高中生在進(jìn)行問(wèn)題的考慮時(shí)學(xué)會(huì)使用抽象邏輯思維，使其對(duì)問(wèn)題的思考不至于太過(guò)片面簡(jiǎn)單，從而有效提升其獨(dú)立思考的能力。

（二）有助于學(xué)生有效掌握生物學(xué)習(xí)的工具

學(xué)生借助模型建構(gòu)這種工具的幫助，還能進(jìn)行新規(guī)律或新概念的遷移學(xué)習(xí)。生物模型能夠從生物知識(shí)的演繹中獲得，又可以反過(guò)來(lái)學(xué)習(xí)新的生物學(xué)科知識(shí)。若學(xué)生對(duì)建構(gòu)生物模型的方法能夠有基本的掌握，同時(shí)在實(shí)際學(xué)習(xí)生物知識(shí)時(shí)可以生成模型并進(jìn)行運(yùn)用，那說(shuō)明對(duì)于這種較好的學(xué)習(xí)工具學(xué)生已經(jīng)能夠基本掌握。掌握了這種工具，學(xué)生在學(xué)習(xí)生物概念及運(yùn)用生物規(guī)律時(shí)就可以做到融會(huì)貫通，遇到類似的問(wèn)題時(shí)也能依靠自己解決，建立完備的知識(shí)系統(tǒng)，使學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)得到顯著提升。

（三）有助于學(xué)生科學(xué)探究能力提升

在建構(gòu)模型時(shí)，學(xué)生要簡(jiǎn)化原型，把原型與模型的重要特征有效進(jìn)行聯(lián)系。例如，在進(jìn)行概念模型的建構(gòu)時(shí)，學(xué)生可進(jìn)行有關(guān)概念與知識(shí)的聯(lián)想，可以通過(guò)一些內(nèi)在關(guān)系進(jìn)行聯(lián)系，由中心出發(fā)，向著其他方向發(fā)散，或是綜合一些概念、知識(shí)、屬性等，這就離不開(kāi)思維的系統(tǒng)性與靈活性。這種模型建構(gòu)方式的教學(xué)使高中生獲取知識(shí)的有效途徑發(fā)生了轉(zhuǎn)變，使思維品質(zhì)得以有效提升，對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維是非常有利的。此外，學(xué)生在進(jìn)行自主建構(gòu)時(shí)，對(duì)于建構(gòu)模型在實(shí)際學(xué)習(xí)中的意義有著深刻的體驗(yàn)，通過(guò)模型建構(gòu)進(jìn)行良好知識(shí)體系的建立，并且從中學(xué)會(huì)怎樣運(yùn)用模型建構(gòu)去對(duì)問(wèn)題進(jìn)行研究、解決，使其運(yùn)模、建模能力得到充分提升，尤為重要的是使其科學(xué)探究能力與生物學(xué)素養(yǎng)得到顯著提高[1]。

二、高中生物教學(xué)中模型建構(gòu)的有效策略

（一）建構(gòu)生物概念模型，提升學(xué)生的知識(shí)體系構(gòu)建能力

1.建構(gòu)生物文字性概念模型

高中生物很多知識(shí)的抽象性與概念性都是比較強(qiáng)的，對(duì)抽象思維能力還較為薄弱的部分高中生而言，想要清楚理解并掌握知識(shí)是較為困難的。而概念模型就可以很好地解決這些問(wèn)題，概念模型也叫作抽象模型，是利用文字的方式來(lái)概括某種事物的本質(zhì)，然后運(yùn)用大量學(xué)生認(rèn)識(shí)的對(duì)象開(kāi)展形象、具體的分析，并通過(guò)模型的建構(gòu)將與生物學(xué)有關(guān)的重要外延知識(shí)、關(guān)鍵內(nèi)涵、核心概念等進(jìn)行抽象描述，對(duì)本質(zhì)特征進(jìn)行揭示，并且進(jìn)行分類與總結(jié)，再使用箭頭、線條、文字等對(duì)部分特征或各種特征間的聯(lián)系進(jìn)行概述與表達(dá)。它不但是生物教學(xué)構(gòu)建生物模型的一種主要途徑，也跟學(xué)生實(shí)際的認(rèn)知發(fā)展與學(xué)情相契合。概念模型通常都是以概念圖的方式來(lái)呈現(xiàn)，通過(guò)圖示與文字幫學(xué)生更好地分析事物的本質(zhì)，促使其掌握能使用抽象的方法對(duì)生命變化現(xiàn)象與生物概念進(jìn)行描述的能力。此外，還可以用命題的形式深刻體現(xiàn)概念間的聯(lián)系和意義，有效進(jìn)行概念模型構(gòu)建，幫助學(xué)生對(duì)生物概念的相關(guān)性有更深刻的理解和掌握，讓學(xué)生更為完善地進(jìn)行生物學(xué)知識(shí)體系的構(gòu)建，促使其理解與運(yùn)用生物概念知識(shí)的能力得以顯著提升。尤其是對(duì)于那些繁雜、抽象的生物學(xué)知識(shí)概念，都可以通過(guò)這種直觀的方式來(lái)呈現(xiàn)，使學(xué)生學(xué)習(xí)生物的效果得到顯著提升[2]。

例如，在講解高中生物選擇性必修1《植物生命活動(dòng)的調(diào)節(jié)》中有關(guān)“植物生長(zhǎng)素”的相關(guān)概念時(shí)，教師就可以利用多媒體將植物生長(zhǎng)素的相關(guān)教學(xué)視頻資料播放給學(xué)生看，如達(dá)爾文的實(shí)驗(yàn)、鮑森·詹森的實(shí)驗(yàn)、拜爾的實(shí)驗(yàn)、溫特的實(shí)驗(yàn)等內(nèi)容，通過(guò)生動(dòng)形象的視頻演示引導(dǎo)學(xué)生有效總結(jié)生長(zhǎng)素的發(fā)現(xiàn)過(guò)程、產(chǎn)生過(guò)程、實(shí)際分布、運(yùn)輸方式、生理作用、實(shí)際應(yīng)用等，掌握植物激素的相關(guān)內(nèi)容，最后進(jìn)行生物系統(tǒng)概念模型的有效構(gòu)建。相比于傳統(tǒng)的灌輸式概念講解，這種生物概念模型的構(gòu)建教學(xué)法，更有助于高中生對(duì)各概念知識(shí)點(diǎn)間存在的關(guān)聯(lián)性，更系統(tǒng)、更加直觀形象地演繹推理、歸納概括出來(lái)，以便高中生能夠有效地進(jìn)行知識(shí)內(nèi)容的內(nèi)化和吸收[3]。

2.建構(gòu)生物過(guò)程型概念模型

對(duì)高中生物教學(xué)來(lái)說(shuō)，很多知識(shí)和闡述能量流動(dòng)機(jī)理、探究生物活動(dòng)規(guī)律等有著一定的聯(lián)系。這部分內(nèi)容涉及生物數(shù)量或能量的動(dòng)態(tài)變化，使學(xué)生對(duì)于其內(nèi)蘊(yùn)含的生物原理沒(méi)辦法深入進(jìn)行理解。為此，教師就可進(jìn)行過(guò)程模型的建構(gòu)來(lái)輔助教學(xué)活動(dòng)的開(kāi)展。利用流程圖的方式，直觀地把生物現(xiàn)象機(jī)理、生命活動(dòng)規(guī)律向?qū)W生展示，助其更好地理解生物現(xiàn)象的動(dòng)態(tài)過(guò)程，并對(duì)生物的內(nèi)在規(guī)律有更好的把握。

例如，在進(jìn)行高中生物選擇性必修2《生物系統(tǒng)的能量流動(dòng)》一課的教學(xué)時(shí)，生物教師就可以利用問(wèn)題提出的方式，幫學(xué)生有效梳理生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)規(guī)律的相關(guān)知識(shí)，其中第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量輸入，一部分是生產(chǎn)者在呼吸作用下通過(guò)熱能的方式散失掉的，另外一部分能量應(yīng)用于生產(chǎn)者的繁殖、發(fā)育、生長(zhǎng)等生命活動(dòng)，在植物體的有機(jī)物里存儲(chǔ)。植物體內(nèi)有機(jī)物里的能量構(gòu)成，部分伴隨著被分解者枯枝敗葉等被釋放分解出來(lái)，另外一部分是讓初級(jí)消費(fèi)者攝入到身體里，如此能量就完成了向第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)的流入。流入到第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)中的能量，一部分是伴隨著初級(jí)消費(fèi)者的呼吸，以熱能的方式散失掉，另外一部分是在初級(jí)消費(fèi)者的繁殖、發(fā)育、生長(zhǎng)等活動(dòng)中發(fā)揮作用，其中一部分以殘骸遺體的方式讓分解者使用。假如次級(jí)消費(fèi)者捕食初級(jí)消費(fèi)者，能量就實(shí)現(xiàn)了向第三營(yíng)養(yǎng)級(jí)的流入。第三營(yíng)養(yǎng)級(jí)、第四營(yíng)養(yǎng)級(jí)能量的變化，大體上類似于第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)。借助這種生物過(guò)程型概念模型的建構(gòu)，就能把能量流動(dòng)的示意圖直觀地展示出來(lái)，使得學(xué)生的學(xué)習(xí)效率得到顯著提升，并對(duì)于生態(tài)系統(tǒng)中能量流動(dòng)的方向、方式更好地進(jìn)行理解。

（二）建構(gòu)物理模型，優(yōu)化學(xué)生的學(xué)科思維習(xí)慣

在高中生物建構(gòu)的這些模型中，物理模型是和原型最為接近的，有著非常廣泛的應(yīng)用。教師指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行物理模型的構(gòu)建，對(duì)學(xué)生洞察本質(zhì)能力的培養(yǎng)是十分有利的，還能深化對(duì)知識(shí)的理解。物理模型是通過(guò)圖畫(huà)或?qū)嵨锏姆绞綄⒛繕?biāo)的特征、結(jié)構(gòu)功能以及生理過(guò)程進(jìn)行再現(xiàn)的一種模型。物理模型可以把抽象、微觀的內(nèi)容形象化、具體化，能幫學(xué)生更好地理解三維結(jié)構(gòu)、微觀知識(shí)，將很難直接進(jìn)行觀察的過(guò)程或結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單化，把握主要特征。學(xué)生通過(guò)對(duì)物理模型進(jìn)行建構(gòu)，不但能使其對(duì)抽象過(guò)程、微觀結(jié)構(gòu)的認(rèn)知困難程度有效降低，還能對(duì)模型建構(gòu)方法的領(lǐng)域、建構(gòu)模型的思維過(guò)程有更好的體驗(yàn)，并使高中生的發(fā)散思維得到培養(yǎng)?？梢哉f(shuō)，物理模型建構(gòu)是研究生物學(xué)的一種重要方法，能使學(xué)生的科學(xué)思維習(xí)慣得到充分優(yōu)化，指引學(xué)生從實(shí)踐方面探討生活中的問(wèn)題，使其對(duì)知識(shí)的理解與記憶更加深刻，從而提升探究能力與動(dòng)手能力。在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中，教師可以把某樣結(jié)構(gòu)或事物按照一定的比例進(jìn)行縮小或放大，對(duì)原型的功能、特點(diǎn)以及性質(zhì)進(jìn)行模擬，使得事物的特征能反映得更形象、更直觀。

對(duì)生命過(guò)程的物理模型進(jìn)行模擬可分成兩種：其一是模式圖、實(shí)物等，如動(dòng)植物細(xì)胞模式圖、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型、細(xì)胞膜的流動(dòng)鑲嵌模型等這些是結(jié)構(gòu)模型；其二是對(duì)物質(zhì)生命活動(dòng)過(guò)程的研究，如胚胎移植示意圖，熒光標(biāo)記的人、鼠細(xì)胞融合過(guò)程示意圖，減數(shù)分裂、有絲分裂中染色體的行為變化示意圖，物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)姆绞绞疽鈭D，分泌蛋白的合成和運(yùn)輸示意圖等。通過(guò)構(gòu)建物理模型，使高中生的積極性得到有效調(diào)動(dòng)，對(duì)生物知識(shí)的理解更為深刻，促使高中生物教學(xué)效果得以顯著提升[4]。

（三）建構(gòu)數(shù)學(xué)模型，引導(dǎo)高中生有效掌握知識(shí)規(guī)律

數(shù)學(xué)模型是高中生物教學(xué)中生物模型的一種建構(gòu)策略，本質(zhì)上來(lái)看，數(shù)學(xué)模型是運(yùn)用曲線圖、函數(shù)圖、計(jì)算公式、數(shù)學(xué)符號(hào)等，對(duì)生命活動(dòng)規(guī)律與生物現(xiàn)象進(jìn)行表達(dá)與描述，能將生物知識(shí)的本質(zhì)充分地呈現(xiàn)出來(lái)，可以幫學(xué)生更好地對(duì)難點(diǎn)知識(shí)、重點(diǎn)知識(shí)進(jìn)行理解。生物與數(shù)學(xué)都是綜合性學(xué)科，兩者間的聯(lián)系非常密切，生物教師要想在教學(xué)過(guò)程中將生物模型的構(gòu)建策略進(jìn)行有效實(shí)施，就需要帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行生物數(shù)學(xué)模型的構(gòu)建。為此，在現(xiàn)今新課改深入推行的背景下，教師在進(jìn)行生物模型建構(gòu)時(shí)，就需要和教學(xué)需求相結(jié)合進(jìn)行數(shù)學(xué)思維的滲透。如此，不但能使生物數(shù)學(xué)模型的建構(gòu)目標(biāo)得以初步實(shí)現(xiàn)，還可以積極引導(dǎo)學(xué)生將生物現(xiàn)象與知識(shí)通過(guò)曲線圖、計(jì)算公式、數(shù)學(xué)符號(hào)進(jìn)行描述，強(qiáng)化對(duì)學(xué)生的生物學(xué)建模能力與生物學(xué)基本規(guī)律的概括能力的培養(yǎng)，使高中生物教學(xué)中的生物模型建構(gòu)得到合理運(yùn)用。在進(jìn)行生物數(shù)學(xué)模型建構(gòu)時(shí)，教師可積極鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行信息與資料的收集，將研究對(duì)象的數(shù)學(xué)規(guī)律找出來(lái)，做好建構(gòu)生物數(shù)學(xué)模型的準(zhǔn)備。然后，教師就可引導(dǎo)學(xué)生依據(jù)收集的信息進(jìn)行假設(shè)與猜想，啟發(fā)他們將生物現(xiàn)象及變化規(guī)律應(yīng)用數(shù)學(xué)語(yǔ)言進(jìn)行描述，修正與檢驗(yàn)此前的假設(shè)模型，得出正確、完整的數(shù)學(xué)模型。如此一來(lái)，不僅能使學(xué)生更好地體驗(yàn)建構(gòu)生物數(shù)學(xué)模型的過(guò)程，還能對(duì)學(xué)生的建模能力與科學(xué)思維進(jìn)行充分培養(yǎng)，促使學(xué)生的生物認(rèn)知水平與核心素養(yǎng)得到顯著提升[5]。

例如，在進(jìn)行高中生物選擇性必修2《種群數(shù)量的變化》一課的教學(xué)時(shí)，就可以使用“S”型、“J”型曲線圖來(lái)將種群的數(shù)量增長(zhǎng)特征呈現(xiàn)出來(lái)。利用“J”曲線將理想環(huán)境里動(dòng)物瘋狂增長(zhǎng)的特性呈現(xiàn)出來(lái)，利用“S”型曲線對(duì)現(xiàn)實(shí)環(huán)境種群數(shù)量變化進(jìn)行體現(xiàn)，能反映“原始種群數(shù)量”因資源足夠充足直到實(shí)現(xiàn)增長(zhǎng)速度的最大化，又由于競(jìng)爭(zhēng)，增長(zhǎng)速度放緩，直至不變，種群數(shù)量也在這時(shí)實(shí)現(xiàn)了最大化。通過(guò)這一數(shù)學(xué)模型將資源和原始種群增長(zhǎng)的關(guān)系很好地進(jìn)行呈現(xiàn)，使種群數(shù)量變化得到了全面展示，還可以讓學(xué)生更方便地進(jìn)行記憶與理解。這兩個(gè)數(shù)學(xué)模型對(duì)于生物本質(zhì)的反映都是非常有利的，可以使課堂教學(xué)更具效率。在實(shí)際教學(xué)時(shí)，教師可以著重指引學(xué)生進(jìn)行“S”型與“J”型曲線的差異性對(duì)比，使學(xué)生在對(duì)數(shù)學(xué)模型建構(gòu)基本認(rèn)知的基礎(chǔ)上，還能夠熟練掌握這種技能，讓生物學(xué)習(xí)水平得以顯著提升。

結(jié)束語(yǔ)

生物模型建構(gòu)就是指以教材內(nèi)容為基礎(chǔ)，結(jié)合學(xué)生的實(shí)際認(rèn)知發(fā)展規(guī)律和實(shí)際學(xué)情，完成教學(xué)模式的有效構(gòu)建。作為一種能夠促進(jìn)學(xué)生生物學(xué)科核心素養(yǎng)得以有效發(fā)展、學(xué)習(xí)效率得以全面提升的高效教學(xué)手段和教學(xué)工具，為有效發(fā)揮其教學(xué)價(jià)值所在，教師在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中，可以通過(guò)建構(gòu)生物概念模型提升學(xué)生的知識(shí)體系構(gòu)建能力、建構(gòu)過(guò)程模型提高高中生的學(xué)習(xí)效率、建構(gòu)物理模型優(yōu)化高中生的學(xué)科思維習(xí)慣、建構(gòu)數(shù)學(xué)模型引導(dǎo)高中生掌握知識(shí)規(guī)律等有效策略，促使學(xué)生能夠全方面、多維度地對(duì)教學(xué)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行充分掌握，使學(xué)習(xí)技能得到顯著提升。

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本文系贛州市級(jí)課題“高中生物教學(xué)中發(fā)展學(xué)生模型思維解決問(wèn)題的實(shí)踐研究”（項(xiàng)目編號(hào)：GZSW2022-7）的研究成果。