摘 要：深度學習理論由美國知名學者布魯納提出，致力于激發(fā)學生的深度思考與批判思維能力。在此理論框架下，高中生物概念教學中模型的建構顯得至關重要。它不僅有助于學生對抽象生物概念的直觀理解，更能推動深度學習理論在實踐中的應用與發(fā)展。本研究從深度學習理論的角度，深入探討了高中生物概念教學中模型的構建與其在教學中的實際應用，旨在為提升教學效果、培養(yǎng)學生綜合素養(yǎng)提供新的思路與方法。

關鍵詞：深度學習；高中生物；教學模型；概念教學

新課程改革的不斷深化，對高中生物教學提出了新的要求，特別是對學生的思維發(fā)展和知識遷移能力給予了更多關注。在深度學習視域下，高中生物概念教學正積極探索多樣化的模型構建方法，這種方法不僅有助于學生更直觀地理解和掌握生物概念，更能有效提升學生的類比推理和系統(tǒng)邏輯思維能力。通過這種教學方式，學生能夠將所學知識更好地遷移到其他情境中，實現(xiàn)知識的深度應用和實踐，為培養(yǎng)學生的綜合素養(yǎng)奠定堅實基礎[1]。

一、深度學習視域下高中生物概念教學中模型構建的重要性

（一）促進學生思維發(fā)展

深度學習視域下的高中生物概念教學中模型的構建，在促進學生思維發(fā)展方面具有不可替代的作用。生物作為一門自然科學，其概念往往抽象且復雜，對于高中學生來說，理解這些概念并運用到實際問題中是一大挑戰(zhàn)。而模型的構建為學生提供了一個直觀、可視化的學習工具，使得抽象的概念得以具體化、形象化。通過構建各類模型，學生不僅能夠更加清晰地理解生物知識的內在聯(lián)系，還能在模型構建的過程中鍛煉其邏輯思維能力。例如，在構建生態(tài)系統(tǒng)模型時，學生需要考慮各種生物之間的相互作用以及它們與環(huán)境的關聯(lián)，這要求學生進行深入的邏輯分析和綜合判斷。這樣的過程，無疑會讓學生的邏輯思維能力得到顯著提升。此外，模型的構建還能激發(fā)學生的創(chuàng)新思維，在構建模型的過程中，學生往往需要發(fā)揮想象力，嘗試不同的排列和組合，以找到最能反映生物概念的模型。這種探索和嘗試的過程，不僅能夠加深學生對生物概念的理解，還能培養(yǎng)其創(chuàng)新意識和實踐能力。

（二）實現(xiàn)知識遷移應用

在深度學習視域下，高中生物概念教學中模型的構建是實現(xiàn)知識遷移應用的關鍵，知識遷移應用能力是學習效果的重要衡量標準，它要求學生能靈活運用所學知識于多變情境。模型，作為一種精練抽象的學習工具，可幫助學生洞察生物概念的本質與規(guī)律。當面臨新情境或問題時，學生可通過回顧先前構建的模型來分析和解決，這恰恰是知識遷移的核心。通過構建模型，學生能更清晰地理解生物知識間的內在聯(lián)系，進而形成全面系統(tǒng)的知識體系[2]。在解決實際問題時，學生便能從這個體系中迅速提取相關信息與方法，達成知識的遷移與應用，同時，建模過程本身也是對學生解決實際問題能力的培養(yǎng)，在此過程中學生需運用所學知識去分析和解決實際問題，這不僅加深了對知識的理解，也提升了解決問題的能力。再遇類似問題時，學生便可借鑒先前的建模經(jīng)驗，迅速找到解決方案。

（三）轉變學生的學習方式

在深度學習的時代背景下，高中生物概念教學中模型構建的重要性不容忽視，模型構建不僅是對知識的整合與呈現(xiàn)，更是促進學生從被動學習向主動學習轉變的關鍵環(huán)節(jié)，通過精心設計的模型構建活動，可以引導學生逐步深入理解生物概念，形成系統(tǒng)的知識體系。模型構建在生物教學中具有獨特的優(yōu)勢，它能夠為學生提供直觀、生動的學習體驗，幫助學生將抽象的概念具體化、形象化，從而加深對知識的理解和記憶，模型構建活動強調學生的主動參與和實踐，能夠激發(fā)學生的學習興趣和積極性，提高學習的主動性和自覺性。此外，模型構建還能促進學生之間的交流與合作，在構建模型的過程中，學生需要相互討論、協(xié)作，共同解決問題，這種合作式的學習方式不僅能夠培養(yǎng)學生的團隊合作精神，還能讓學生在交流中碰撞思想、啟迪智慧，實現(xiàn)知識的共享和增值，通過模型構建活動，學生可以在實踐中掌握知識、理解概念，實現(xiàn)學習方式的轉變，提高學習的效果和質量，因此，教師應重視模型構建在教學中的應用，積極引導學生進行模型構建活動，促進學生全面而深入地理解生物知識。

二、深度學習視域下高中生物概念教學中模型的建構和應用策略

（一）構建物理模型，對抽象生物概念直觀表達

物理模型是高中生物教學中極為重要的一類教學工具，它能夠通過直觀的方式展現(xiàn)生物中的抽象概念，幫助學生更好地理解和掌握相關知識。物理模型是指那些能夠模擬或再現(xiàn)生物現(xiàn)象、結構或過程的實物模型，它們通常采用特殊的色彩、圖形和符號等手段，生動地展示生命現(xiàn)象的發(fā)生、發(fā)展和變化規(guī)律。在高中生物教學中，物理模型具有顯著的教學優(yōu)勢。由于生物知識涉及大量宏觀和微觀的結構與過程，這些內容往往難以通過語言或文字單獨描述清楚，而物理模型則能夠以三維立體的方式呈現(xiàn)這些結構和過程，使學生能夠直觀地觀察到生物現(xiàn)象的本質和特征，從而深化對生物概念的理解。

以《組成細胞的分子》這一章節(jié)的教學為例，教師可以利用物理模型來幫助學生更好地理解細胞分子的組成和結構。為了構建這一章節(jié)的物理模型，教師可以提前準備一些教學器材，如彩色黏土、小球、小棒等，以便在課堂上指導學生進行模型構建。在教學過程中，教師可以先向學生介紹不同細胞分子的基本概念和分類，然后，引導學生使用教學器材構建細胞分子的物理模型。例如，可以用彩色黏土代表不同的分子類型，通過黏土的顏色、形狀和大小來區(qū)分不同的分子，并用小棒將它們連接起來，模擬分子之間的相互作用。在模型構建完成后，教師可以組織學生進行小組討論和展示，讓他們分享自己的構建過程和心得體會。通過這種方式，學生不僅能夠更加直觀地了解細胞分子的組成和結構，還能夠在動手實踐的過程中加深對生物概念的理解。此外，教師還可以利用物理模型進行知識點的拓展和延伸。例如，在介紹完細胞分子的基本組成后，教師可以引導學生思考這些分子在細胞生命活動中的作用和意義，從而幫助學生建立更加完整的生物知識體系。通過構建物理模型的方式，教師可以幫助學生更加直觀地理解和掌握生物中的抽象概念，提高他們的學習興趣和積極性[3]。

（二）構建數(shù)學模型，培養(yǎng)高中學生類比推理能力

數(shù)學語言豐富多樣，包括函數(shù)、圖像、計算公式、符號等多種形式。這些元素能夠有效地輔助我們理解和表達生物中的復雜現(xiàn)象，通過巧妙地運用這些數(shù)學語言元素，結合生命活動的規(guī)律，我們可以構建出反映生物知識本質的數(shù)學模型，從而幫助高中生更好地掌握那些抽象難懂的生物概念。在高中生物教材中，可以看到許多數(shù)學模型的身影，如計算類模型，它們涉及遺傳規(guī)律的比例、基因頻率、遺傳病的概率、蛋白質的相對分子量以及DNA結構中堿基的數(shù)量與比例等。

以“細菌數(shù)量變化規(guī)律”的教學內容為例，當學生完成了這一部分的學習后，教師可以通過引入“澳大利亞地區(qū)野兔數(shù)量呈倍數(shù)增長”的現(xiàn)象，進一步拓寬學生的視野，并激發(fā)他們對生物現(xiàn)象背后規(guī)律的探索欲望。通過多媒體展示，學生可以直觀地看到野兔數(shù)量在短時間內迅猛增長的情況，這種視覺沖擊將有助于學生形成深刻的印象。接著，教師可以提出如“野兔數(shù)量為何會快速增長”和“這種種群增長的趨勢能不能一直維持下去”等一系列引導性問題，以促使學生深入地進行思考。這些問題的探討將使學生逐漸認識到，盡管研究對象從微觀的細菌轉變?yōu)榱撕暧^的野兔，但兩者在數(shù)量增長上卻呈現(xiàn)出相似的規(guī)律，這種跨物種的相似性，正是生物中普遍規(guī)律的體現(xiàn)，也是概念教學的關鍵所在。在學生對野兔數(shù)量增長現(xiàn)象有了一定理解后，教師可以引導他們回顧之前學過的細菌數(shù)量增長模型：在假設生存空間無限且營養(yǎng)物質充足的情況下，細菌的數(shù)量增長遵循Nn=2n的公式，這一公式描述了細菌數(shù)量隨時間呈指數(shù)增長的規(guī)律。通過回顧這一模型，學生可以更加清晰地理解數(shù)量增長的基本概念和數(shù)學表達方式。為了進一步鞏固學生的理解并鍛煉他們的類比推理能力，教師可以設定一個具體的初始野兔數(shù)量，比如，10只，并讓學生嘗試推導出新的增長公式。在這個過程中，學生需要運用類比思維，將細菌的數(shù)量增長模型應用到野兔數(shù)量增長的分析中，通過思考和推導，學生可以親手構建出Nt=N0λt這樣的數(shù)學模型，其中N0代表初始數(shù)量，λ代表野兔數(shù)量是前一年野兔數(shù)量的倍數(shù)，t代表時間。學生在這個過程中學會了如何將抽象的概念轉化為具體的數(shù)學模型，并通過模型來分析和解決實際問題。這種構建數(shù)學模型的過程，不僅幫助學生鞏固了種群“J”形增長的概念，還鍛煉了他們的類比推理能力和數(shù)學應用能力。

（三）構建概念模型，發(fā)展學生系統(tǒng)邏輯思維能力

概念模型是一種通過文字表述來概括某一事物本質特征的方法，它能夠抽象地描繪生物中的核心概念、關鍵內涵及重要外延知識。這種模型通常以概念圖的形式展現(xiàn)，不僅能有效表達概念之間的相關性，還能通過命題方式深刻體現(xiàn)概念之間的意義與聯(lián)系。構建這樣的概念模型，對高中生來說有助于他們更深入地理解和掌握生物概念之間的聯(lián)系，完善生物知識架構，并提升理解和運用生物概念知識的能力。

以《基因表達與性狀的關系》為例，這是一個涉及多個抽象概念的主題，包括基因、表達、性狀等，為了幫助學生更好地理解和掌握這些概念及其相互關系，教師可以引導學生構建概念模型。首先，教師可以讓學生明確這些核Xy1KAaHfsl61b2QDp2g0KiU3o6wlPGYFM3BeaK6p/z8=心概念的定義和內涵，如基因是遺傳信息的載體，表達是基因轉錄和翻譯的過程，性狀是生物體可觀察的物理或生化特征等。然后，教師可以指導學生思考這些概念之間的聯(lián)系，例如，基因如何影響性狀，表達過程中哪些因素可能影響性狀的最終表現(xiàn)等。最后，教師可以引導學生使用概念圖來可視化這些概念和它們之間的關系。在概念圖中，基因、表達和性狀可以被表示為節(jié)點，而它們之間的關系則可以通過箭頭或線條來表示，例如，從基因節(jié)點指向表達節(jié)點的箭頭可以表示“基因通過表達影響性狀”，而從表達節(jié)點指向性狀節(jié)點的箭頭可以表示“表達的結果決定性狀”。通過構建這樣的概念模型，學生不僅能夠清晰地看到各個概念之間的聯(lián)系，還能更深入地理解基因如何影響性狀以及表達過程中可能發(fā)生的各種變化。這種對概念之間關系的深入理解，將有助于學生在解決復雜問題時進行更系統(tǒng)的思考。此外，教師還可以鼓勵學生自主構建和應用思維導圖來進一步鞏固和拓展他們對生物概念的理解。思維導圖是一種與概念模型類似的可視化工具，它可以幫助學生整理和組織大量的信息，并清晰地展示出概念之間的層次關系和邏輯關系。通過定期構建和應用思維導圖，學生可以不斷提升自己的系統(tǒng)邏輯思維能力，從而更全面地掌握生物的核心概念。

（四）變形拓展，實現(xiàn)知識的深度遷移與應用

深度學習不僅要求學生掌握知識本身，更要求學生在面對新問題時能夠從不同角度審視問題，舉一反三，靈活運用所學知識進行分析和解決。這一特征在模型建構教學中體現(xiàn)得淋漓盡致：為了達到深度學習的遷移應用目標，教師在模型建構教學中可以采用變式訓練的方法。這種變式訓練不是對原有模型簡單地進行復制或模仿，而是通過對原有模型的變形、拓展，來檢驗和加深學生對生物概念的理解。通過這種方式，學生能夠更好地認識到生物知識的內在邏輯和關聯(lián)性，鍛煉知識遷移能力，培養(yǎng)創(chuàng)新思維和問題解決能力，進而提升其科學素養(yǎng)和探究能力。

以人教版選擇性必修二《生態(tài)系統(tǒng)的能量流動》一節(jié)為例，傳統(tǒng)的能量流動模型通常是以食物鏈為基礎，展示能量在各級消費者之間的傳遞和損失。然而，這種模型雖然直觀，但對學生來說可能過于抽象，難以真正理解能量流動的復雜性和動態(tài)性。因此，教師可以通過對原有模型的變形和拓展，幫助學生更深入地理解這一概念。教師可以構建一個更為復雜的生態(tài)系統(tǒng)模型，引入更多的生態(tài)因素，如氣候變化、物種多樣性、人為干擾等，來模擬真實生態(tài)系統(tǒng)的復雜性。在這個拓展模型中，學生可以直觀地看到能量在不同生物之間的流動，以及各種生態(tài)因素對這一流動的影響。例如，氣候變化可能導致生產(chǎn)者（如，植物）的生長周期改變，進而影響初級消費者（如，食草動物）的食物來源，最終影響整個生態(tài)系統(tǒng)的能量流動。此外，教師還可以引導學生參與模型的變形和拓展過程。具體做法是：將學生分組，并讓每組在原有模型的基礎上引入一個新的生態(tài)因素，預測這一因素對能量流動的影響。隨后各組展示并討論變形后的模型，比較模型之間的異同，從而加深對能量流動概念的理解。最終實現(xiàn)知識的遷移，并將其應用到環(huán)境保護、生態(tài)平衡等實際問題中去，為之提出合理的建議和解決方案。

結束語

總之，深度學習視域下高中生物概念教學中模型的建構可以有效提升學生的學習效果與知識應用能力，通過構建物理模型、數(shù)學模型、概念模型并進行變形拓展，不僅能夠幫助學生直觀地理解抽象概念，還能促進他們的邏輯思維、類比推理能力以及知識遷移與應用能力的發(fā)展。因此，教師應積極探索并應用多樣化的模型構建方法，以優(yōu)化高中生物教學，培養(yǎng)學生的綜合素養(yǎng)，從而為高中學生的全面發(fā)展奠定堅實基礎。

參考文獻

[1]王劍鋒.基于生命觀念的高中生物概念深度教學策略研究[J].華夏教師，2020（10）：29-30.

[2]王冬晴.聚焦生物大概念視域下對高中生物學“生物與環(huán)境”模塊的教學研究[D].牡丹江：牡丹江師范學院，2023.

[3]張麗，朱華國，何興宏.基于生命觀念的高中生物課程概念教學的策略研討[J].中文科技期刊數(shù)據(jù)庫（文摘版）教育，2022（5）：4.

本文系2023年鎮(zhèn)江市教育教學研究立項課題項目“基于深度學習的高中生物學概念教學中建構模型的策略研究”（項目編號：2023JKY086）研究成果。