基于模型构建促进学生自主学习

黄静娜 杨娟（漳州第一中学福建漳州363000）

基于模型构建促进学生自主学习

在高中生物学教学中引导学生建构物理模型、概念模型与数学模型，有利于激发学生学习兴趣，促进学生主动参与学习，体验自主学习的快乐，让学生进行有意义的复习，提高学生的自主学习能力和生物科学素养。

模型；物理模型；概念模型；自主学习

《普通高中生物课程标准（2003版）》明确要求帮助学生了解建立模型等科学方法及其在科学研究中的应用，培养学生的建模思维和建模能力。将模型方法应用于高中生物学课堂教学，引导学生做中学，学中做，积极转变学生的学习方式，引导学生如建构主义学习观倡导的“建构当前认知结构地过程，而不是被动地接受外在信息”，提高学生的科学探究能力和生物科学素养。

一、构建物理模型，让学生体验自主学习的快乐

细胞是肉眼看不见的显微结构，学生对它没有感性认识，对核糖体、高尔基体、内质网、液泡等细胞器更是感到抽象、难以理解。人教版《高中生物·必修1·分子与细胞》“尝试建立真核细胞的三维结构模型”活动以建构细胞结构物理模型的方法，使得深奥的知识直观化、枯燥的教学趣味化。为了让学生学会建构细胞结构模型，首先让学生尝试选用合适的材料。学生表现出超强的想象力、创新意识。他们选择构建细胞结构模型的材料有彩色橡皮泥、装饰用的各色蜡烛、气球、形状各异的糖果，透明的发胶等等。用装满水的长条形气球代表透明而饱满的液泡。将柱状蜡烛横切，然后在其横切面上刻、挖，塑造细胞的内部结构，特别是用小刀一圈一圈挖出来的内质网，非常逼真，还能体现出内质网内连细胞核、外连细胞膜的特点。用透明发胶来填充细胞内的空间，以此代表细胞质基质的凝胶状态，还可以让细胞器悬浮起来。由于学生自己选用材料、自己设计模型、自己动手具体操作，学生学习主动性被极大地调动起来，课堂气氛十分活跃。学生还对各自制作的细胞结构模型展开热烈的讨论。有学生问“为什么你们的模型看不到细胞膜？最外面厚厚的一层是细胞壁吗？”答：“是细胞壁，我们没有做细胞膜是因为真实的植物细胞中，细胞膜是紧贴着细胞壁的，所以从表面上是看不到细胞膜的。”问：“你们做的是什么细胞模型？怎么既有叶绿体，又有中心体”？答：“因为中心体既存在于动物中，也存在于低等植物中，我们构建的是低等植物的细胞模型”。

通过课堂构建模型的教学活动，有效激发学生丰富的想象力、强烈的学习欲望，促进学生主动参与、自主学习，使得学生真正成为课堂的主人。

二、构建概念模型，让学生进行有意义的复习

概念模型是用文字和符号表达概念的主要特征及其相互联系，是用来组织并形象表达科学知识的工具。学会构建概念模型，建立主干知识与枝节内容的有机联系，把零散的知识系统化，构建合理的知识网络，这在高中生物学复习过程中格外重要。传统复习课的教学方式，往往由教师将以前讲的知识点再重新讲一遍，不仅枯燥无趣，也得不到好的教学效果。对学生而言，这种复习方式不仅不能激发复习的积极性，甚至使复习效果反而更差。因此，转变学生复习方式，尝试让学生自主构建概念模型的知识网络，从新的视角对所学知识进行系统梳理、深化、拓宽及灵活应用，有利于学生自主复习，及时弥补和巩固平时学习过程中的知识缺漏，加深对核心概念的理解。如进行人教版《高中生物·必修1·分子与细胞》中“细胞”内容复习时，让学生尝试围绕核心知识“细胞”构建概念模型。首先教师展示概念模型的构建，如细胞包含细胞壁、细胞膜、细胞质、细胞核等，让学生了解概念模型构建方法与要求（如图1）。然后让学生尝试在教师构建概念模型的基础上进行概念扩展和填充。刚开始学生可能只会机械填充一些简单概念，如细胞质包含细胞质基质和细胞器，细胞核包含核膜、核仁、染色质等。随着教师的引导，学生渐渐能从自己感兴趣的方面构建细胞系统的概念模型。如学生从系统的角度，将系统细分为生物膜系统（包含范围、作用）、系统边界——细胞膜（包含成分、特点、功能）、系统的控制——细胞核（包含结构、功能）、系统功能实现的结构基础（包含细胞壁、细胞膜、细胞质基质、细胞器）（如图2）。部分学生在构建模型时还发挥自身的优势，将概念模型一级级细化，解决了在图纸上构建位置不够，空间不好把握，也不容易展示的问题。还可以用不同颜色，不同字体，不同线条来建立主干知识和枝节知识之间的联系。另外学生还标出一些注意事项，如核糖体——光学显微镜下看不见；控制物质进出——可用来鉴定细胞生命状态等等。

构建概念模型的复习方式完全颠覆传统讲授的方式，帮助学生进行有意义的复习，让学生运用自身知识、经验建构概念模型、形成知识网络，而不是去背教师事先构建好的知识网络，有利于学生理解知识、有效的长期记忆，有利于提高学生的生物科学素养。

三、构建多种模型，提高学生自主学习能力

人教版《高中生物·必修2·遗传与进化》中“减数分裂”这一节概念比较抽象，学生很难理解，可通过建立概念模型——物理模型——概念模型——数学模型的方式突破教学重难点，帮助学生实现自主学习的优化。课前布置学生学习“染色体与DNA关系”以及“精子的形成过程”“卵细胞的形成过程”等微课。上课时尝试让学生探讨构建“姐妹染色单体”“同源染色体”等概念模型，在此基础上，教师进一步进行适当的引导，如：“减数分裂前期，同源染色体会出现什么特殊行为？”“减数分裂过程当是同源染色体先分离、还是姐妹染色单体体先分离？”接着让学生思考、讨论。根据讨论的结果，利用教师提供的材料小组合作构建减数分裂各个时期的物理模型，模型构建过程教师不要过多“过问”“指导”，以免干扰学生的思路。并展示各组构建的模型，由学生互相质疑、互相纠错，从而加深学生对减数分裂的认识，最终由教师和学生一起构建减数分裂的概念模型，总结减数分裂的生物学意义。课后继续让学生尝试构建染色体、DNA数量变化的数学模型。

多种模型建构相结合的学习方式从学生的认知水平出发，把抽象的知识直观化，枯燥的知识生动化，让学生从被动接受知识转变成主动探究学习，有利于学生自主学习的优化，提高学生的理解能力、探究能力和合作能力。

转变学生的学习方式是个长期的过程，不可能一蹴而就。要转变学生的学习方式，教师要首先转变教学观念，只有真正从促进学生发展的角度出发去思考教学，才能真正将课堂还给学生，把思考还给学生，才能促进学生知识、能力、情感、态度和价值观的整体、协调地发展，让学生体会科学研究的思想和方法，培养学生的生物科学素养。

［1］徐捷，郑近.浅谈模型构建在生物学教学中的应用和价值［J］.中学生物教学，2011（3）.

［2］金琦.浅谈“模型构建、问题和案例教学”在高三生物复习课中的应用——对“系统的边界——细胞膜”一节复习课教学的思考［J］.新课程（教研），2011（12）.

［3］杨学芬.浅析新课改中高中生物学习方式的转变［J］.新课程（中学），2012（1）.

（责任编辑：陈欣）

本文系2015年度漳州市基础教育课程教学研究一般课题“转变高中生生物学习方式案例研究”（课题编号：ZPKTY15009）研究成果。