建构模型，培养生物核心素养

周林聪

随着高中课程改革的不断深化，改革对学生的核心素养提出了更高的要求。因此，生物学科的课程改革也必将把展学生的核心素养作为追求目标。生物学科的核心素养包括：生命观念、理性思维、科学探究、社会责任等内容。本文主要从建构生物模型角度，谈谈核心素养的培养。

一、概念模型，建立体系

模型是人们为了学习和了解某种事物而开发的一种工具，它可用定量表示也能定性表达。以化抽象为具体为手段，或者是通过抽象的形式表达来实现对事物的理解。因此笔者在生物教学中就经常要求学生借助模型这一工具来加深对知识的理解。

例如教材在编写《现代生物进化理论的由来》时，就是通过以下理论模型，讲解达尔文的学说的。如根据事实1：生物都有过度繁殖的倾向；事件2：物种内个数能保持稳定；事件3：资源有限，得出推论1：个体之间有生存斗争，在此基础上和事实4：个体存在差异即变异；事实5：变异可以遗传，推导出结论2：有利变异存活和繁衍的机会多，进而得出：有利变异积累，生物进化成新类型。但是若以学生能够轻松记忆为目的，此模型依旧存在不够简洁、内在关系不够突出的问题。为了帮助学生实现对学说更深刻的理解，笔者引导学生沿着起因与结果这条路线重新梳理了自然学说的理论，构建了以下概念模型：在食物空间等环境有限的条件下，生物存在度繁殖导致生物之间生存斗争的产生和发展，而生物演变过程中存在遗传变异，不利变异被淘汰从而推导出适者生存的核心观点。学生在理解的基础上总结和归纳建立概念模型，在此过程中是对知识的反刍与消化。概念模型具有表达简明扼要的特点，便于学生强化记忆。在体会到概念模型的实用性后，学生们举一反三，将它运用到对光合作用、呼吸作用等方面的记忆。

同学们在学习与理解的基础上建立自己的知识网络体系，不仅有助于记忆力的提升，更收获了创作的成就感。通过概念模式的建立使学生更好的理解了进化与适应的观念，同时也强化了其用生命观念去认识生命世界、解释生命现象的意识。

二、物理模型，发现规律

高中生物知识的学习中，有一个知识点让许多学生感到无可奈何，这个难点就是细胞的减数分裂。同学们表示课本上虽然讲解详细但还是过于抽象，所以理解记忆起来就比较困难。为了打破这一困扰，笔者采取构建物理模型的方式，让知识自己“说话”。

在进行减数分裂教学时，笔者先让学生进行文章的预习做到对知识有关初步的了解，然后笔者拿出事先做好的物理模型——表示染色体的纸条和可以将纸条固定在黑板上的钉子。首先我在黑板上画出一个圆表示细胞，将两对染色体置于其中表示精原细胞演化成的初级精母细胞。这两对染色体分别由两条染色单体组成并由同一个着丝点连接，钉子在此充当着丝点。将大小相同的同源染色体对称的某一位置的片段交换贴好，表示发生了染色体交换现象。将大小相同同源染色体并列放在赤道板两侧，此时再用细线表示纺锤丝栓接在钉子上并分别向上下牵引，来表现在纺锤丝牵引下同源染色体分开的情况。用物理模型初步展现了精原细胞减数第一次分裂的过程，让同学们将课本上的表述与看到的现象相结合，通过视觉的刺激同学们更好的理解了生命现象。有了这次经历，我让同学们自己动手展示减数第二次分裂，同学们都积极地动手操作起来。

通过建构模型，可以防止学生被非本质因素的干扰，从而帮助其抓住事物的根本特征。学生用身边简单的物品构建模型，让生命的现象或过程得以再现，更容易掌握知识的规律。进一步的促进学生理性思维的养成，提升其核心素养。

三、数学模型，揭示本质

数学模型建构的一般步骤为：观察研究对象，提出问题→提出合理假设→根据实验数据，用数学形式表达事物性质→继续实验观察，检验修正模型。建构数学模型对学生的科学探究以及归纳总结的能力提出新要求，因此建模的过程中就是学生核心素养的培养过程。

例如在学习孟德尔杂交实验的数学比例式3：1，9：3：3：1，1：1：1：1等就是典型是数学模型建构。这些数字将生命现象量化，帮助学生揭示生命现象的本质。在这些数字的基础上，学生进行合理的逻辑推理，不难理解自由组合定律的实质。F1减数分裂形成配子时，同源染色体上的等位基因分离，非同源染色体上的非等位基因自由组合。如两对相对性状的杂交实验中，F2产生9种基因型，4种表现型。①双显性性状（Y_R_）的个体占9/16，单显性性状的个体（Y_rr，yyR_）各占3/16，双隐性性状（yyrr）的个体占1/16，对应9：3：3：1。②纯合子（1/16YYRR + 1/16YYrr + 1/16yyRR + 1/16yyrr）共占4/16，对应1：1：1：1。另外，杂合子占12/16，其中双杂（YyRr）占4/16，单杂（YyRR、YYRr、Yyrr、yyRr）各占2/16，共占8/16。③F2中亲本类型（Y_R_ + yyrr）占10/16，重组类型（Y_rr + yyR）占6/16。每一个数字对应一种现象，学生将数字与生物的性状联系起来，从本质上解释生命现象，激发了学生学习的兴趣与动力。

建构数学模型是以逻辑推理为手段，量化生命发展过程中出现的现象，通过建立数量关系达到认识生命现象的目的。学生通过建模这一活动，挑战自己的分析和推理能力，在抓住本质的同时更快速有效的掌握知识。

模型建构对传统的教学方式提出了挑戰，教师应把握好模型的作用，充分而全面的调动学生总结归纳、逻辑推理的能力，以模型教学为途径提高学生的生物核心素养。

（作者单位：江苏省南通市通州区金沙中学）