高中生物学基于模型构建提升核心素养

福建省泉州市培元中学 邱宗丕

一、高中生物核心素养

高中生物不同于初中学习的基础入门，也不同于生物专业的专项研究。一方面在短短三年里，学生需要两年时间学完所有课程，高三一年用来复习备考，时间短，任务重。另一方面，生物教学不但要达到课程标准的要求，同时要做到真正理解掌握生物每一个模块，实现生物教学的真正价值，适应社会的需求。

伴随着教学改革，高中生物的核心素养养成已经成为重要课题，教学之重。高中生物学习涉猎范围较广，难度逐渐加深，需要理解的内容多，且与化学、物理、数学等学科联系紧密。因此高中生物学的核心素养更多地应体现在对学科进行形象化分析与理解，进而培养学生自主性的分析能力，从而深入探讨自然与生命。

1.抽象问题形象化分析与理解。

提升核心素养的生物教学应该做到易理解、具体化。高中生物教学跨度大，抽象问题比较多，主要有细胞代谢、基因与遗传、变异和进化理论、生态学、动植物体的稳态、基因工程等。学习重点突破的思路是“抽象的问题形象化”。在这个过程中可通过提出问题、分析问题、解决问题等一系列过程进行授课与学习，实现少背诵记忆、多理解接受。只有这样，才能使学生加强知识的掌握，培养学生的核心素养。

2.深入了解自然与生命。

生物教学过程中，教师应该引导学生理解问题的本质，认识生命，如细胞如何成为最基本的生命结构层次、基因如何遗传、生态系统功能如何维持，通过探究自然，进而实现真正的素养提升。在基础知识学习后，教师应落实学生掌握情况，如学生是否能够独立自主进行分析，还是只停留在表面层次。生物学科作为实践性强的学科，需要学生不断动脑思考，发现问题，并带着疑问去探索解决。现代生物学是与社会生活紧密联系的，很多方面渗透着生物学理论，教师应鼓励学生在生活中勤于思考，将书本知识融入到生活之中。

对于每位学生来说，核心素养都至关重要，既体现在对知识的理解，也体现在知识的运用能力上，笔者认为其可以通过生物模型构建的教学方法得以突破实现。

二、高中生物模型构建

对于很多学科教学，模型构建法都发挥着重要作用，生物学科亦如此。模型构建法作为高中生物分析理解的重要手段，使得各模块抽象的问题形象化。

1.模型构建的类型。

生物教学中应用到的模型较为常见的有概念模型、数学模型和物理模型。其中概念模型应用较为广泛。通过概念图形式，形成一个知识框架，理清各相关概念之间的内在联系，形成知识网络。数学模型则是利用数字与符号展现数学关系或通过坐标曲线图等形式建立。在《种群数量的变化》这一节中运用的主要是数学建模，通过实验与分析得出，自然界中种群的增长可呈“S”型曲线增长或“J”型曲线增长。物理模型则是通过实物或图画直观表达认识对象的特征，如沃森和克里克制作的D N A双螺旋结构模型就是物理模型，它形象而概括地反映了所有D N A分子结构的共同特征。生物学构建模型不仅是对原型、概念的单纯叙述，而且是在原型基础上，依托结构化，形象表达，相对于概念，更容易被理解接受。

2.模型构建的具体体现。

教材中一些核心概念如光合作用、细胞呼吸、基因等可建立概念模型；对种群数量的增长可建立数学模型；对细胞膜的亚显微结构、真核细胞的亚显微结构、蛋白质的结构、D N A分子的结构等可建立物理模型。D N A分子的双螺旋结构模型是典型的物理结构，两条反向平行的长链盘旋而成。学生可用纸片、泡沫塑料等材料自行动手制作，将做好的完整的D N A平面结构两端拉伸，沿不同方向旋转，形成立体结构模型。较平面结构而言，立体结构更直观体现磷酸、脱氧核糖、氢键与碱基之间的关系，使得学生更清晰理解双螺旋结构的特点。真核细胞三维结构也可以让学生尝试制作，体验物理建模过程。利用橡皮泥、塑料袋、吸管和别针等，体现细胞与细胞器之间以及不同细胞器之间的大小比例和空间位置，展现细胞三维结构，让学生不再空想，做到有据可循。在“基因工程”教学过程中同样也可通过建立模型展现基因工程操作流程中各种分子间的内在关联，如图1所示，A和B可分别表示目的基因和基因表达载体，C表示重组载体，D表示受体细胞。

图1

三、模型构建对高中生物核心素养提升的体现

高中生物的核心素养的培养应该体现在教学的各个环节，不拘泥于特定情境。教师通过模型构建，将复杂问题简单化，将抽象问题形象化，有助于每位学生更深入思考和理解问题。与此同时，作为一名高中生，必须要掌握建模思路和方法，分析建模运用情境，当遇到新情境时，能做到独立建模，去分析解决问题，这便是建模应用的精髓，同时也是模型构建对高中生物核心素养提升最重要的体现。

1.生动性。

培养高中生物的核心素养要从课堂上抓，从让学生学懂每一个知识点开始。只有教学更加清晰化、表达更加明了，学生才能够快速理解、接受。通过模型构建，将问题变得形象化，而模型构建法充分地体现其优势所在，通过建模，将问题形象化展示，改变教师传统地一味背书的教学方式，充分建模，将模型与理论相结合，联系教学实际，进而提高高中生物的教学效率。

在血糖调节实验中，了解血糖平衡的调节机制，不同的激素对其生理反应产生不同的效应。血糖升高时，促进胰岛B细胞分泌胰岛素，抑制胰岛A细胞分泌胰高血糖素。当血糖含量降到一定程度时，会抑制胰岛素的分泌，同时促进胰高血糖素的分泌，从而促进糖原分解和非糖物质转化为葡萄糖，从而使血糖水平升高。具体主要的调节过程可用模型进行体现，如图2所示。通过构建概念模型，能一目了然地表达血糖与激素分泌之间的关系。

图2

2.理解力。

模型构建已经成为高中生物学习以及考核的重要组成部分。基于模型构建的生物教学能够使知识点形象化，课堂上教师引导学生化繁为简，形成立体思维，促进学生理解吸收，掌握核心知识点，从而使生物学科的核心素养得以提升。

3.发散性。

生物作为认识生命的学科，是在探究中不断发展完善的。提升生物学科核心素养，离不开深入研究与个人思考，形成发散性思维。相对于用语言来阐明观点与理论，作为生物研究的重要手段，生物模型构建更能激发学生学习的主动性；学习掌握模型构建法，归纳总结，独立自主分析应用，培养学生学习与探索生物的兴趣。大自然是鲜活的，生命科学是无穷的，生物的探索学习更不应该拘泥于课堂，不拘泥于高考，掌握生物学科的本质，做到真正理解自然与科学，理解生命的起源与意义。

核心素养的养成应适应时代趋势，做到人人拥有。在课标的培养计划下，在高考的大环境下，在生物学不断发展的过程中，通过模型构建，使学生置身于探索生命现象、发现生命活动规律的环境中。以模型构建为基础的高中生物学习必将翻开崭新的一页，关于生物模型构建的实践也将越来越多，希望大家多应用模型构建去分析问题、理解问题和解决问题。

[1]吴志明.高中生物学教学中模型构建的常见误区与策略[J].生物学教学，2011，36(6)：44-46.

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