核心素养视角下的生物模型建构

冯珠

《高中生物课程标准》指出：要让学生领悟建立模型的科学方法及其在科学研究中的作用。利用模型建构来揭示生物结构的形态、特征和本质，采用直观、简洁、形象的模型来显示生物复杂结构的过程，可以舍弃事物的非本质因素，突出事物的本质特征，使教学过程得到明朗化，学生对所学的内容就更加容易理解。因此，在教学时教师要结合教材内容，积极引导学生构建生物模型，将生物现象发生的过程和规律用模型加以表现，用科学的方法开展生物探究，全面地理解相关的生物现象本质，从而有效地发展生物核心素养。

一、合理组织活动，调动学习兴趣

模型看得见摸得着，能成为激发学生学习兴趣的最佳感性材料。因为它是根据教学内容，利用点、线、面的结合而创建的平面或立体的空间形式，它能抓住生物最基本的特征，较为真切地向学生展示生物的内部结构，把模糊的概念直观化，把复杂的内容简洁化，把静态的结构生动化。学生在制作模型的过程中通过亲自动手操作、尝试、探索、领悟，在体验到成功建模带来的喜悦之中提高了学习兴趣。

例如，在教学《DNA分子结构》这个章节的内容时，我引导学生将DNA分子的双螺旋结构模型做成物理模型。首先，把全班学生分成若干个小组，各小组推选出组长并分配组员任务，准备好材料清单。接着我提供设计思路，让学生按照“基本单位—平面结构—双螺旋立体结构”的顺序完成，提醒大家尤其注意突出两条链的反向平行关系。各组学生集思广益，组员讨论合作，制作出了不同形式的DNA分子物理模型。通过制作这个模型，学生动手又动脑，很直观地明白了碱基互补配对的方式，了解了脱氧核苷酸的连接方式，知道了什么是反向平行，牢固地掌握了知识点。

课堂上，学生积极参与制作DNA分子结构模型，在期待和兴奋中小组内各成员通力合作，探究分子结构，使整个学习过程充满快乐。模型建构的教学方式不仅有利于学生加深对理论知识的了解，而且还在学生的操作中“降低”了学习的难度，使知识点更容易被大家掌握。因此，教师在课堂教学中，如果能合理组织活动，就能调动学生学习新知识的兴趣，真正掌握所学的知识。

二、利用感性认知，提升思维能力

模型主要通过外在特征显示生物结构特点，使学习的重点、难点、疑点能够化难为易、化繁为简。通过模型建构可以训练学生思维的独立性、敏捷性以及协调发展的整体性，使学生的认知水平在学习过程中从具体过渡到抽象，从感性上升到理性，提升思维能力。

例如，在学习《真核细胞三维结构》这个章节时，学生对真核细胞的结构以及功能虽已经有所了解，但由于大部分细胞结构在光学显微镜下观察不到，学生对此缺乏感性认识，无法正确地理解细胞是一个有机整体的概念，对各部分结构之间的联系的理解就有难度。为了解决这个教学难点，我就在课堂上和学生一起进行建构模型，一起探讨，一起动手将书本上抽象的知识用模型表達出来。利用立体的实物模型，使真核细胞三维结构显得立体化、形象化、真实化、简单化。在学生掌握真核细胞结构的基础上，再进行构建真核细胞结构的概念图，让学生利用具体的模型深化并运用，实现认知过程中抽象与具体的辩证统一。这堂课中利用模型建构的感性认知，不仅让学生学会了构建模型的方法，而且进一步探究出细胞的结构和功能，深化了结构和功能相适应的教育理念。

在建构模型的环节中，学生需要加强思考并逐一加工、验证与整理各种信息，经过这一系列思维活动，最终创建起为己所用的知识框架或体系，形成自我独特的见解，创建一定的模型。这不但可以透彻理解所学的生物知识，也可有效提高自己的认知发展水平，进而从具体的形象思维过渡转变成抽象逻辑思维，促使感性思维上升为理性思维。

三、引导学生参与，提高探究能力

假若学生能积极投入到学习中去，他们的内心也就会真正产生一股巨大的学习动力，这股潜在的动力会推动他们主动去探索，去发现。因此，教师要在上课前做好充分的准备工作，引导学生在课堂上开动脑筋，大胆尝试，在动手操作中建构模型、修改模型和完善模型，在互相探讨的过程中释疑解惑，从而促进他们探究能力的不断提高。

例如，在学习《减数分裂过程中的染色体变化》一课中，我指导学生利用不同颜色的超轻黏土、刻刀、黑色笔、硬板纸等材料，模拟减数分裂的过程制作模型。首先分小组，每组六人，合作完成染色体有丝分裂的前、中、后、末、子细胞图;其次让学生两两协作完成减数第一次分裂的前、中、后以及第二次分裂的前、中、后的细胞图。在学生制作的过程中，我强调了学习任务：将两对同源染色体作为例子，其中同源染色体的大小基本相同，并用两种颜色代表其来源，用超轻黏土把姐妹染色单体的中间相联结。模型初步制作完毕后，依次粘贴在一张比较大的硬板纸上。当堂反馈交流、分析学生制作的模型并加以修改。根据模型学生画出不同时期细胞分裂图像，并据此总结减数分裂过程中染色体数目变化的坐标图及DNA数目变化的坐标图。这堂课由具体的物理模型总结出精炼的概念模型，再上升为抽象的数学模型，顺利完成对减数分裂本质的探究。

利用模型进行探究性学习，能够让学生置身于真实场景中探索科学现象、发现科学规律;在形象化、直观化的模型中感悟减数分裂的动态过程。构建这些模型可以帮助学生触类旁通，学会了一种方法可以类推到其他内容的学习，为提高他们的探究能力打下扎实的基础。

四、学会创意制作，培养创新能力

有些教师在课堂教学中往往只是注重传授知识内容，而忽略了开发课程项目的活动，忽视了学生创新能力的培养，由于教学方法的单一性和重复性，无法深刻准确地把握学科知识当中复杂的变化因素，扼杀了学生的创新精神。在生物模型的建构中要设法培养学生的好奇心，让学生对所学的内容感兴趣，从而激发他们的学习热情，在学习过程中引发主动思考、不断反思和修正提升，来培养创新能力。

例如，在“植物细胞三维结构模型”的建构中，我指导学生用吹塑纸制作成细胞壁，然后将塑料薄膜紧贴在吹塑纸上作为细胞膜，用红色彩泥制作成细胞核，撒上白点表示核孔，再用黑色彩泥作为核仁;用褐色彩泥制作线粒体，绿色彩泥作为叶绿体，橙色彩泥作为内质网，小白点装饰为蛋白质的核糖体，橘红色彩泥片叠起来作为高尔基体，再在高尔基体、内质网和细胞膜之间嵌入肉色小圆彩泥充当囊泡，充水的透明小塑料袋当作液泡。这个模型的独到之处是：将颜色各异的彩泥当作基本材料，制作成植物细胞的三维结构模型，凸显了细胞的结构特点，便于学生观察和学习。

引导学生根据教学内容自己制作创意模型，发展他们的空间观念，为学生理解模型和领悟模型的学习目标奠定基础，创意模型的建构还让学生在欣赏中开拓了思路，培养了创新能力。

综上所述，核心素养视角下的模型建构已经成为生物教学的有效教学措施，学生掌握了模型建构的学习方法后如虎添翼，能够更加深入地学习生物学知识。让我们顺应新课程的教育理念，在教学中恰当使用模型建构，促进学生的知识、能力与价值观的发展，促进学生个性化学习的全面发展。

（作者单位：江苏省昆山市第一中学）

（责任编辑 冉 然）