开发与制作生物模型培养学生核心素养的教学原则和实施策略

牛延平

【内容摘要】生物模型的设计和制作活动主要以对学生建模的思维与能力培养作为目标，以促使学生更好的理解与掌握生物学科概念。学生通过亲自参与到生物模型的制作及应用模型对生物知识进行演示中，不仅能深化学生对生物知识的理解，而且还能对学生学习的知识进行巩固与掌握，从而使学生的动手能力及创造力得到有效提高。

【关键词】开发 制作 生物模型 核心素养 教学原则

生物学科是集实践性、实验性、科学性的一门自然学科，实验教学作为其重要的部分，不仅有助于学生感性的认识到理论知识，而且还能从具体思维逐渐转变抽象思维的重要环节。经过实验教学，学生不仅能充分了解到科学发展的过程，而且还能掌握科学化思维方式，从而使学生形成良好实验习惯。模型设计和制作作为实验的组成部分。生物课程标准当中明确提出，了解构建模型等科学的方法及其在研究当中的作用，并对学生建模的思维及能力进行培养，通过建模等方法及其运用，得到生物学相关的概念、原理、規律、模型等相关知识。基于此，本文主要对开发与制作生物模型对学生的核心素养进行培养的教学原则及策略进行探究。

一、开发与制作生物模型的教学原则

1.必要性原则

模型构建不仅是种科学方法，而且还是种思维模式。现代化社会实践与科技研究中，人们通常会以构建模型的形式对事物进行分析与研究，并对实际问题进行解决。当前，中学阶段的大多数学科都涉及到构建模型，以促使学生将复杂问题简单化、抽象问题具体化，并对学生通过现象看事物本质的思维能力进行培养。由此可知，生物教学过程中模型构建是必要的[1]。例如，对光合作用、减数分裂、细胞周期、细胞呼吸等概念模型都需重点构建。同时，真核细胞亚显微、DNA分子双螺旋结构等相关模型的构建，不仅能使学生学习的兴趣得到有效提高，而且还能对学生观察、动手、问题分析的能力进行培养，从而使学生实现有效学习。

2.简易便操作原则

模型并非原型复制品，其通常是根据研究目的，再次呈现研究对象的内容，以此让人们进行检验、论证以及认识原型。在具体制作模型中，通常要求操作较为简单，且材料便于获得，也就是遵循简易便操作的原则。同时，模型的制作需能反复使用，以便于学生实施分组操作与实验。例如，彩色卡纸、泡沫塑料、细铁丝、橡皮泥、毛线等，这些都是较为常见与常用的制作模型的材料，通过这些材料对DNA分子的结构模型、有丝分裂的模型、细胞结构的模型进行制作，并应用于生物教学中，通常可以使学生学习的效果得到有效提高。

3.类比准确性提高的原则

类比性也就是模型类比或者模拟原型。因为原型会受到时空的限制，人们通常无法随意的检验与反复分解，而模型则相反，可根据研究需求对原型的实质进行随时分解与整合，更便于学生探索。但是，模型并非是“真实”的，需接受相应的检验，特别是细节的构造以及规律的寻找，都需和原型实施反复类比，确保其能对原型的特点进行准确反映。将模型和相关知识实施印证、对比与应用等，对其契合度实施分析，找出不相似或者不匹配的原因，对其不断修正与完善，以构建出科学合理的模型。正是由于生物模型可以被检验与修正，具有较强的可塑性与灵活性，因此，更有助于学生主观能动性的充分发挥，并全面、深刻、准确的掌握相关生物现象与规律。

二、教师引导下的开发与制作实施策略

1.基于情境创设的生物原型观察与分析

生物教学中，仅通过教师直接呈现出模型引导学生分析，通常会显得教学较枯燥，这就致使学生对生物知识的学习缺乏兴趣，无法获得良好的教学效果。而教师通过具体状况引出相应的研究内容，并通过情境创设让学生主动参与进来，通常更能调动学生学习的兴趣。同时，生物学产生与发展的历程就是观察、发现和探究实验的历程。生物模型的构建，首先，需关注对原型的分析与观察，对原型的结构与外形进行观察，对原型的变化规律与特点进行分析，思考其应用领域与适用范围等。而生物教师在该过程中，就需注重引导学生积极寻找与发现规律，并指导学生对相应的方法进行制定，启发学生不断发现问题，以促使学生勇于质疑[2]。例如，对“细胞的有丝分裂”的模型进行制作时，生物教师可引导学生对教材图片实施观察，或者是通过显微镜对植物细胞的有丝分裂装片进行观察，或者对有丝分裂的视频进行播放，以此使学生全面了解分裂过程。然后通过小组合作的形式，对不同时期的细胞变化进行归纳，并对易错点实施对比分析。

2.基于学生首创和与动手诉求的模型构建

新课改下，教学不再是一味地灌输与传授理论知识，而需通过问题进行诱导，以促使学生能够在学习中主动获取知识与经验。对于中学生而言，其虽然经验有限，但是，当其对自己有兴趣的问题进行极力探讨时，就会像一个真正科学家，费心血与动脑筋的进行学习。因此，在明确模型的种类之后，学生需做好相应的准备，并按照研究目标，对有关资料进行查阅，合理的实施假设，通过分析获得原型的本质，将其中非本质或不中的部分去除，然后实施组内分工，充分发挥自身的长处，准备好材料，实施模型构建。同时，在模型构建的时候，学生自身的深思熟虑、仔细认真，防止出现知识性错误，而教师则在必要时给予相应的指导。例如，对《分子与细胞》开展教学时，学生可按照教材中的有关材料描写与课前所收集的资料相结合，对体液免疫的相关概念图模型进行初步获得，教材当中与体液免疫作用及机制的描述量通常较大，学生可按照讨论的形式，对抗原、T细胞、B细胞、吞噬细胞、抗体、记忆细胞等核心概念进行系统的提出，然后再提出二次免疫、淋巴因子等次要概念，之后对其概念之间的关系实施整体，如T细胞与吞噬细胞之间是承接的关系，记忆细胞与浆细胞之间则是并列关系。通过整理后，学生就能把各级的概念都排列于纸上，使用箭头进行连接，从而深化学生对各个概念及其关系的学习与掌握。同时，在该环节中，生物教师则需为学生提供足够的表现机会，并搭建交流与展示的平台，以调动学生的学习兴趣及其优势潜能。例如，在“有丝分裂”的教学中，生物教师可指导学生通过简单的材料，对有丝分裂在不同时期的模型进行制作，并通过投影的方式让学生实施讲解与展示，然后师生对模型实施完善。需要注意的是，教师在该教学中，只发挥引导作用，而不能完全的替代学生实施模型构建，从而使学生在该过程中实现建模思维以及能力的锻炼，并形成相应的建模意识。

3.生物原型与生物模型的对比分析

模型的构建过程主要是从原型当中按照研究目标对模型进行抽象的过程，可通过实验归纳、演绎推理等方式实施分析，并获得一般规律，另外，还需对生物模型的内涵及外延实施探讨，这也是学生对原型构建的科学理论。模型通常具有主观性与间接性，需通过原型进行检验，以此对模型的构建进行验证与修正，对于每个学生所构建的模型都有一定的差异，此时则是对其模型构建的可信性与正确性进行检验，通过原模型与新模型之间的对比分析，观察其本质的相同与异同，并删减去多余的部分。因此，需注重生物原型和生物模型二者的对比分析，并对模型实施完善，以促使模型更科学可行，并使学生充分掌握相关内容。例如，制作“细胞结构的模型”时，可通过列表的方式，引导学生对细胞的结构、分布、功能等特征实施总结。除此之外，生物教师还可创设相应的情境实现模型的运用，并在该过程中，找出模型的错误或需提高的部分，并对其实施相应的修改与完善。同时，在每次检验修正之后，还需重新检验，直至模型毫无问题为止。

结语

综上所述，生物教学中，开发与制作生物模型，不仅有助于学生核心素养的培养，而且还有助于学生对生物知识的产生与形成过程的体验，并对生物学的现象本质进行体悟，从而获得显著的教学效果。

【参考文献】

[1]陈永琴.基于“模型建构”的生物学科核心素养培养[J].科学咨询（教育科研），2019（01）：43-44.

[2]吴美秀. 运用模型方法解决生物学问题[D].温州大学，2018.

【本文系甘肃省教育科学“十三五”规划2019年度一般课题，课题名称：制作生物模型对学生核心素养培养的研究，立项号：GS〔2019〕GHB0598.】

（作者单位：甘肃省白银市靖远县第四中学）