模型建构在高三生物复习课中的优化策略

陈丽珍 （福建厦门市第二外国语学校）

生物学科核心素养中要求学生在学习过程中逐步发展科学思维，其中就有提到模型与建构的方法。《2019年全国统一考试大纲说明》对理解能力第2 点要求是能用文字、图表以及数学方式等多种表达形式准确地描述生物学方面的内容，其中也包含着学生对所学知识建模的一个过程。所以，不管是核心素养还是高考要求，对模型建构都有提出相应的要求，是学生在学习生物学知识的一种重要学习方法。模型作为一种认识手段和思维方式，是科学认识过程中抽象化与具体化的辩证统一。高三复习课，是对知识的综合运用，也是抽象知识和具体情境的互相融合，可以巧借模型建构的方法，提高复习效率。

一、建构物理模型，完善知识体系

一轮复习时，最主要的就是要借助老师对知识点的梳理，从而对知识进行拓展，包括它的深度、广度，以及纵横联系，这才是有效地复习。可是，单纯的知识毕竟是比较抽象的，有些知识点的复习就可借助直观的物理模型，能起到事半功倍的作用。如人教版《必修一》的“分泌蛋白的合成与运输”这个知识点在习题的应用和拓展挺多的，2007 全国卷I 和2015 江苏卷都曾考察过相应知识点。课堂上，可采用物理模型构建的方法，让学生更好地理解这个知识点。课前要求学生以小组为单位，利用卡纸，剪刀、色笔等工具模仿书本P48的资料分析，做好相应准备，课堂上直接构建分泌蛋白的合成和运输过程的物理模型，并利用白板展示。在构建模型的过程中，要求同学同时解决以下问题：

1. 科学家用什么方法研究分泌蛋白的合成与分泌的？还有哪些科学探究也用了同样的方法?

2.分泌蛋白从合成到分泌至细胞外，经过了哪些细胞器或细胞结构，尝试用专业语言描述分泌蛋白的合成和运输过程。

3.分泌蛋白从合成到分泌的过程中，同位素和膜面积如何变化？

4.尝试从分泌蛋白的合成和分泌过程得出相应结论。

学生在构建模型的过程中，肯定会出现一些不完善的地方，这也是教师要关注的重点，即模型修正是整个模型构建过程中关键的一个环节，课堂上可以通过模型修正及时纠正相关知识点的误区，有利于学生主动构建科学、完善的知识体系。

1.要求学生对相应的细胞和细胞器结构、形态清楚，典型特征能表示出来，如核膜上有核孔，线粒体的双层膜等，还有各细胞器的大小比例协调、恰当等，如何表示同位素的标记等，模型的科学性应该是放在第一位的，这些都可以在模型的展示和修正中得到落实。

2.分泌蛋白合成和运输过程的完整构建，也是本节课的教学重点和难点，许多同学经常丢三落四，比如会漏掉线粒体、囊泡等结构，不知道囊泡的形成与作用，这些可以通过直观的模型构建，从而强化在大脑留下的痕迹。

3.尝试专业语言描述，构建模型的同时，也是对思维的一种训练，严谨的思维，是规范表达的基础，也才有可能规范答题。

4.同位素和膜面积变化、尝试得出相应结论，这些知识点不能在模型中直观表现出来，可这也是复习课与新课最主要的区别，教师要引导学生建立知识网络的有机联系，可通过模型建构，学生在体验、探索思考中，通过具体实物，拓展、延伸，从具体化到抽象化，经过头脑的加工，形成知识网络。

建立模型的过程，是一个思维与行为相统一的过程。通过布置主题任务——学生主动建构——模型修正，引导学生从碎片化的知识向结构化知识转变，提高复习课的效率，构建完整的知识体系。

二、巧用概念模型，化繁为简

概念模型是指利用符号、图表等描述客观事物的性质、联系及逻辑关系的模型。它的优点就是直观、而且逻辑性强，能揭示事物的本质特征。在复习课中，通过概念图的构建，可以引导学生避繁就简，重点突出，内化知识点。如人教版《必修三》P94和P95有三个能量流动的示意图，图5-6 和图5-7 和图5-8。这三个图有它们的共同点也有不同点，如果没有抓住本质特征，学生很容易混淆，考查与这些图示知识点相关的习题，发现学生的错误率很高，说明虽然书本表达得很清楚，可是学生对它的理解却停留在表面，没有内化为自己的知识，所以无法灵活运用。上课时，教师可引导学生在书本的基础上构建属于自己的概念模型图。例如可以在书本的基础上构建出同化量的二向图、三向图、四向图等。二向图：初级消费者同化能量=呼吸作用散失+用于自身的生长发育繁殖。三向图：初级消费者同化能量=呼吸作用散失+流入下一营养级+分解者（长时间）。四向图：初级消费者同化能量=呼吸作用散失+流入下一营养级+分解者+未被利用（短时间，定量分析）。可以用以下的概念图直观的表示出来：

学生通过概念模型建构，形成对知识的内化，才有可能准确表达和描述。

例题(2018·福州质检·节选)：我国人均耕地面积远低于世界平均水平，但劳动人民在有限的土地上精耕细作，创造出多种高效的生产方式，回答下列问题：（1）从能量流动角度分析，塘泥中所积累的有机物属于未利用能量，即未被自身呼吸消耗、也未被____和___利用的能量。如果学生头脑已有建构以上的概念图，很容易就可判断此题的答题即属于四向图。

类似的概念模型构建还有很多，例如基因突变和染色体变异的概念辨析也可采用这种模式。复习课中，由于涉及的知识点比较多，掌握概念的实质很重要，教师可以充分引导学生运用比较、类比、归纳等方法，构建直观的概念模型，辨析概念，并加以运用。

三、渗透思维模型建构，触类旁通

高中生物学科知识呈现以描述性的语言为主，学生不善于运用思维模型建构来解决生物学上的问题。正因为这样，答题时经常会出现逻辑性不强，条理不清晰。所以，平时教学中要渗透思维模型建构的思想，提炼总结，引导学生应用这种方法来解决实际问题。如近几年的全国卷生物高考文字表达量增多，“归因类”题目多。如问题中经常会出现“为什么”“原因”“依据”或者“初步结论”等字眼。这些是学生的“软肋”，即学生最怕的长句表达。而原因的推理事实是逻辑链的推理，逻辑链的推理也是思维模型的一种建构过程。所以，在高三复习课中，应该有意加强这部分内容的训练，提高学生的得分率。

可以以专题的形式，挑选典型例题，引导学生进行辨析推导，归纳出一定的模式，以训练学生逻辑思维的严密性，表达的条理性与规范性。例如，在复习光合作用和呼吸作用时，学生都会做到“密闭装置液滴移动”这类题型，复习时，可以把它作为一个专题进行训练。教师可引导学生从物理属性的描述上升到生物学属性的描述，并在这个过程中，找到相应的逻辑链，构建思维模型。分析题目时，可以引导学生思考问题的思维是从终点出发，逆推回起点。液滴移动（物理属性、终点）→气压的变化→气体发生变化→呼吸速率和光合速率变化（生物属性、起点），具体的生物属性就要和题目给出的情境相关联，比如，是只有呼吸速率，还是光合速率、呼吸速率都有，两者关系如何？答题书写时，再从起点开始写，通过逻辑链，到达终点。通过典型例题引路分析，构建出一定的思维模型，如起点→逻辑链→终点。而逻辑链就是通过关键词把逻辑关系理清楚，它可以来自实验过程、原理，书本生物学原理、规律等。解题时，要先确定起点和终点，抓关键词，逆向思维，正向答题。可以建构出如下的模式：

课堂上，通过对学生解题时的引导、归纳，教会学生建构一定的思维模型，再把这个模型不断加以应用，得到强化。

例题(2017·全国卷Ⅰ，T30)：植物的CO2补偿点是指由于CO2的限制，光合速率与呼吸速率相等时环境中的CO2浓度。已知甲种植物的CO2补偿点大于乙种植物。回答下列问题：(1)将正常生长的甲、乙两种植物放置在同一密闭小室中，适宜条件下照光培养。培养后发现两种植物的光合速率都降低，原因是——。这一题的思维模式和“液滴移动”的思维模式是一样的，学生可以轻松利用平时构建的思维模型解题，找起点、终点和逻辑链。光合速率降低（终点）→影响光合作用的因素发生变化→气体发生变化→密闭空间CO2减少→适宜条件照光呼吸速率小于光合速率（起点）。本题的答题关键词是要比较光合速率和呼吸速率的关系。

教师可以通过专题复习——构建思维模型——习题强化——修正与提升的策略，强化学生的逻辑推理，只有严密的逻辑，才有规范的表达。

在某种意义上，理解模型和进行模型建构活动是学生理解生物学的一把钥匙。正因为这样，在高三复习课中，可以挖掘更多的课程资源，引导学生建构一定的模型，有利于学生对一些抽象知识的理解及内化过程，从而提高复习效率。