高中生物学科应用模型构建提升学生素养的策略

梁彬

摘 要：生物是高中学科体系中的一部分，它具有较强的实践性，而且教学内容中涉及到很多关于生命本质的问题，所以具有鲜明的抽象性，这无疑给学生学习带来了诸多的困难。而模型构建的方式则为学生构建了直观的学习情景，有效提升了学生的生物素养。因此本文以高中生物学科应用模型构建为方向，分析模型构建的种类以及作用，進而提出在高中生物学科中应用模型构建提升学生素养的策略。

关键词：高中;生物学科;应用模型;构建;学生素养

引言：模型构建是研究生物学的重要方法，它可以将复杂、抽象的知识形象化、直观化，因此在高中生物学科教学中，为了提升学生的生物素养，教师要重视模型构建的应用，除了强化学生对知识的理解和吸收，还需要帮助学生理解模型构建的方法，并有效培养学生应用模型构建的能力。

一、高中生物学科主要应用的模型构建种类

（1）概念模型

概念模型是高中生物教学中应用非常广泛的一种模型构建类型，它依靠概念图形的模式，构建出知识框架，在这个框架中将相互关联的概念进行整理，进而形成清晰、简单的知识网络系统。

（2）数学模型

数学模型是充分利用数学中的数学、符号等元素，将生物知识中的数学关系进行展示，或者是借助于坐标曲线图等方式来构建。

（3）物理模型

物理模型则是运用图画或者是简单的事物模型直观地来展现生物概念或者是生物演变过程的模型，比如说细胞模型结构、有丝分裂中染色体的行为变化等。特别是沃森以及克里克构建的DNA双旋结构模型，它非常形象地将所有DNA分析结构的相同特征展现了出来，因此在生物学科中是非常典型的一种物理模型[1]。

二、高中生物学科应用模型构建的作用

模型构建在生物教学中对于提升学生素养具有突出的应用价值。首先它可以促使生物教学课堂更具生动性。其中模型构建按照生物教材知识的结构，比如概念、实验等部分，可以选择不同类型的模型进行构建，繁杂易于混淆的概念、细小的生物组织、生物实验等内容都可以形象化、简单化地进行展示，转变了传统教学中依靠单一、固化模式进行教学的状态，促使生物课堂教学更加丰富多彩，充满活力。其次，生物学科中抽象的内容学生部分除了可以使用显微镜观察，很多基本依靠教材来理解，这在很大程度上限制了学生的思维空间。而模型构建可以把静态的内容转化成一种动态的事物，形象化的建立可以活跃学生思维，激发兴趣，让学生更加深入地探究生物的本质，建立良好的素养[2]。另外，生物教学中模型构建的应用，需要每一个学生进行参与，而且要思考多种问题，各项操作需要学生之间相互交流、协作来完成模型的构建，这一过程可以有效强化学生的自主探究能力以及协作能力。

三、高中生物学科应用模型构建提升学生素养的策略

从高中生物的教学内容来看，其跨度非常大，抽象的问题占比很大，比如生态学、变异和进化理论、基因与遗传、细胞代谢等要点，要在教学中指导学生认识生命观念、形成理性思维，并建立科学探究以及良好的社会责任，需要在构建模型中加强应用效果，促使抽象的问题更加具体化，学生能够更容易理解和掌握。

（1）明确不同模型构建的具体流程，提升学生的自主应用能力

模型构建在高中生物学科中具有一定的应用价值，但要在应用的过程中提升学生的素养，得到良好的效果，需要教师能够指导学生掌握不同构建模型的含义、具体操作流程，从而让他们在学习的过程中可以自主应用模型构建，强化生物综合能力。关于模型构建，具体的步骤和方法尤为重要，以物理模型为例，首先学生要明确构建的原型[3]。即以教材内容为基础，确定构建模型的特征，包括了模型的颜色、构成部分占据的比例等，从而在脑海中形成具体的模型轮廓。其次，要指导学生判断材料，在构建模型时可以选择正确的材料。比如在构建细胞模型时，可塑性较强的橡皮泥是最为适宜的材料，而在构建DNA分子双螺旋结构模型时，可以选择支撑性能较好的材料。紧接着要完成模型构建的执行，这个过程中要特别指导学生分清主次，先整体后部分，要留心细节，以明确的计划来分工协作完成。最后，课堂中要特别完成构建模型的展示和评价，这个过程是不可忽略的一部分。一方面通过解说，学生能够表达自己的构思过程，再一次深化对知识的理解;另一方面评价的过程也可以让学生完善自我，增加成就感，从而更好地提升生物综合素养。

（2）引导学生做好充分的准确，在针对模型构建开展分组活动

在具体的教学设计中，根据教材内容，可能需要在不同环节分别应用不同种类的模型构建，从而引导学生层层突破生物教学的重难点知识。而且现代化的教学更加强调学生能够体验学习的过程，亲自参与[4]。因此教师需要指导学生做好充分的准备，除了材料的准备，还需要进行小组协作，生生之间进行良好的沟通，以保证能够在课堂中顺利完成模型的构建。例如在“减数分裂和受精作用”的学习中，学生需要扎实掌握细胞分裂、染色体等相关的基础知识，进而需要明确本节课的重点和难点。教师需要制定完整的教学计划，层层递进来应用模型构建的方法。首先要通过多媒体播放减数分裂中染色体变化过程的视频，让学生在脑海中有具体的轮廓意识。因为精子的生成过程是一种微观且抽象的连续动态变化过程，涉及到很多繁杂的概念，而且生成过程也很复杂，学生正确理解并不容易。教师需要指导学生划分小组，分工协作准备材料，进而在小组内形成完整的一套模型构建材料，在课堂中共同完成同源染色体结构这一模型。并且在这个过程中要指导学生时刻记录流程，编写制作方法[5]。同时，要注意提出问题，让学生可以在实际操作中思考问题，活跃思维，更全面、更深入地掌握这一节课的内容。

（3）以生物教材为导向，灵活选择适宜的构建模型开展教学

教材是教学的主要方向，教师需要在应用模型构建方法的过程中，深刻理解教材，以教材为导向，在不同环节选择合理的模型进行构建。以生物相关概念的教学来说，单一地进行讲解，学生很难快速理解，而且极易混淆部分概念，但借助版图的形式来构建模型，一方面不会受限于空间、材料等条件要求，另一方面绘制模型版图不仅速度较快，而且可以去繁化简，能够很好地帮助学生理解概念以及概念之间的联系。

例如在“遗传和变异”的学习中，“变异”可以划分为“可遗传变异”和“不可遗传变异”两种，而这两种变异种类分别包含多种类型的概念[6]。讓学生快速、清晰地理解这些繁杂的概念，需要建构概念图，让各个概念之间的从属关系一目了然，而且零散的知识点通过连接整合，条理更加明晰，学生更容易掌握。此外在学习具体细胞结构、分子结构等知识时，教师可以选择物理模型构建，让学生能够通过真实的模型架构来理解生命的演变结构，以此在心中构建形象化的结构图形。例如在学习“DNA分子的结构”时，其中DNA分子的双螺旋是两条方向平行的长链盘旋组成，教师可以通过图片、视频的方式向学生演示DNA分子的双螺旋模型结构，让学生能够在脑海中初步构建模型框架。进而指导学生借助泡沫、纸片等相关材料，亲自动手操作模型的构建，然后拉伸DNA平面结构的两端，顺着相反的方向进行旋转，最后形成结构模型[7]。在这个过程中，不仅可以让学生更清晰地理解DNA分子的结构特点，在脑海中形成深刻的印象，还可以在体验物理模型构建的过程中强化动手和协作能力，可以说是提升学生生物素养的有效措施。

四、结语

高中生物学科教学中应用的模型构建方法，包括物理模型、概念模型以及数学模型，要提升学生的生物素养，教师需要指导学生明确不同种类模型的应用方法和流程，并根据学习内容选择合适的构建模型，在具体操作时，做好充分的准备，以此有效发挥模型构建的价值。

参考文献

[1]施裕红.立足高中生身心特点运用个性化教学提升学生生物素养[J].新课程导学，2014，39（34）：69-69.

[2]程炜月.高中生物学教学中数学模型的构建与应用[J].中学生物学，2018，11（23）：25-26.

[3]李园.高中生物教学中提升学生生物科学素养的策略研究[J].学周刊，2016，14（14）：158-159.

[4]王雪慧，胡兴昌.高中生物学教学提高学生人文素养的策略[J].生物学教学，2015，40（5）：8-10.

[5]佚名.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），2019，21（31）：43-44.

[6]佚名.高中生物教学中学生核心素养培养策略初探[J].中国校外教育，2019，661（35）：68-69.

[7]陈文媛.高中生物教学中提升学生生物科学素养的策略研究[J].新课程（中学），2017，10（25）：879-879.