挖掘教材的模型资源，提升学生的科学思维

沈益明 欧阳荣金 陈秋香

摘要：阐述了在教学过程中教师要充分挖掘教材的模型资源，有目的的渗透建模思维。通过课堂教学、书面作业建构模型、课后实物建模等多种方法，为模型建构搭建平台，帮助学生理解重要概念，发展学生科学思维品质。

关键词：模型 科学思维 血管 生物学教材

中图分类号：G633.91 文献标志码：B

科学思维作为生物学核心素养的主要内容，是形成生命观念的重要途径，也是科学探究的重要组成部分。形成生物学概念一般需要进行分析、比较、归纳、演绎、综合、抽象和概括等科学思维的过程和方法。科学思维既重视概念形成的结果，也关注概念的形成过程，因此，发展学生科学思维的能力和品质是生物学教学的重要目标之一。模型建构是在师生、生生互动协作中完成的，能有效地培养学生的问题意识和探究意识。模型建构需要教师挖掘教材的模型资源，有目的地渗透建模思维，通过模型教学、书面作业完成模型、课后实物建模等方式方法，为模型建构搭建平台。学生在教师的引领下认真思考、积极探究，分析、比较、理解、完善模型，认识模型在实际的学习、生产和生活中的作用，发展科学思维。

“血流的管道——血管”是人教版七年级下册第四单元第四章第二节的教学内容。在本节课的教学过程，教师通过课堂教学、书面作业、课后实物操作等环节挖掘模型资源，能有效地提升学生的科学思维。

1课堂教学建模，学习概念，提升科学思维

苏霍姆林斯基认为：“讓学生体验到一种自己在亲自参与掌握知识的情景，乃是唤起青少年特有的对知识的兴趣的重要条件。”课堂教学的关键是让学生积极主动地参与到学习活动中去。教师要善于创设情景，挖掘教材中学生可动“手”的模型资源，采用学生直接动“手”操作进行课堂教学，是学生积极主动地参与到学习活动的有效途径。学生的手、眼、口、脑等多种感官一起参与课堂的学习过程，必能激起学生主动参与的欲望。这样，学生在动中学，在学中动，人人都动“手”操作实践，在思考中完成学习，学生的科学思维能力得到提升，学生真正成为课堂的主人。

课堂学习动脉、静脉、毛细血管的过程中，教师可以指导学生摆出如图1所示的“手势”，规定“血流”的方向：由下面一只手“流向”上面一只手，让学生思考、分析、比较“双手”组合图与三种血管关系的相似性。如此，学生对动脉、静脉、毛细血管之间的关系必能随“手”可得。

学生用自己的“手”来表征学习的生物学概念。这种简单类比模型能激发学生的学习兴趣，学生在观察、比较、分析模型的过程中，找到模型——“手”与概念的共性。这些直观、形象、生动、学生亲“手”参与的模型，有利于培养学生学会主动思考，在思考中去质疑，在质疑中走向深度学习，深化重要概念及之间关系的理解，学生的科学思维能力也自然得到提升。

2书面作业建模，巩固概念，提升科学思维

科学模型是对概念的简化、优化，是对已有的认识进行去伪存真、去粗存精建立起来的。建立模型的过程是对原有概念的分析、比较、归纳、演绎、综合、抽象和概括。以图画形式构建物理模型在生物学教学过程中被经常应用。学习后，教师以作业的形式，布置学生用图画形式构建相应的模型。通过画图构建模型，学生尝试用简单的图形理解抽象的生物学知识，不断地探索思考，使用模型方法将研究对象内化为认知图式，实现认知水平的提升。

学习了“血管”后，教师可以布置作业：根据血流方向，画出动脉、毛细血管、静脉和心脏的关系。学生完成的模型可能有多种方式，图2是学生完成的一个模型。该模型能很好地表达动脉、毛细血管、静脉的概念，也为下一节课学习血液循环打好基础。完成作业建构模型的过程，学生根据课堂的学习，通过自己的构思完成模型建构过程，分析概念的内涵、比较概念的差别，归纳概念的关系，会较大地提升科学思维。

3课后实物建模，应用概念，提升科学思维

实物模型的建构对材料用具、具体制作有一定的要求，在生物教学中运用有局限性。构建模型有利于学生理解和掌握知识，也使学生学会从具体的生物学现象中揭示出本质和规律。建构实物模型是学生对模型建构原理的理解和具体操作过程的大检阅，需要广大教师在教学过程中引导，不断向学生渗透模型建构思想，逐步培养学生运用模型建构的方法解决生物学问题的能力。

学生独立或合作构建实物模型，教师提供模型展示和评比的平台，同学指出模型的优缺点。学生在交流的过程中，分析、比较、理解、完善模型，进一步实现了学习的合作与共享，提升了科学思维。

图3是学生利用废旧电线制作的3种血管关系的模型。模型中，①是黑色电线绝缘皮，②是白色电线绝缘皮，③是细铜丝。血流方向是①一③一②，那么①、②、③分别代表动脉、静脉、毛细血管。通过交流，有学生指出模型的不足：毛细血管是中空，细铜丝是实心的。如何完善该模型？讨论后，学生提出了用若干中空小的电线绝缘皮代替细铜丝，小的电线绝缘皮两端插入大的电线绝缘皮（图4）。

学生继续讨论，有学生指出图4所示的模型的不足之处：动脉或静脉并不是若干毛细血管独立汇总而成的。要完善这点不足，学生目前无法完成。学生在制作、质疑、完善、再质疑……的过程中，不断地加深了对概念的理解，科学思维得到了提升。

模型教学方法多种多样，提升学生的科学思维方法也是多种多样。模型建构可以帮助学生理解概念的本质，可以帮助学生体会科学探究过程，可以培养学生的科学思维。教师充分挖掘教材中的模型资源，有目的地渗透建模思维，提供模型交流的平台。在“血流的管道——血管”一节的教学过程中，教师挖掘了手模型、图模型、物模型。通过三者在三个阶段的综合利用，学生能更好地理解重要概念，并提升了科学思维。