模型构建在高中生物自主性学习中的应用策略探究

摘 要： 新课程改革强调，教学过程要充分关注对学生学习自主性与独立性的培养。教学不应该只是一个向学生单纯传授知识的过程，应该引导学生主动参与到对知识的探索活动当中，以促进学生综合能力的发展。生物科学属于高中阶段的重点学科之一，知识内容较为繁杂，需要生物教师优化教学方法，完善教学模型的构建，使学生在自主学习过程中真正做到对所学内容的有效识记与理解。文章主要分析了模型构建在高中生物自主性学习中的应用。

关键词： 高中生物;自主性学习;模型构建

一、 引言

生物学属于一门基础性的自然科学，主要研究生命现象以及生命活动规律。高中生物课程的开设，能为学生大学阶段农业科学、环境科学、医药科学等相关学科的学习奠定良好的基础，其重要性不言而喻。而在高中生物教学中，只有利用模型构建等教学方法，充分激发学生的学习主动性，实现自主性学习，才能获得更好的教学效果。

二、 生物模型的主要类型

（一）物质模型

①天然模型。将天然存在的事物当作科学模型，其作用主要包括：一方面，部分生物具备人类没有的器官或功能，为人类形成启示作用，让人们想到对其功能的模仿，为人类的一些工程或者产品提供服务。比如，飞机的设计雏形为鸟类。另一方面，部分生物有和人类相似的一些器官与功能，所以在研究人体的过程中，可以将其作为科学模型加以研究，也就是利用生物模型提高對人体的认识;②人工模型。也就是人为制造出的科学模型，比如人体器官、血液循环等实物模型，高中生物中较为典型的包括生命起源研究装置等。

（二）思维模型

①概念模型。针对研究客体所形成的科学抽象，因此也将其称为抽象模型。比如各种细胞、分子的模式图等，DNA复制、转录以及翻译示意图，生物膜系统图解等。其主要特征在于图示较为直观化和模式化，不仅能够揭示事物特征和本质，而且十分直观、形象，属于创造性思维的结果;②数学模型。针对所研究问题进行数学化抽象处理，也就是通过数学符号或语言对问题进行表述。比如生物种群增长“J”型曲线等。数学模型的实质是对实际问题的数学化，在问题和数学结构间建立起相互对应的关系，以利于分析。数学模型一般通过数学关系式进行表示，同时辅以表格或曲线图等。比如酶促反应的反应速率、孟德尔杂交实验中的9∶3∶3∶1等;③理论模型。针对某一问题，在积累足够多科学事实之后，进行系统分析，继而提出总结性的基本概念，主要表现为科学假说。比如细胞膜流动镶嵌模型学说、生物进化论以及细胞衰老假说等。

三、 以模型构建法促进高中生物自主学习的主要策略

（一）以生活化问题情境辅助模型构建

随着教育改革的推进，广大教育工作者愈加关注学生在学习活动中的主体地位。学生在学习生物知识的过程中，内在动力能够促进其主动参与，因此生物教师要重视对学生学习兴趣和求知欲的激发，为学生创设合理的问题情境，使其主动投入到学习活动当中。如此一来，不仅能够提升学生的学习效率，而且有助于对其创新精神和创造思维的培养。生物学科主要研究生命现象与生命活动规律，而人类自身作为地球生物体的一种，在课堂上对问题情境的创设具有其特有的优势。在已知生活当中生命活动及生命现象相应问题情境之下，能够引发学生的认知冲突，激发思维活动，使生物知识与现实生活形成良好的关联度。将具有生活化特征的现实问题当成线索展开教学活动，继而实现对模型的构建，促进问题的解决，以生物学知识解释现实生活中的生物现象，强化学生对所学内容的理解。比如在“染色体变异”内容的教学中，草莓是我们生活中常见的水果，以四倍体草莓为背景进行教学引入。通过对比和分析，学生将产生疑问：跟正常的草莓相比，为何这一草莓品种可以长这么大，而且营养物质的含量更加丰富呢？以问题研究的方式导入遗传物质内容，而教师则要引导学生利用小组合作的方式对染色体组的生物模型进行构建，促进学生对问题的解决，强化对染色体变异内容的了解。在本节内容学习过后，教师可以要求学生利用染色体组合多倍体的相关概念解释生活中的一些生物现象，充分体验生物知识的价值。又如在“酶的特性”一课中，教学过程主要是利用演示实验或者学生分组实验探究使学生了解本课知识内容，并利用图表与简单文字叙述对酶的三个特征进行讲解。这样一来，虽然使学生对本课内容形成一定理解与记忆，但很难实现对酶有关实验设计模型的充分掌握。因此，教师应该在课程开始之前对学生进行引导，让他们回家开展实践活动：在不同条件下（温度：冷水、温水以及热水，水质：自来水和井水），自己动手洗一条毛巾，并记录下自己洗毛巾过程中哪种情况下产生的泡沫最多，清洗得最干净，并在课堂上与同学之间进行交流。此种生活化情境和学生的日常生活密切相关，通过学生的亲身参与，更好激发其学习兴趣。

（二）结合概念模型迁移促进核心素养发展

所谓概念模型，指的是利用文字表述对事物本质特征模型进行抽象与概括。以教材中的生物概念为基础，在全新情境当中促成模型的迁移，能够协助学生在新条件与新环境之下，优化问题解决方式，使陌生问题转化为一些熟悉的内容，促进学生问题分析与解决能力的发展。

【例1】   细胞周期主要包括分裂间期（分成G1期、S期以及G2期）与分裂期（M期）。如下图所示，某动物（其体细胞染色体数是12）的肠上皮细胞相应细胞周期各个阶段时长与DNA含量。如果向细胞培养液当中添加过量胸苷，处在S期的细胞将会立即被抑制，其他时期细胞不会受到影响。在加入胸苷大约      小时后，细胞将都停留于S期。

解析： 连续性属于细胞周期的一种本质性特征，不过题干中所给出的坐标轴并未直观呈现此特征，生物教材中有关细胞周期的内容设置上，利用扇形图概念模型充分体现了这一信息。因此，可以利用细胞周期概念模型展开知识迁移，把题干当中的坐标转化为已知的扇形图概念模型（如图2所示），协助学生缕清题干信息。在S期之后的G2期，细胞能够连续分裂，而因为处在S期的细胞都会受到抑制，因此G2期细胞在进入到下次分裂S期的时候，全部细胞都将停留于S期，以此来计算时长：2.2+1.8+3.4=7.4。

（三）融合数学模型强化计算能力

生物学科属于一门自然科学，具有逻辑性与实证性的特点，具有良好说服力数据的获取能促进学生解题能力的培养。在生物学习中对数学模型的应用，结合具体情境对数学规律进行抽取，通过具体的图表或者公式进行表达。在生物教师的有效引导之下，学生能够通过对数学模型的构建，透过现象分析生物问题的本质。此外，对生物和数学的有机融合，能使学生在解决问题的过程中更加严谨，促进理性思维方式的发展。比如在“遗传规律、伴性遗传”内容的复习课中，教师要引导学生结合数学模型思想，依据文字叙述、表格或者柱形图所给出的信息，对表现型和基因型进行推导，计算某种表现型或者基因型占据的比例，针对实验设计和实验结果进行预测分析，充分利用分离定律与9∶3∶3∶1解答分离比相关问题。

四、 结束语

总而言之，在高中生物教学中，对学生自主学习能力的培养具有非常重要的意义，要充分体现模型建构思维，使学生在脑海中形成更为完善的生物知识体系。作为一名高中生物教师，要在日常教学中积极探索，对国内外其他教育工作者的先进工作经验加以借鉴，继而与自身所处教学实际相结合，创建出一套更加符合学生学情的生物模型构建体系，在实现自我价值的同时，为国家教育事业的发展注入源源不断的活力。

参考文献：

[1]李涛.浅谈高中生物模型构建教学的实践[J].课程教育研究，2018（22）：166-167.

[2]傅祥睿.高中生物学习中知识模型的构建分析[J].中外企业家，2018（15）：152.

作者简介：

刘晓玲，广西壮族自治区北海市，广西北海市北海中学。