基于核心素养的高中生物建模教学探索

■甘肃省高台县第一中学 吴婷婷

核心素养是指学生在学习过程中所获得的满足自身终生发展所需的必备品格和关键能力，对学生的长远发展有很重要的意义。在高中生物教学过程中，教师可以采取建模教学的手段，提高学生参与生物学习的积极性，引导学生在建模当中体会生物知识的价值和内涵，丰富学生的高中生物学习经历，从而使学生的生物核心素养得到有效的发展。以下是笔者对此的一些具体看法。

一、建模教学对学生生物核心素养发展的作用

生物核心素养是学生在生物学习过程中所获得的学习能力、学习态度、价值观的集中体现。在高中生物教学实施建模教学的手段，有助于从各个角度促进学生对生物知识的认知，有助于学生生物核心素养的发展。具体表现为：首先，模型教学能够提高学生对生物学习的兴趣。兴趣是养成学生终生学习能力的重要因素，对学生的生物核心素养发展起到不可忽视的因素，而建模教学对于学生的生物兴趣发展有着很强的促进作用，它可以将枯燥单调的生物知识变得形象、生动起来，从而让学生在生物知识构建过程中更加高效地获取目标知识，真正地实现寓教于乐，极大地激发学生的学习兴趣。其次，建模教学能够有效地提高学生的生物学习能力。通过建模教学，可以让学生亲身参与各种模型的构建活动，使学生拥有和养成使用模型构建的方法学习生物知识的良好学习态度和学习习惯，促进学生解决问题意识的发展，直接锻炼并且提高学生的生物学习能力。最后，建模教学有助于学生创造性思维的发展。模型建构是学生在班级教学的氛围下根据学到的知识进行创新与发现的过程，学生在这个过程中可以参与来并进行不断的反思、分析和修正，从而极大地丰富学生的创造性思维，培养学生的创新能力。

总之，建模教学可以有效地丰富高中生物教学的内容与形式，改变传统教学中学生的被动学习状态，使学生形成良好的生物学习意识和课堂主体意识，从而促进学生对生物知识的消化和吸收，形成对生物文化的客观理解，促进学生生物核心素养的不断发展。

二、基于核心素养的高中生物建模教学实施策略

（一）情景创设——渗透模型意识

在高中生物教学过程中，教师应充分利用各种教学手段和方法，构建灵活生动的教学情景，引导学生对情景中的事实、现象等进行分析，从而引出教学的内容，这会让学生产生探究的欲望，获得良好的身临其境的感受，还能激活学生的思维。

比如，教学“细胞膜——系统的边界”这一节内容，我使用了问题情境构建和游戏情景构建两种方法，引导学生逐渐形成良好的模型问题意识。首先向学生提出问题：“我们已经知道了细胞是组成生命体的基本单位了，那么作为细胞的组成部分，细胞膜的主要成分是什么？怎样才可以获得细胞膜？细胞膜都具有哪些功能？”在提出了问题之后，我再通过游戏的方式去引导学生进行思考。游戏的类型是角色扮演类型，学生需要将自己代入到实验人员的角色中，利用游戏给出的资料去对人口腔上皮细胞、蛙红细胞等进行操作，并在限定的时间内选择合适的实验工具，进行细胞膜的获取，并且按照自己对细胞膜的理解去选择组成细胞膜的成分……这个游戏充满了探究性，学生可以从中中逐渐总结出细胞膜的相关知识，这培养了学生提出猜想的能力，并能够有效地引起学生对生物学习的兴趣，让学生自然而然了解细胞膜的相关知识，并且对细胞的模型产生浓厚的探索兴趣，为建模教学的顺利展开奠定良好的基础。因此，教师要积极开发各种途径的情景构建资源，引导学生带着兴趣参与到生物建模学习中来，感受模型构建的乐趣与其中获得的成就感。

（二）建模准备——设计建模方案

在新课程改革的环境下，高中生物教师要积极转变教学思想观念，注重增强学生的创造意识和参与意识，使学生自主参与，让学生形成良好的创造性思维，积极主动地进行创造和探索，能够掌握生物建模的有效方法。教师要积极组织学生展开建模活动，并且鼓励学生自主地设计建模方案，让学生可以借助对生物知识的理解去自主地探究。

比如，教学“能量之源——光和光合作用”这一节内容，我按照组内异质的基本原则，将学生分成了几个小组，要求学生结合自己学到的知识，设计出一份符合科学规律的概念模型建立方案。结合光合作用这一节知识的特征，学生设计出了以下的方案：理清楚光合作用的显著特征、变化规律，并且结合自己对于生物知识的认识，对光合作用这一反应进行简单的归类，为模型的正确建立奠定扎实的知识基础；根据对光合作用知识的了解，在忽略次要细节的基础上，突出光合作用的显著特征，根据自己的生物学习经验，画出简单的光合作用草图；在草图上添加必要的符号，并且使用简单的文字进行注释，从而使建立的简单模型更加清晰；最后对草图进行完善和修饰，建立出完整的概念模型。

（三）模型建立——养成建模方法

在高中生物建模教学的过程中，教师有必要让学生亲身经历模型建立的一整个过程，并且让学生对模型进行讨论，因为这样能够加深学生对所学知识的记忆、理解和应用，使学生掌握建模的有效方法。在学生具备了充分的理论基础之后，教师可以引导学生亲自展开物质模型的构建等实践活动，在活动中让学生尝试模型的应用方法，使学生的思维发生过渡。

比如，教学“DNA分子的结构”这一节内容，我让学生在充分参考教材上知识的基础上设计了相关的物理模型构建方案，并让其将在生活中搜集可以用来制作模型的物品拿到课堂上与小组成员一起完成模型的构建。在这次活动中，学生充分地发挥了自身的聪明才智，利用瓶盖、纸张、剪刀、透明纸带、记号笔等物品设计出各种DNA分子模型，在学生制作出了实物模型之后，我还让学生针对模型的结构去进行思考：DNA只含有四种脱氧核苷酸，那么DNA是怎样来储存足够多的遗传物质信息的？DNA分子是怎样进行稳定地遗传的？从而让学生根据自主制作出的DNA分子的结构特点，进一步了解生物知识，体会生物模型的使用方法。

（四）检测评价——完善建模经历

很多科学结论的形成都是经过反复的评价才得出的，因此对生物模型的检测与评价，可以更好地调整模型的设计方案，使学生的学习更具有正确性。因此，高中生物教师要积极引导学生对建立好的模型进行评价，通过完善的评价机制来及时地发现问题。

比如，教学“DNA分子的结构”这一节内容，在学生兴高采烈地设计并且制作出了模型之后，我马上向学生提出问题：我们的活动真的到此就结束了吗？并且给学生讲述了生物流动镶嵌模型完善的科学故事——生动流动镶嵌模型一开始是由欧文顿提出的，他认为细胞膜是由脂质构成的，之后两位荷兰学家又提出了组成细胞膜的脂质分子必然是连续的两层的理论，后来生物学家们对细胞膜仍探索着，直到现在的流动镶嵌模型的建立探索才结束。在讲完了故事之后，我又问学生：“如果我们一味地相信已有的科学成果，还会有我们现在学到的这些科学知识吗？”以此问题引起学生的反思，让学生认识到大胆质疑的重要性。之后，我又给学生讲述了一些DNA分子的最新研究进展，扩展学生的视野，让学生尝试再次认识设计出的模型，并使其从中提出问题，让学生的理解更加充分，形成完善的建模经历。

三、结语

本文针对基于核心素养的高中生物建模教学展开了一番探索。在新课程改革的环境下，建模教学被放在了科学教育的重要地位上，给高中生物教学也带来了巨大的影响。面对学生学科核心素养的实际成长需求，高中生物教师要积极贯彻新课程改革的教育观念，了解建模教学对学生生物核心素养发展的作用，从而设计出有效的建模教学实施策略，帮助学生在建模中掌握生物知识的内涵，体会解决生物实际问题的乐趣，从而落实新课程改革的教学目标，真正地提升高中生物教学的质量，促使学生成长为满足社会发展需求的综合型人才。

注：本文为甘肃省教育科学“十三五”规划2019年度课题“应用模型教学落实生物学科素养的实践研究”（项目编号：GS[2019]GHB0854）的研究成果。