高中生物学模型建构教学中科学思维培养的策略

万占军 卢永凯

（金塔县中学 甘肃 酒泉 735300）

前言

伴随着社会发展速度的进一步加快，科技也在持续进步，这也给生物学科的教学提出了更高的要求。众所周知，在实际进行深入研究的过程中，生物模型是最为重要的载体，而要想真正强化学生的生物知识学习能力，作为教师来说，就需要能够高质量的落实对于高中生物学模型建构的相关工作重视， 学生科学思维的培养是学生能够具备一定的生物学科学习能力的重要基础。在这样的背景之下，研究高中生物学模型建构教学中学生科学思维培养的具体策略的十分有必要，这也是促进学生整体学习效率的提升以及帮助学生为后续生物学习打好基础的重要手段。

1.依托知识体系建构模型，引导学生把握知识间联系

作为教师来说，在备课阶段就需要能够对于学生现有的基础有深入的把握，辅助学生进行相关知识体系的构建。在为学生设置学案的过程中，要能够合理的进行思考问题的设置，并且为学生提供相应的资料铺垫，使学生能够在血案的引导之下主动进行知识之间内在联系的有效探讨，使学生能够在探讨的过程中进行纵向的知识体系的构建，进而逐渐形成概念图。科学思维尊重逻辑性原则、方法论原则和历史性原则，实现对各种科学思维方法的有机整合。在高中生物学教学中对学生进行科学思维的培养，可以帮助学生更好地理解生物学知识，并在此基础上掌握生物学的本质，提高学生对知识的归纳和概括能力，有效提升学生的生物学学习能力和学习效果，有利于对学生生物素养的培养。

例如：教师在教学“光和作用的原理”这部分内容时，可以设计构建光和作用的过程模型这一学习环节。不论是光合作用的场所叶绿体，还是光反应、暗反应这些基本过程，对学习者都是微观而抽象的。怎么能科学地完成建模的同时实现思维能力的发展呢？通过分析可知，该模型的主要目的是反应光合作用的场所、基本过程、物质转化、能量转化、不同阶段的相互联系。因此，建模前，应引导学生完备知识体系，把握知识联系，引导学生完成以下问题：叶绿体的主要结构及功能？光反应过程的物质转化、能量转化？暗反应过程的物质转化、能量转化？光反应和暗反应有何联系？在梳理清楚以上问题的基础上再进行模型的建构，既有利于准确建构模型，也促进了对知识联系的把握、知识体系的完善，同时也促进了学生科学思维的发展。

因此，教师在引领学生进行生物学模型建构的过程中，就需要能够充分结合相关的知识体系，引导学生把握知识之间的联系，从整体的角度出发来看待所学习到的知识点，进而为学生完整知识体系的建构以及生物学模型的建构打下良好的基础。学生在知识学习的过程中要能够打破以往单纯的知识记忆的状态，要能够用科学的思维来对知识点进行考量，进而更好地实现学生科学思维的培养。

2.结合科学发现史，指导学生探索科学发现历程

从生物学发展的角度来进行分析，细胞膜的流动镶嵌模型、生长素的发现过程、光合作用的发现过程等都是生物学史上十分重大的发现。教师需要对生物学的发展进行分析和研究，理清生物学科的发展过程，构建系统全面的生物科学史知识体系。在此过程中，教师需要重视生物学科发展的重要节点，将其作为生物学科史的重要内容。而在针对相关知识进行教学的过程中，作为教师来说，也需要能够积极地进行教学情境的创设，多为学生提供一些背景方面的信息，通过环环相扣的问题串使学生能够身处于科学家在研究过程中所处的情境之中，从思想的角度入手去模拟以及感悟科学家的研究历程，甚至尝试扮演科学家的角色去对他们的探索历程进行感知，在感知的过程中实现高中生物学知识体系的建构，这样的教学效果往往优于教师单纯讲解的教学模式，学生对于知识的印象也更加深刻。如此，学生对于科学的本质也能有更加深刻的理解，进而对于科学研究的方法以及思路有更高的明晰度，同时还能够更好地领悟科学家在进行研究过程中严谨的科学精神以及献身科学以及为社会服务的品格，如此，使学生的核心素养能够真正得到有效提升，在充分突出学科育人价值的基础之上，达到培养学生科学思维的目标。教师需要在生物学科史中适当选取经典案例进行教学，让学生理解生物学经典案例背后的逻辑思维，有助于唤醒学生的科学思维。在此过程中，教师可以将生物学经典案例进行简化，帮助学生掌握背后的原理和本质，为学生创造科学思维的形成条件。

例如：DNA的结构的教学中，可以通过构建DNA 平面结构模型及立体结构模型来促进学习效果。但是，构建DNA结构模型绝对不是为了简单而机械的模仿。如何才能在模型构建的过程中推动学生科学思维的发展呢？我认为，充分利用教材的科学发现史，指导学生探索科学发现历程，进而指导学生构建DNA结构模型，才有利于发展学生的科学思维，更好实现教学目标。在教材的DNA结构模型的构建的科学史教学中，可以合理设置问题串，引导学生思考探索，如：DNA是几条链构成的？它具有怎样的立体结构？DNA的基本骨架是由哪些物质构成的？它们分别位于DNA的什么部位？DNA 中的碱基是如何配对的，它们分别位于DNA的什么部位？经历了以上学习过程，再去构建DNA结构的物理模型，才能在促进知识理解的同时，发展科学思维。学生在经历科学发现历程的过程中，他们对于科学研究的具体方法也能产生更加深刻的认知，久而久之，学生科学思维也能得到有效地强化。

3.利用生成资源，完善学生的思维进程

对于一节高效的课堂来说，学生和学生之间教师与学生之间往往会经历较多的思维方面的碰撞，在这一过程中，不仅学生思维的灵活度有了较大幅度的提升，而且学生的思维也往往更加发散。对此，教师在课堂教学活动的开展过程中则需要能够给予学生在学习过程中所 提出的事例或是提出的问题给予高度的关注，并且从学生的思考之中进行有效的生成资源的捕捉，使学生能够合理的使用这些生成的资源，并且对自身的思维过程进行持续不断地完善。

例如：教师在教学“细胞的基本结构”相关部分知识内容的过程中，在正式学习的节课的内容之前，很多学生对于细胞这一生物学概念就已经有了一定的认知，但是，在多数学生的头脑之中，他们往往都认为细胞是最小的生物学元素。而本节课的教学则使得学生的生物学知识得到了进一步的深化，明确了细胞与其他的物质一样都有其自身的结构，而在实际教学的过程中，尤其是在教师带领学生建构生物学模型的过程中，就有学生提出了这样一个问题：如果细胞有其自身的结构，那么，细胞这种物质也一定会有其自身的运作方法，对于生成的资源，教师在课堂上给予了高度的重视，并且结合本节课的教学内容对学生讲解了细胞每一部分结构的具体作用以及具体的工作方法。如此，不仅使得学生在学习的过程中实现了完整的有关细胞的高中生物学模型的建构，同时也使得学生在面对生物概念时候的思维进程得到了有效的完善，对于学生科学思维能力的形成有着十分积极的影响价值。

4.通过模型建构，引导学生构建生物学概念

建模实践是培养学生模型思维能力的重要途径，其能够锻炼学生的基础科学思维，促进学生对生物知识的学习和应用。基于科学思维培养下的高中生物学教学中，教师可以开展建模实践活动，促进学生科学思维的发展。从调研情况来看，多数学生在针对高中生物学知识进行学习的过程中，由于相比于初中的生物学知识来说，高中生物学知识不仅具有更高的复杂度，除此之外，知识整体也相对零散，而由于在初中阶段很多地区的学生在进行生物学习的过程中相关课程都不属于主科的范畴之内，这也会在一定程度上导致部分学生在学习中缺乏对于生物学科知识学习的足够重视，进而导致学生对于生物学知识的掌握缺乏系统性。在高中阶段的学习中，构建生物学概念的难度整体较高，使得上述问题能够得到有效解决，使学生在进行高中生物学知识学习的过程中能够逐渐形成科学思维。教师在带领学生进行高中生物学模型建构的过程中，就需要重视对学生进行引导，帮助学生进行知识结构的有效梳理，为深化高中生物学概念的理解以及构建完善的高中生物学知识体系打下良好的基础。

例如：教师在实际针对“基因”的相关知识为学生进行生物学知识模型建构的过程中，就可以在带领学生进行知识梳理的基础之上，把握基因的具体研究过程，并且对于基因的各部分结构以及功能有更加深入的把握。通过归纳以及总结的方式进行生物学模型的构建，进而使得学生能够更好的分析以及解释生物以及生态的具体现象，针对相关概念之间的关联进行梳理以及概括，构建知识之间的纵向以及横向的联系，促使学生能够在进行生物学问题解决的过程中合理的运用相关的生物原理。而在模型建构的过程中，本质上也是学生自主对于生物学概念进行建构的过程，通过这样的方式引导学生进行生物学知识的学习，相比于以往教师单纯通过口头讲解并且引导学生在解题过程中套用的方法来说，学生自主进行的生物学概念建构则能够更好的理解相关知识点的来龙去脉，对于学生完善知识体系的形成有着十分重要的价值，除此之外，这样的教学方式也能有效的促进学生科学思维的形成，促进学生生物研究以及生物学习能力的有效提升。

结语

综上所述，从教学大纲的相关要求来看，高中生物教学活动的开展过程中，模型建构教学已经成为了一个十分重要的组成部分。而从模型建构教学自身的角度来讲，其最为重要的作用就是对学生的科学思维进行培育，但是，现实教学中，很多教师对于这一问题都没有给予足够的关注。因此，充分考虑高中生物教学实际的基础之上，结合模型建构教学相关活动的开展，有意识的引入一些有利于学生科学思维发展的活动则十分有必要，这也是保证高中生物教学整体效益的重要前提条件。