高中生物学教学中模型建构法的有效应用

山东省淄博第一中学 李 佳

模型建构是个体思维与行为相统一的过程和结果。因为它有助于学生获取、拓展和深化生物学知识和能力，所以成为生物学教学中常用的方法。那么，模型建构法究竟有何作用？如何应用模型建构法进行生物学教学呢？

一、模型建构法在高中生物学教学中的应用价值

模型是人们本着某种特定目的，对认知对象进行简化、概括性的描述，或者在假设条件下，通过物质或思维的形式再现原型客体的结构特性、功能和关系的类似物。模型可以是定性的，也可以是定量的；可以是形象的，也可以是抽象的。模型的种类也非常多，可以是物理模型，也可以是概念模型和数学模型。模型建构指根据相似原理，通过模拟方法和载体所制成的研究对象的模型。模型建构为学生动手参与、分析和探究提供了机会，可以让课堂教学动起来，变得更有活力。用模型代替研究对象，分析二者之间的联系，可以丰富学生的创新思维，培养学生的创新意识和创新能力。

生物学是高中理科课程体系中的重要学科。随着现代生物学技术的发展，生物学教学的地位不断提升，而培养更多的生物学人才，成为整个社会的需求。但是，高中生物学知识体系复杂而庞大，概念、原则、方法占据了一定的比例，许多知识都非常难记难懂，仅仅通过“填鸭式”教学，根本无法完成生物学教学任务，培养学生的核心素养。教师只有另辟蹊径，借助模型建构和推理，才能让学生真正理解其规律、原理和意义。为此，普通高中生物学学科核心素养特别指出：要加强调模型与建模，倡导学生利用“建模与模型”的思想解决实际问题，提升生物学学科核心素养。在核心素养视域下，近几年的高中生物学考试越来越侧重考查学生的分析、运用以及建构各类模型的能力。所以，在高中生物学教学中，教师要结合生物学教学内容和特点，充分利用模拟实验、模型建构等培养学生的动手能力和创新能力，以加深对生物学知识的理解和记忆，让学生真正掌握必须的生物学知识、理论和技能。

二、高中生物学教学中模型建构法的应用途径

（一）借助概念模型，讲述概念知识

生物学是以自然生命运动规律为主的学科。生物的生命、成长和运动现象非常复杂，概念是学生学习生物学的基础。过去的高中生物学教学中，在概念的分析和讲解上，不少教师都习惯照本宣科，概念教学高度模式化、理论化。在这种情境下，学生对概念的理解非常机械，他们只能通过死记硬背、反复记忆一些概念，但是由于不理解概念的内涵和意义，即便学生能对概念原理倒背如流，概念的遗忘率也很高，不少学生也无法将知识转化应用到问题中，生物学概念学习长期处于低效状态。借助概念模型诠释概念的内容、本质和特点，可以加深学生的记忆，培养学生的动手能力和知识应用能力。所以，在高中生物学教学中，教师可以借助概念模型讲解生物学概念和相关知识，帮助学生完善知识体系。例如，在学习“蛋白质”的概念时，教师可以在概念图解的基础上，建构相关的蛋白质概念图模型，借助蛋白质概念模型讲述概念，为学生了解概念提供感性而直观的材料，让学生理解这个具有独立性质的生物学概念。然后教师再结合相关的概念模型，讲解“蛋白质”这一章节与蛋白质的概念有从属关系的生物学概念，引导学生认识和把握知识之间的结构和联系。同样，在讲述氨基酸的结构特点时，教师可以本着“厘清完全等同关系的生物学概念”的目的，出示不同种类氨基酸的结构简式和蛋白质的概念模型图，让学生辨认不同类型的氨基酸的氨基、羧基和R基，弄清楚决定氨基酸特性的物质和原理。这样借助概念模型讲述新知识和新概念，深化学生对知识和概念的认识和理解，为学生深入学习打好基础。

（二）建构物理模型，学习抽象知识

高中阶段，是中学生物学教学的高级阶段。与相对具体、简单的初中生物学教学相比，高中生物学知识复杂且抽象，仅仅通过简单的识记是无法完全掌握知识的，因此，教师在教学中要侧重培养学生的理解推理能力。尤其是在学习更多的专业术语、生物学专业知识后，学生只有养成用有效的方法理解、思考知识的习惯，经常对知识进行整理和分析，才能系统掌握所学知识。模型建构是一种可以将抽象的生物学知识活化的学习方法。在高中生物学教学中，教师可以借助带领、引导学生建构物理模型，帮助学生学习抽象的生物学知识，增强教学的直观性，提高学生的学习效率。例如，在学习“细胞核”时，在课堂教学中，教师要适当压缩理论知识讲解的时间，可以给学生布置一项课外作业：让学生自己去查找资料，尝试利用可用的材料建构细胞核－系统的控制中心物理模型，体会建构真核细胞的三维结构模型的过程，通过模型建构学习和梳理相关的知识，掌握抽象的知识。在课外学习中，学生可能会通过网络查找资料，借助动画软件建构细胞核的三维动画模型。有的学生可能会借助不同颜色的橡皮泥，建构细胞核的物理模型。在这个过程中，原本抽象的知识变得更加直观、生动，学生不论是观察还是学习，都有了直接的对象，他们也会因此而有更多的收获。

（三）通过模型建构，激发学习热情

虽说生物学是自然科学发展的基础，但是在高中生物学教学中，不少学生对生物学学习都不感兴趣。学生对生物学学习不感兴趣，是由多种原因造成的。其中两个主要原因是：①高中阶段，学生的学习压力非常大，而在不少学生看来，生物学只是一门“副科”，而且生物学知识非常复杂，所以不少学生对生物学学习不上心，加上成绩提升困难，一些学生还对生物学产生了畏惧心理。②教师教学方法单一，不少教师在生物学教学中采用的都是传统教学方法，课堂氛围枯燥无趣。在生物学教学中，借助模型建构为学生提供动手的兴趣，可以活跃课堂气氛，激发学生的学习兴趣。所以，将模型建构巧妙应用课堂教学中，有利于激发学生的求知欲，锻炼学生的动手能力。例如，在讲述“细胞器”和“系统内分工与合作”的知识时，教师要适当压缩课堂讲解时间，先借助多媒体展示细胞构造模型，让学生对细胞的各个部位和主要功能有所了解。然后，教师预留时间让学生以小组为单位利用泡沫、塑料、线绳、细铁丝、大头针等，制作真核细胞的结构模型。在建构细胞的结构模型时，教师要让各小组组长发挥带头作用，制订小组合作学习计划，确定具体分工和实施过程，并启发学生用不同的颜色区分不同的细胞结构，鼓励和肯定学生的表现。这样可以激发学生的兴趣，有助于学生有效掌握知识。

（四）借助模型建构，提高教学效率

课堂教学效率的提升，是每一个教师都非常关注的问题。在新课改背景下，传统的教学模式暴露出了各种问题，已经无法满足教学目标需要。模型建构不仅可以将抽象的知识具体化，提高教学的直观性和感染力，还可以用来描述一些生物学现象，梳理零碎和复杂的生物学知识，使生物学教学变得更加系统和简明、高效和实用。因此，在高中生物学教学中，教师讲述难以理解和容易混淆的内容时，都可以将教学与模型建构结合起来，让教学变得更加容易接受，提高课堂教学效率。例如，在讲述“种群数量的变化”这个问题时，根据教材所述内容“建构种群增长模型”，教师可以通过原型示范和具体指导，让学生根据已有条件尝试建构数学模型，以培养学生的模仿技能。如学生以教材为依据，根据教师给出的条件或者已有条件完成课本的表格，在课本的坐标图上标上数据，用平滑的曲线将数据连接起来，得到种群增长曲线，进而了解种群的数量变化之间的逻辑关系。这样可以激活学生的思维，提高课堂教学效率。

三、结语

综上所述，模型建构的正确运用，可以激发学生学习的主动性，提高生物学教学效率。所以，在高中生物学教学中，教师要借助模型建构打造高效课堂，培养学生的创新思维和探究能力，促使学生通过模型建构操作和应用提高综合素养。