模型构建在高中生物教学中的运用

王春晴

【摘  要】进入到高中阶段，学生所需要学习的科目相对较多，且知识点具有一定难度，这就无形中为学生带来一定的学习压力。生物学作为高中的重要科目之一，为优化教学效果，帮助学生在有限课堂时间内尽可能多地掌握知识，强化自身的知识理解与知识应用能力，形成学科核心素养，需要教师引入多样化教学方法，运用模型构建辅助学生直观性学习，以收获理想化的教学成效。本文首先分析新教材背景下模型构建在高中生物教学中的运用作用，其次从几个方面深入说明并探讨模型构建的教学运用策略，以供参考。

【关键词】新教材;高中生物;模型构建

模型属于简化、概括形式的描述，但是此种描述分别有定性与定量两种。部分模型需要依托实物、其他形象化手段来实现，而部分模型则是强调通过抽象形式来表达。在新课程改革进程中，生物课堂对生命规律的阐述已经不再局限于语言，而且考虑到生物学知识的复杂性，为实现既定教学目标，很多教师开始尝试运用模型构建法来实施教学，并且在实际应用中，该方法的作用愈加突出。不仅有效解决了生物教学中的理解困难、教学形式单一的问题，同时也让学生感受到生物世界的奇妙之处，调动学生积极学习生物的内在动力。

一、新教材背景下模型构建在高中生物教学中的运用作用

（一）提高学习积极性

高中阶段的生物知识已经具备一定难度，且知识内容具有抽象性特点，学生在进行理论知识学习时，通常需要通过记忆知识定义进行学习，但是此种学习方式相对枯燥，长此以往极其容易弱化学生的生物学习兴趣。为切实转变这一现状，教师可引入模型构建法，将教材中的理论知识生动立体地呈现给学生，辅助学生在理解生物概念与知识重难点的基础上，掌握知识应用方式。而且模型构建法有助于营造良好的课堂氛围，有效调动学生知识探究的欲望。以《细胞器——系统内的分工合作》教學为例，教师可在课堂中为学生展示细胞构造模型，让学生直观看到细胞中的各个部位，然后结合教材及对细胞构造展开深入探究，突出模型构建法在生物课堂中的应用效能。

在课后，教师可继续为学生布置实践性作业任务，鼓励学生应用线绳、铁丝、木板、大头针、泡沫板等材料，分组合作制作真核细胞的三维结构模型，同时为了方便观察，教师可建议学生用不同颜色对细胞结构进行区分，使之各部位结构特点更加突出，让学生真实感受模型构建的操作过程以及观察过程。进入到正式操作之前，教师要让小组成员自主分工，确定模型制作的操作过程，并让学生就制作完成的模型展开探究性学习，以达到知识巩固的目的。

（二）深化对生物学概念的理解

生物学概念属于生物课程中最为基础的知识内容，是学生进行理性判断与客观推理的重要依据。高中阶段的生物教学，既有理论性知识，也不乏实验性知识，所涉及到的概念都要求学生一字不落地记忆在脑海中，但是由于概念较为抽象，因此需要学生掌握其中的记忆技巧。

如果可以将生物学概念转化为关键词、箭头连接的形式，必然可以让生物学概念更加直观具体、简单易懂，让学生借助此图像便可了解到事物基本特征。有氧呼吸过程、中心法则、体温调节、光合作用过程等均可用图解来表现，通过模型构建与生物教学的有机结合，促使学生对生物学概念建立深刻理解，并学会用语言正确表述，充分锻炼学生归纳与概括能力，形成科学思维的习惯。以《细胞的基本结构》教学为例，教师可带领学生利用概念模型总结归纳细胞结构相关知识点，进而形成一个完整的知识网络。由于学生亲身参与到概念模型的构建中，所以对于单层膜细胞器、双层膜细胞器、无膜细胞器等易错知识点的形成清晰理解，了解它们的异同，这也就避免后续知识应用时出现混淆。

（三）提高课堂教学效率

生物学科知识并非是独立存在的，与其他学科之间存在密切联系，教师仅应用传统方法进行授课，必然无法满足当前的教学与学习需求。对此，教师可将生物知识与数学知识联系起来，通过构建数学模型，来形象描述生物学现象。数学模型适用于一个系统的描述及性质的描述，曲线图、数学方程式均是数学模型的表现形式，将其应用到高中生物教学中，可以将抽象问题具体化，在一定程度上降低理解难度，增加解题准确率，是解决生物学科中包含的数学问题的关键方式。通常情况下，生物学科中关于描述、解释、预测种群数量变化等知识内容，都可以将其转化为数学模型。以《种群的数量变化》教学为例，在探究“种群数量如何变化”这一问题时，教师可为学生提供已知条件“细菌每20分钟分裂一次”，让学生结合条件补充教材中的表格，并且在坐标图中标注出数据结果，用曲线将各个点连接起来。经过自主填表绘图后，学生得出“J”型的增长曲线，进而了解到细菌数量的增长趋势。曲线图与数学方程式相对比，其优势是简洁、明了，所以说数学模型的应用有助于简化生物知识点的理解难度，让学生以喜闻乐见的方式进行学习，使生物课堂教学效率得到显著提升。

二、新教材背景下模型构建在高中生物教学中的运用策略

（一）构建静态模型

教师在开展生物学教学的过程中，如果仅仅是要求学生机械化记忆染色体、胰岛素、光合作用等概念性知识点，必然会降低课堂的生动性，甚至弱化学生的生物学习兴趣。常言道，兴趣是最好的老师。教师在组织教学时，可鼓励学生自主制作静态模型，促使学生借助模型制作的这一过程，深刻理解知识重难点，并掌握生物知识之间的内在规律。以“蛋白质”知识点教学为例，为辅助学生理解概念，教师可出示鸡蛋、豆浆、牛奶等食物图片，然后引导学生思考：“为什么人体每天都要保证蛋白质的摄入？”学生在思考问题时注意力也会高度集中，这时教师便可基于学生的回答，为其出示蛋白质元素分析图，在此基础上鼓励学生小组合作，共同分析氨基酸结构特点以及识别方法，并为其提供氨基酸结构的卡片，要求学生参照教材，利用手中卡片材料，制作蛋白质实物静态模型，最后每组安排一名代表介绍模型制作原理以及蛋白质形成过程。待完成上述步骤后，正式导入新知识，展开深入教学，这样既能有效改善以往固化刻板的教学现状，而且便于加深学生对知识的印象，使生物课堂教学效率大大提升，并显著激活学生对生物学科的喜爱度，促使其自主学习与探究意识得到增强，持续优化生物教学的实效性。

（二）制作动态模型

教师在组织生物教学时，为有效调动学生的主观能动性，彰显学生在课堂学习中的主体地位，要引导学生掌握模型的制作技巧，增进学生对生物学原理的认知。需要教师注意的是，教师要尽量减少指示性语言的应用，适当引入教学问题，以更好地启发学生思考，使学生积极主动投入到动态模型制作中。以“渗透现象”教学为例，教师需要在课前提前为学生准备好制作材料，比如玻璃纸、漏斗等，然后指导学生将漏斗外部用玻璃紙密封好，再向内缓慢滴入蔗糖溶液，最后把漏斗放在盛满清水的透明杯内，让学生留心观察漏斗中产生的变化现象。学生经过观察后发现，蔗糖溶液的液体表面在缓缓升高，经过对这一现象的总结分析后得出“蔗糖溶液渗透压要比清水更大”，进而了解到溶剂从稀溶液侧透过膜流到浓溶液侧的现象便是渗透现象。经过本次模型构建式教学实践可以明显了解到，虽然生物知识抽象晦涩、涉及范围广，但是应用模型构建法实施教学，却可以将抽象知识转化为直观形象的形式，使学生获得验证并巩固知识。

（三）构建虚拟模型

为提高模型应用效能，教师在讲解知识重难点时，可尝试借助多媒体教学设备辅助模型构建式教学，而且此种方式也是学生所喜闻乐见的。具体到教学实践中，教师可将虚拟模型转化为课件形式或者动画形式，以“细胞的生活环境”教学为例，为加深学生对本节课的知识印象，教师可借助课件向学生演示“血细胞生活在血浆”以及“组织液的形成与回流”的虚拟模型，让学生直接通过模型观察去了解血浆、血清等概念性知识。在此基础上，继续以幻灯片的形式为学生演示血液循环系统、呼吸系统、消化系统等模型，助力学生在直观形式下轻松掌握气体交换、营养物质转化的过程。最后，通过动画形式模拟演绎生物内环境与外环境进行物质交换的过程。用多媒体教学给学生构筑一个虚拟现实，使学生对生物知识建立充分的感性认知。生物学科知识之间具有内在关联性，实施模型建构式生物教学，一方面可以辅助学生将新知识与旧知识串联起来，逐步构建起属于学生自己的知识体系，另一方面也能提高学生对生物知识点的记忆效果。

（四）观察实物模型

发展学生模型构建思维，是优化生物教学成效的有效方式。教师在实际授课阶段，应着重带领学生对实物模型展开观察与探究，让学生在这一过程中充分发挥主观能动性，促使学生在自主构建模型、观察模型、讨论模型中充分锻炼自身的模型构建水平，为生物学知识的灵活应用奠定基础。以“染色体的变化过程”知识点教学为例，为让学生充分发挥主体性，教师可要求学生按照小组制作染色体实物模型、摆出染色体行为。然后，为学生留出5～8分钟观察思考时间，让学生自由谈一谈染色体行为的具体依据，并每组安排一名学生借助模型演示本组分析结论。此种模式的教学过程，可以有效提高全体学生对课堂教学活动的参与程度，促使学生通过染色体相关模型的构建掌握到生物知识的内涵。由此可见，构建模型可以让学生在生物学知识学习中做到触类旁通，在有限课堂时间内将知识重点、难点内化于心，持续提高课堂教学效率。

三、结束语

综上所述，模型构建强调学生的主体性，将其应用到高中生物教学环节，有助于促进学生学科能力与学科核心素养的提升。因此，教师在组织教学阶段，需要带领学生对多种模型展开深入观察探究，使学生掌握到静态模型、动态模型、虚拟模型、实物模型的构建技巧，并在多种形式模型的辅助下对生物学科知识建立深刻理解，逐步培养学生归纳概括、逻辑推理、理性分析等能力，通过改善以往枯燥单一的授课形式，有效激活其生物学知识的探究欲望，促进其生物学科素养的提升，稳步提升其生物学科成绩。

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