生物学项目化学习中建模教学评价标准的建构*

陈 坤

科学模型是将一个复杂系统进行简化和抽象的表示，目的是解释或预测某些科学现象，建模就是通过一系列探究活动产生科学模型的过程，通常包括模型建构、模型应用、模型评价和模型修正等方面。［1］建模教学与项目化学习高度吻合，在项目化学习的背景下进行建模教学，教学过程更加层次化和完整化，建模教学的开展也有效落实了项目化学习，这种微项目化学习背景下的建模教学更加符合常规课堂的实际需求。［2］建模过程体现课程理念、渗透学科思想、指向深度学习、发展科学思维［3］，但是中学生物教师在初步接触建模教学时，需要经历理解和驾驭的过程，容易出现设计的误区［4］，不能真正实现建模教学的作用。

《义务教育生物学课程标准（2022 年版）》（以下简称“新课标”）提出“学业评价促发展”等课程理念，生物学课程重视以评价促进学生的学习与发展，重视评价的诊断、激励和促进作用，学生在初步接触建模时，对建模过程的理解也容易出现偏差。

下面，笔者以苏教版生物学教材为研究样本，从教师和学生两个层面，归纳总结建模教学应该具备的特征，初步制订评价建模教学的标准，为教师建模教学及学生建模过程提供参考。

一、基于项目化学习的教师建模教学评价的三个要素

1.建模教学对象的合理性

教师对于建模教学对象的选择，要充分考虑其可建模性，不能为了建模而建模。建模过程是在项目化学习的基础上，通过建构模型来描述现象的主要特征或预测现象的发展规律，所以建模对象应该是一个复杂或无法直接观察的科学知识。教材中10 个单元的知识，并非所有章节的内容都适合进行建模。

以八年级上册第十五章第一节“生物多样性”为例，生物多样性包含物种多样性、遗传多样性和生态系统多样性，内容相对简单。如果选择此类知识作为建模对象，不仅不能提高学生的建模能力，反而会给学生增加额外的负担。与上述例子相反，八年级下册第二十一章第二节“植物的有性生殖”中“果实和种子的形成”涉及“子房各部分结构”发育为“果实各部分结构”相关知识。学生用肉眼无法观察子房的结构，且各部分的对应关系较为复杂。这样的知识就适合进行建模教学。教师可以在教学过程中引导学生解剖百合花子房和果实，建构“子房”和“果实”的概念模型；引导学生比较百合花子房和果实的结构特征，建构“子房各部分结构”和“果实各部分结构”对应关系的概念模型，逐步实现概念模型的进阶，进而评价模型、修正模型和应用模型，从而深入理解“果实和种子的形成”。

2.建模教学过程的完整性

初中生物学教学中，有些教师仅仅通过展示实物模型或结构图片，助推学生对相关知识的理解。造成这种现象的主要原因在于部分教师对建模教学的理解不够深刻。真正意义上的建模教学应该是学生主动参与、自主建构模型的一系列活动，包括模型建构、模型使用、模型评价和模型修正等过程。

以七年级下册第十章第二节“人体的血液循环”的教学为例，有的教师将教学设计为教师展示“人体血液循环模型图”，并设置思考问题“心脏的每个腔中流什么血液”和“各血管中流什么血液”，让学生回答。这样的设计没有给学生动手建模的机会，更没有让学生评价、修正和使用模型。

针对此节课，如果想真正进行建模教学，笔者认为教师可以选择性地展示“人体血液循环”图或播放“人体血液循环”视频，并结合生活中的真实问题，引导学生进行思考，激发学生建模意识；然后让学生在合作探究中自主进行模型的建构，如：绘制“人体的血液循环”模型图、建构“人体的血液循环”概念模型、制作“人体的血液循环”模型等。建模完成后，师生、生生之间进一步对模型进行分析和评价，根据讨论的结果进行模型的修正。最后，教师引导学生利用模型解决真实情境的问题。

3.建模教学步骤的明确性

建模是一个进阶的过程，包括建构模型、评价模型、修正模型、应用模型等环节。教师在教学过程中，要明晰各个环节的关键步骤。其中，模型建构是建模的中心环节，生物学建模比较抽象，对于初中生来说有一定的难度，教学中教师需要注重方法的引导，注重搭建建模的“脚手架”。教师可以设置问题串帮助学生理解模型，也可以示范类似模型的制作过程循序渐进地引导学生完成建模。

以七年级上册第三章第二节“人和动物细胞的结构和功能”的教学为例，教师设计以下环节。

（1）小组交流讨论，人和动物细胞具有哪些结构？

（2）小组交流讨论，人和动物细胞各部分结构具有什么样的功能？

（3）教师展现植物细胞模型，请学生绘制动物细胞模型，或利用黏土制作动物细胞模型。

评价模型和修正模型是建模必不可少的环节，也是教师容易忽略的环节。学生很少能够一次性建构完美的模型，而通过自评、互评和师评等多元评价方式对所建模型进行及时评价，学生会在思维碰撞中逐步成长，发现模型的问题，进而修正和完善建构的模型。学生能够解释和应用模型解决问题，是建模教学的真正目的。［5］学生在模型应用的过程中可以体会模型的解释和预测功能，进一步提升对建模的兴趣。因此，模型建构、模型评价、模型修正和模型应用是建模教学必经的几个环节，各个环节都要给学生留足时间。建模过程是一个反复打磨逐步完善的过程，是以一种循环的模式完成模型的建构的。（见图1）

（图1）

二、基于项目化学习的学生建模能力评价的三个维度

1.学生建模的主动性

建模教学是引导学生探究实践的过程，需要学生自主、深入地参与建模，真正地动手制作并深入思考。［4］根据学生的参与程度，可以从高到低设置这几个评价维度：学生争取机会，能够自主建模，主动思考建模中遇到的问题，提出相对应的解决方案；学生有一定的机会建模，但是只能跟随老师或同学的步骤进行，没有主动思考和建构；学生几乎没有机会建模，几乎没有思维参与，仅仅是看教师讲解模型或同学建模。

以七年级上册第五章第四节“植物茎的疏导功能”为例，学生参与建模的主动性，可以由高到低这样划分：学生能够快速地选择材料，主动设计模型建构的步骤，协调小组同学的力量，合作进行模型的建构，积极思考建构“木本植物茎”模型时候遇到的问题，并且及时地进行模型的评价和修正；学生能够在现有材料中选取适合建模的材料，对建模的过程有不大成熟的想法，在老师和同学的帮助下，能够初步进行“木本植物茎”的模型建构；观察教师和同学准备的多种材料，能够知道“木本植物茎”的模型属于哪一类模型，但是不清楚建模的步骤，不知道模型在本节课中的作用，不会主动参与建模。在教学中教师应该给学生适当的鼓励和足够的建模时间，学生只有主动参与建模，思维才能够充分打开，探究实践素养才能得到真正的培养。

2.学生建模的科学性

建模属于科学思维的一种，强调基于证据和逻辑进行独立思考和判断，经过一系列的探究实践，逐步建构科学模型的过程。科学模型应该具有明晰性、关联性、层次性、完整性和知识性等特点。以七年级下册第十一章第一节“人体泌尿系统的组成”为例，建构“肾单位”的物理模型，可以从以下几个层面评价。（见表1）

表1 “肾单位”模型科学性评价

3.学生建模的创造性

学生在建模实践过程中，会经历直用模型、识别模型、选用模型、构建模型和创建模型这几个发展阶段。［6］创建模型是建模教学培养学生所追求的较高水平。与建构模型相比较，创建模型突出创造性，强调不同的设计、不同的表现形式和不同的材料等，使学生深入思考和剖析，运用丰富的想象力和发散性思维创造模型的过程。新课标中多次提到创新性，例如在“科学思维”部分提出“创造性见解”，在“探究实践”部分提出“创新型人才”，所以建模教学也应突出对学生创新性的培养。根据学生的建模作品，可从高到低设定三个维度评价作品的创新性：立意新颖，能体现想象力和创造力；立意较新颖，能一定程度上体现想象力和创造力；立意一般，不能很好体现想象力和创造力。

以七年级下册第九章第二节“人体的消化与吸收”为例，学生制作了牙齿的结构模型（见图2）：用废旧泡沫板做出牙齿的外部框架，按照不同的层次将中间挖空并涂色，中空部位倒入胶水做出立体效果，展示出牙釉质、牙本质、牙髓和牙骨质等结构；牙髓中黏一些红色缝衣线，代表血管的结构。模型利用了可回收材料制作，“向内逐步挖空”展现出不同的层次结构，“胶水的注入”产生高端的视觉效果，“红色缝衣线”巧妙实现了结构的完整性，整个创新模型接近实物，有很强的观赏性和实用性。通过对学生模型的创新性进行评价，有利于激励学生勇于创新，增强创新意识。

图2 牙齿整体和剖面图

评价是对学生学习效果和教师教学质量的有效监控。但没有任何一种评价标准适合所有的课堂，在具体的建模教学过程中，教师除了参考以上基本的评价指标外，还要进行适当的调整，例如：物理模型还需注重美观性，概念模型还需注重逻辑性，数学模型还需注重概括性等。在具体的课堂评价过程中，还可以借助表现性评价理论、solo 分类理论和PTA 评价量表，让建模教学的评价更加完善，促进教师建模教学水平和学生建模能力的提升。