高中生物教学中模型建构的价值与实践探析

何国强 陈鹏

摘要：随着教育改革的不断深化，高中生物教学也在寻求更加有效的教学方法。其中，模型建构是一种直观、形象的教学手段，被广泛应用于高中生物教学中，具有重要的价值和实践意义。在此背景下，高中生物教师要积极探索总结教学经验，并在实践中不断反思、完善和创新，找到模型建构与生物教学之间的完美结合点，以此提升教学效果。文章分析高中生物教学中模型建构的价值，结合高中生物教学中模型建构的现状，探讨高中生物教学中模型建构的实践策略，以供同人参考和借鉴。

关键词：高中生物；生物教学；模型建构；价值；实践

中图分类号：G633.91文献标志码：A文章编号：1008-3561（2024）07-0121-04

生物，这门探寻生命奥秘的学科，蕴含着丰富而精妙的生命元素。如何让高中生在有限的学习时光中揭开生物理论知识的神秘面纱，同时洞悉其内在的科学机理，一直是教育者孜孜以求的教育目标[1]。在这一背景下，模型建构如破晓的曙光，为高中生物教学带来了新的希望。它不仅是一种知识展示手段，更是一种科学探究方法。通过参与模型建构的过程，学生可以锻炼观察、思考、分析生物现象的能力，培养科学思维。本文对高中生物教学中模型建构的价值与实践进行探析，旨在促进生物教学方法的创新和改进。

一、高中生物教学中模型建构的价值

1.培养学生的科学思维

科学思维是学生探究未知、分析问题、推理论证的必备素养，而模型建构为培养学生的科学思维提供了良好契机。其一，模型建构能够帮助学生将抽象的知识具体化，从而更好地理解生物现象和规律。通过建构模型，学生可以将复杂的生物系统简化为易于理解的组成部分，进而探究各个部分之间的关系和作用机制。这种简化的过程需要学生运用科学思维进行分析和归纳，从而加深对生物知识的理解。其二，鼓励学生进行自主探究。与传统的知识灌输模式相比，模型建构更强调学生的主体地位，允许他们基于已有知识，运用科学思维自行建构、修正模型。在这一过程中，学生不断地进行假设、验证、反思，习得科学研究的基本方法，使其科学思维能力得到锻炼与提高[2]。

2.提高学生的自主学习能力

模型建构要求学生对已有知识进行整合、再现，从而启发其主动参与、深度探究。此过程并非简单的知识重述，而是要求学生筛选、组织、重构知识，深化对学科内容的理解。这种自主整合与再现不仅能够锻炼学生的认知技能，更能培养他们在面对未知问题时的独立思考能力，促使学生转变角色，从被动接受者转变为主动探索者[3]。此外，在模型建构的过程中，学生需要自主设定目标、规划路径并解决问题，这种学习方式要求學生具备主动求知和勇于挑战的学习态度。通过不断地设定目标、规划路径和解决问题，学生能够逐渐培养出对生物学科的浓厚兴趣和深入研究的意愿，这种勇于挑战和不断尝试的精神对于提高学生的自主学习能力具有重要的意义。

3.增强学生的建模能力

其一，促进知识结构化与系统化处理。模型建构要求学生从实际生物现象中提炼核心概念，将抽象的生物知识与具体的情境紧密联系起来，这一过程促使学生将所学知识进行结构化、系统化的处理，以便构建一个清晰、完整的知识框架。通过与实际情境的结合，学生能够更加深入地理解生物知识的价值，增强学习的动力。其二，培养探究能力。在解决生物学问题时，模型建构能够使学生摆脱对教科书或教师的依赖，主动自行探索、验证及调整模型，这种方式能够培养学生的探究能力，使他们在面对问题时能够保持好奇心和求知欲，积极主动地寻找解决方案。

二、高中生物教学中模型建构的现状

1.模型引入有限且简化过度

目前，高中生物教材中引入的模型数量相对有限，而且往往过于简化，难以全面、准确地反映生物现象和过程的本质，这种简化虽然在一定程度上降低了学习难度，但同时也限制了学生对生物世界的深入理解。例如，部分教材在描述细胞结构或生物过程时，往往只提供简化的示意图或公式，而缺乏对这些结构和过程的详细解释和深入剖析，导致学生在面对复杂的生物问题时，往往感到无所适从，难以将所学知识应用于实际问题的解决中。

2.缺乏模型建构的教学指导

在高中生物教学中，部分教师往往只注重知识的传授，而忽视对学生建模能力的培养。部分教师直接引用教材中的现成模型，而缺乏对模型建构过程的深入剖析和教学指导，导致学生往往只知其然，而不知其所以然，难以真正掌握模型建构的方法和技巧。同时，由于缺乏对模型建构过程的了解，部分学生难以将所学知识与实际生物现象联系起来，从而限制了他们科学思维和创新能力的发展。

3.评价方式单一，难以评估模型建构的效果

当前，高中生物教学的评价方式仍然以传统的笔试为主，对于模型建构的效果往往难以进行有效评估。一方面，笔试主要考查学生的记忆和理解能力，而难以全面评估学生的建模能力和科学思维水平。另一方面，模型建构过程本身具有复杂性和多样性，很难用单一的笔试题目来全面评价学生的建模能力和表现。这种单一的评价方式不仅限制模型建构在高中生物教学中的广泛应用和推广，也阻碍学生对生物学科的深入学习和探索。

三、高中生物教学中模型建构的实践策略

1.借助模型建构，开启新知导入

随着教育改革的不断深入，高中生物教学也在不断探索新的教学方法和策略，以提高学生的学习兴趣和效果。为此，借助模型建构开启新知导入，不仅符合当前教育改革的趋势和要求，也是提高高中生物教学效果的重要途径[4]。首先，直观化抽象知识，降低理解难度。模型建构能够将抽象、复杂的生物知识以直观、生动的形式呈现出来，从而降低学生的认知难度。借助模型建构，教师可以为学生展示一个立体、形象的生物世界，使学生能够通过观察、操作模型来感知生物现象，从而降低理解难度。其次，引导学生积极参与，提升课堂互动性。模型建构是一种创新型的教学策略，其核心在于引导学生积极参与。在传统的教学模式中，学生往往处于被动接受的状态，缺乏深入探究和自主思考的机会。而借助模型建构，教师可以设计一系列的操作和实践活动，引导学生积极参与其中。最后，实现新旧知识的有效衔接。在学习新知识时，学生需要将其与已有的知识体系进行联系和整合，这样才能更好地理解和记忆新知识。借助模型建构导入新知，可以实现新旧知识的有效衔接。在高中生物教学中，新知识的导入往往建立在旧知识的基础之上。通过模型建构，教师可以将新旧知识紧密地联系起来，帮助学生在巩固旧知的同时理解新知。例如，在教学“细胞的基本结构与功能”一课时，教师可以在课前导入环节引导学生回顾“组成细胞分子”的相关内容，为新知识的学习做好铺垫。然后，教师可以展示一个细胞模型，该模型应突出细胞的主要组成部分，如细胞膜、细胞核、细胞质等，而不必涉及过于详尽的结构。这样的设计可以帮助学生形成对细胞的初步印象，同时避免过多的细节信息干扰学生的理解。在对模型有了基本了解后，教师可进一步提出问题，引导学生思考植物细胞与动物细胞之间的结构差异。通过讨论和比较，让学生逐渐明确高等植物细胞中特有的叶绿体和中央液泡，以及它们所具有的细胞壁的功能，并加深学生对细胞结构多样性的认识。为了巩固学生的理解并提升他们的实践能力，教师可以组织实践活动，如让学生利用橡皮泥或其他可塑材料制作细胞模型。在模型制作过程中，学生不仅需要运用刚刚学到的知识来确定模型的各个部分，还需要发挥创造力来设计一个立体、生动的细胞模型，这个活动既锻炼了学生的动手能力，也促进了学生之间的合作与交流。

2.善用教材内容，建立模型思维

生物教材内容是学生学习生物知识、建立模型思维的重要载体。善用教材内容，能够有效帮助学生建立模型思维，提高学习效果[5]。首先，深入挖掘教材内容，为模型建构提供坚实基础。教材是学生生物知识的主要来源，其中包含了大量的基本概念、原理和规律。教师需要仔细研读教材，深入理解其中的知识点，并将其与模型建构相结合。通过引导学生参与模型建构的过程，教师能够帮助学生将抽象的概念转化为具体的形象，加深对生物知识的理解和记忆。其次，注重教材内容的启发性，培养学生的模型建构能力。教材中的知识点往往具有一定的启发性，能够引发学生的思考和探究。教师可以通过设计问题、组织讨论等方式，激发学生的好奇心和求知欲，引导他们主动参与到模型建构中来。在模型建构过程中，教师要着重引导学生运用所学的生物知识进行分析、推理和创新，以提升他们的模型建构能力。最后，拓展教材内容的应用性，提升学生的模型建构水平。生物知识与现实生活密切相关，具有广泛的应用价值。教师可以引导学生将所学的生物模型应用到实际生活中，比如构建生态模型、制作细胞结构模型等，将理论知识转化为实践经验。通过教材内容的拓展应用，教师能够引导学生更加深刻地理解生物知識的意义和价值，进而提升他们的模型建构水平。例如，在教学“生物膜的流动镶嵌模型”一课时，教师可以利用教材内容来帮助学生建立科学思维。在课前，教师可以布置预习任务，要求学生阅读教材中关于生物膜流动镶嵌模型的相关内容，初步了解模型的基本概念和特点。通过预习，学生能够建立起对生物膜结构的初步认知，为后续深入学习打下基础。在课堂上，教师可以结合教材内容，设计一系列具有启发性的问题，如为什么生物膜能够流动？镶嵌在生物膜中的蛋白质有什么作用？这些问题能够激发学生的好奇心和探究欲望，引导他们主动思考生物膜的结构与功能。在学生对生物膜有了基础认知后，教师可以引导他们利用教材中的信息，尝试建构生物膜的流动镶嵌模型。通过模型建构，学生能够更加深入地理解生物膜的结构与功能，培养模型思维和实践能力。

3.开展示范教学，搭建模型支架

在生物教学中，示范教学和模型支架的搭建是相辅相成的两个重要环节。通过示范教学，教师可以向学生展示科学的思维方法和解决问题的策略，而模型支架的搭建可为学生提供一个直观、具体的学习工具，使学生更好地理解和掌握生物知识。首先，示范教学在生物教学中具有引领作用。通过教师的示范，学生可以观察到科学思维的形成过程，了解如何运用生物学原理和方法去分析和解决问题。这种引领作用不仅有助于学生掌握生物知识，更重要的是能够培养他们的科学思维能力。其次，模型支架在生物教学中具有重要的辅助作用。通过搭建模型支架，教师可以帮助学生更好地理解生物学知识，形成清晰的知识结构，并提高他们的学习兴趣和积极性。最后，开展示范教学和搭建模型支架相结合，可以促进学生深度学习。示范教学能使学生了解科学思维的形成过程，而模型支架则为学生提供了实践和应用的机会。学生在观察和模仿教师示范的过程中，可以逐步掌握科学思维方法和问题解决策略，而在搭建和应用模型支架的过程中，学生可以进一步加深对生物知识的理解，形成自己的知识体系，并培养实践能力。这种深度学习不仅能够提高学生的学业成绩，更能为他们未来的科学研究和职业发展打下坚实的基础。例如，在教学“真核生物细胞的三维结构模型”一课时，教师可以通过开展示范教学和搭建模型支架，帮助学生更好地理解和掌握真核生物细胞的结构和功能。在课堂上，教师可以向学生展示真核生物细胞的三维结构模型，并详细讲解模型的各个组成部分和功能。在示范过程中，教师要注重引导学生观察模型的结构特点，分析细胞器之间的相互作用和位置关系，从而培养学生的观察力和空间思维能力。在示范教学的基础上，教师可以引导学生利用纸板、橡皮泥等材料模仿搭建真核生物细胞的三维结构模型。在搭建过程中，教师要鼓励学生自主思考、合作探究，根据细胞器的形态和功能特点选择合适的材料和方法进行制作。通过搭建模型支架，学生能够将抽象的知识具体化，更加直观地理解真核生物细胞的结构和功能。同时，这一过程也锻炼了学生的动手能力和创造力[6]。

4.活用信息技术，完善模型建构

随着科技的进步，信息技术被纳入教育体系，成为生物模型建构的有力工具，不仅帮助学生在视觉上理解生物结构，还促使他们思考结构背后的生物过程。首先，提升模型的精确性。信息技术可以通过提供先进的建模工具和软件，使得高中生物教学中的模型建构更加精确和科学。这些工具能够准确地模拟生物分子、细胞或组织的结构和功能，帮助学生更好地理解生物学的核心概念。通过信息技术的辅助，教师可以纠正模型中存在的误差或不足，从而使模型结构更加完善。其次，实现模型的动态化和交互性。传统的生物模型往往是静态的，难以展示生物过程的动态变化，而信息技术可以通过动画、模拟和交互式界面等手段，将静态的模型转化为动态、可交互的学习工具。这种动态化和交互性的模型能够更生动地展示生物过程，激发学生的学习兴趣，并帮助他们更深入地理解生物学的复杂性和相互关联性。最后，整合多源数据，优化模型设计。生物模型建构过程往往需要整合来自不同实验或研究的数据。应用信息技术可以高效地处理和分析这些数据，帮助教师筛选出关键信息，并将其整合到模型建构中。通过运用信息技术，教师能够更加全面地掌握各种生物因素，优化模型的结构和功能，从而提升模型的教学价值和实用性。例如，在教学“DNA分子结构”一课时，教师可以利用信息技术极大地丰富教学内容，完善模型建构，提升学生的学习体验。首先，教师可以利用专业的生物信息学软件和分子建模工具，建构高度精确的DNA分子结构模型，并向学生展示。学生可以通过这些模型直观地观察碱基配对、磷酸骨架和双螺旋结构等关键特征，深入理解DNA分子的构造。其次，通过动画和动态模拟，教师可以向学生展示DNA的复制、转录和修复等关键生物过程，学生不仅可以观察这些过程中DNA分子结构的变化，还能够深入理解相关的酶和蛋白质是如何与DNA相互作用的。这种动态演示极大地增强了学生对DNA生物功能的理解，并激发了他们的学习兴趣。最后，教师可以引导学生利用生物信息学数据库和在线资源平台，搜集有关DNA分子结构的最新研究成果和数据。这些数据包括DNA序列信息、三维结构坐标、碱基配对规则等。通过整合这些数据，教师可以确保模型建构的科学性和准确性，这不仅能够促进学生对 DNA分子结构的深入理解和掌握，还能培养他们解决问题的能力。

四、结语

模型是一种重要的科学工具和方法，用于简化和抽象地表示现实世界中的事物或系统，旨在捕捉和表达所研究对象的本质特征和关系。随着科学技术的不断进步，高中生物教学模型建构的方法和手段也在日益多样化和精细化。通过实施借助模型建构、开启新知导入，善用教材内容、建立模型思维，开展示范教学、搭建模型支架，活用信息技术、完善模型建构等策略，高中生物教学模型建构能够更加生动、有效。这将有助于提升学生的学习效果，培养他们的科学素养和创新能力，为他们在生物学科的学习和发展奠定坚实基础。

参考文献：

[1]袁刚.基于生物科学史和模型建构的减数分裂深度教学设计[J].名师在线，2023（21）：82-84.

[2]沈露霞.基于模型建构的高中生物学项目化教学实践———以“基因工程赋予生物新的遺传特性”为例[J].中学生物学，2023（06）：42-46.

[3]周晓静.基于深度学习理念的高中物理模型建构的教学研究[D].济南：山东师范大学，2023.

[4]孙东敏.高中生物学教学中运用科学史促进学生模型建构的研究[D].沈阳：沈阳师范大学，2023.

[5]卢永凯.基于科学思维培养的高中生物模型建构教学策略的行动研究[J].甘肃教育研究，2022（08）：43-45.

[6]张旭.高中生物教学中模型建构的价值与实践探究[J].教学管理与教育研究，2022（01）：77-78.

Exploration of Analysis of the Value and Practice of Model Construction in Senior Middle Biology Teaching

He Guoqiang， Chen Peng

（Huixian County No.1 Middle School， Gansu Province， Huixian 742300， China）

Abstract： With the continuous deepening of educational reform， senior middle school biology teaching is also seeking more effective teaching methods. Among them， model construction is an intuitive and visual teaching method， widely used in senior middle school biology teaching， with important value and practical significance. In this context， high school biology teachers should actively explore and summarize their teaching experience， and constantly reflect， improve， and innovate in practice， finding the perfect combination between model construction and biology teaching， in order to improve teaching effectiveness. The article analyzes the value of model construction in senior middle school biology teaching， combined with the current teaching situation of model construction in senior middle school biology， and explores practical strategies for model construction in senior middle school biology teaching， for reference and reference by peers.

Key words： senior middleschoolbiology；biologyteaching； modelconstruction；value；practice