高中生物模型建构教学思考与实践

丁海华

新课标提出核心素养的培育要求，强调教师应充分发挥生物学科育人价值，以培养学生生物核心素养为目标，制定生物课程育人计划。核心素养背景下传统生物教学方式已然无法满足教育教学基本需求。模型建构教学是一种带领学生经历模型建构过程，并实现教育教学的课堂育人模式。与以往的教学形式相比，模型建构过程更有助于发展高中生创新思维和实践能力，也能在某种程度上强化课堂育人效率和质量。为此在核心素养背景下，将模型建构教学融到高中生物课堂势在必行。

一、高中生物模型建构教学价值

在高中生物课堂中模型建构教学方法是其中重要组成部分。模型建构可将复杂、烦琐的知识内容进行直观化、简单化处理，有助于提升学生思维水平、创新意识等多项能力。具体而言，关于高中生物模型建构教学价值，具体包括以下几个方面：

（一）提升思维水平与学习兴趣

受到高考壓力影响，传统的高中生物教学多以灌输式教育为主，即教师讲、学生听。虽然此方式也在某种程度上可提升高中生的学科成绩，但却忽略了学生核心素养水平的培养。核心素养更检验学生综合学习能力，而模型建构教学与传统育人方法存在较大差异。本质意义上模型建构过程可带领学生参与到发现、分析和解决问题的过程中，有助于驱动其完成科学探究，并逐步实现科学思维的培育目标。同时，相较于单一的教学方法，模型建构教学涉及多个环节，带有较强的趣味性特征。将模型建构教学融入到高中生物课堂，可在吸引学生注意力，调动其学习兴趣的基础上，向学生提供更多思维拓展空间，也能创造出诸多实践机会，为培养学生科学探究意识奠定基础。

（二）强化概念理解与信息处理能力

在生物课程的学习中，概念是学生判断并推理生物现象的核心所在，也是学生把握生物规律的重要基础。但基于高中生物知识特点来看，带有较强的抽象化特征，并且高中生物概念内容较多，易引起学生出现理解困难。结合模型的多种类型来看，包括概念模型内容，基于此模型开展生物概念知识的讲解，可加深学生对生物概念的认知，更能丰富其认知储备，为推进学生在生物领域的发展奠定基础。除此之外，在模型构建的过程中，学生需要经历收集和处理信息的过程，面对大量的信息，学生需要准确区分并了解不同信息的作用和意义，此过程也在某种程度上锻炼高中生信息处理能力，达到拓展其学习视野、强化学生核心素养水平的目的。

（三）培养创新与建模能力

模型建构过程大多需要经历多个阶段，包括动手实践、交流互动、评价改进和自主实践等，这些过程均有助于培养高中生的科学精神，增强其创新和实践能力。同时，模型建构并非一蹴而就，学生需要在形成建模思维基础上，把握建模技巧，即掌握建模中需具备的知识、理论和技能，最终完成模型的建立。此期间也在无形之中提升学生的建模思维和水平，提升其解决问题的能力，为推进学生在生物领域的发展奠定基础。

二、基于核心素养的高中生物模型建构教学策略

新课标背景下提出培养高中生核心素养的相关要求，传统教学方式已然无法满足高中生学习需要，如何以发展高中生核心素养为基本准则制定生物课程教学计划，已然成为每位教师亟待思考并解决的问题。结合上述研究不难发现，模型的建构符合生物研究特征，可直观化展现生物课程内容，并且模型分为多种类型，可逐一对应不同的生物知识点，在增强高中生生物学习能力的同时，为提升其学科核心素养奠定基础。基于此，以下立足核心素养视角，制定关于生物模型建构教学的实施方法。

（一）构建概念模型，引导思维发展

所谓概念模型，即学习过程中学习者通过逐步探索、认知，在理解过程中对概念有着具体理解、对其相关内容有着相对完善认知的辅助方式。概念相对抽象，且学习者的理解能力、方式有所差异，因此对概念的理解往往有着不同的认知，但需要注意的是虽然过程存在差异，但结果应是相同的，即学习者能够通过自己的方式了解知识、掌握概念。从教师角度展开分析，概念对于学生而言较为抽象，尤其是初次接触相关知识的学生。生物知识中的概念较为多样并且存在变化，同一概念往往在不同领域有着完全不同的应用方式。从这一角度而言，教师若想引导学生实现有效学习，还需使学生在学习过程中完善理解概念、灵活运用概念。因此，教师需结合学生的实际学习需求，立足于教材对概念进行解构，将其从知识结构的角度进行拆分，通过适当具象化的方式构建模型，引导学生在抽象——具象——抽象的学习过程中实现有效理解。

如以“体液调节与神经调节之间的关系”的教学过程为例，该内容中抽象概念相对较多，教师首先讲授相关概念，并且在此过程中引导学生展开理解。为帮助学生理解，教师可展示血糖调节的过程，并且引导学生从具象角度构建生物概念模型，即人体中血糖调节的过程，该过程中人体各个结构所产生的作用。在学生学习此类知识后，教师可适当加入情境内容，即从个人生活角度分析如何实现健康生活，即从血糖调节的角度分析人体饮食、生活习惯是否会对血糖调节产生影响，若想避免影响，应该如何实现对生活习惯、饮食习惯的调整。教师可将相关内容从图示的角度展开引导，并且鼓励学生通过制作图示的方式（如思维导图）分析过程，具象化呈现思维逻辑，形成更为客观、清晰的学习思路。从生物教学的角度分析，生物学科中的相关知识虽然较为抽象，学生理解有着一定的难度，但随着教师的引导，学生得以逐渐“抽丝剥茧”般地进行学习，更能够在学习过程中逐渐掌握概念。教师应该重视学生在学习过程中的表现，在思路方面引导学生自由思考，形成开放的思想意识，不限制学生的学习方式与思路发散方向，给予学生更为开放的学习空间。这种基于情境将生物知识延伸至生活的方式不仅能使学生将生物知识与生活、与个人结合，更为学生将知识有效应用提供空间，鼓励其在学习过程中解决生活实际问题，不仅能够掌握知识，更基于现有知识、以往所学知识，使学生对生物知识有着更为深入地认识，并且在学习过程中加深兴趣，为未来的发展打好基础。

（二）形成物理模型，发展综合学习能力

在高中生物教学中，由物理、概念和数学模型，形成生物模型教学体系，与数学和概念模型不同之处在于物理模型又分为两种，分别为静态和动态两种模型。具体而言，在生物课堂中学生需要掌握一些静态的知识内容，如染色体和光合作用概念等，此类知识对学生思维能力要求较高。也就是说仅通过强硬的背诵方式完成概念记忆，较容易导致学生出现理解问题，甚至引起思维僵化。这种情况下可带领学生一同制作静态物理模型，将原本抽象化的知识内容以模型的方式呈现。同时带领学生经历制作模型的过程，也能在某种程度上锻炼其学习思维，达到增强记忆力的目的。

如以“生命活动的主要承担者——蛋白质”一课教学为例，本课教学重点在于帮助学生掌握细胞中蛋白质的含量，了解构成蛋白质的主要元素，并形成对蛋白质、氨基酸结构的基本概念认知。在模型建构教学前，教师可以问题导学的形式引入本课标题，并询问学生：“从实际生活的角度来看，为何每人每天需要摄入一定量的蛋白质？”由此驱动学生产生对蛋白质的思考，使其能够形成对本课教学核心内容的初步认知。在学生进入思考状态后，教师可组织学生分为不同小组，并提供构建蛋白质实物静态模型的相关材料，同步展现氨基酸的结构图片，组织学生结合图片和相关材料，完成模型的建构。在建构完成后，组织学生从模型的角度出发，概述氨基酸和蛋白质之间的关系，由此引出人体对氨基酸的需求，使学生能够形成对蛋白质全新的认识。为深化学生记忆，还可组织学生按照步骤拆解模型材料，并在重组和拆解中分析多种氨基酸搭配中，蛋白质结构是否产生变化，由此直观展现蛋白质功能和结构的关系，为深化学生对生物知识的掌握奠定基础。此方式不仅有助于提升高中生生物理解能力和思维水平，更能发展其生物观念，为培养其生物核心素养奠定基础。

（三）建构数学模型，解读导向认知

从高中生物教学的内容展开分析，教学过程中教师可基于学科知识，尝试从跨学科角度实现对模型的建构，并以此展开教学，引导学生发展。举例分析，数学与生物学科之间的联系较为密切，而这可作为教师基于模型建构展开教学的思路，通过数学思维尝试建构生物模型，并由此展开教学，引导学生分析与思考。需要注意的是教师还需在教学过程中切实根据生物现象展开分析，由此实现教学设计，并且在模型的建构与引导过程中使学生能够基于独立思考，深入挖掘生物现象的内在本质，以此达成从数学角度、数量角度分析生物的相关知识，理解生命现象，并实现有效学习，掌握知识并且实现认知水平的提升。简而言之，便是教师根据教学内容，并且在模型建构中实现对学生的引导，使其能够通过思考认知生物知识，并吸收知识，最终加以融会贯通。

以实际教学案例展开分析，在“酶的特性”的教学过程中，教师应切实根据学生现状展开引导，嘗试立足于学生角度分析“酶发生作用”的原理及其所包含的内容，即怎样的条件适合酶发生作用，不同的酶在发生作用的过程中有着怎样的差异，在“发挥作用”这一现象的达成过程中需要怎样的条件。教师可将教学内容、教学活动的过程以“猜想-设计方案-实践操作证明”的逻辑展开。当教学开始时，教师引导学生借助酶传感器、数据采集器等设备实现引导，并且鼓励学生大胆猜想，探索酶发生作用的因素。当学生尝试根据猜想提出假设时，教师便可向学生介绍相关的器械与操作方式，引导学生根据自己的猜想设计方案。在这种情况下，学生能够发现pH值、温度是影响酶产生作用的条件，影响其活性，而教师的引导亦可从数学思维模型的建构角度实现，即在学生实践尝试的过程中，引导学生主动记录数据并形成直观的图表，以此支撑思维模型的展开，从引导角度使学生主观注意到数据变化带来的现象变化，将学生的思维从观察到的现象转移到“数据变化”这一关键点上，根据猜想、假设与实践，从实际的数据变化阐释问题。这种方式还可应用至其他内容的学习中，如“光合作用的原理和应用”中，教师可基于数据，从光合作用在不同时间段曲线图实现对学生的引导，从数据形成的图示角度帮助学生了解相关信息，引导学生解读图示，即“为什么会出现变化”，从中揭示光合作用与呼吸作用的强度一致性与时间的关联，进而从生物角度分析植物处于此环境中将会出现何种变化。由此，学生既能从实际信息中了解相关内容，更能在数学模型的建构中，即从数学角度进一步对生物知识进行深刻理解。

核心素养背景下，在高中生物课堂中引入模型建构教学，可在发展高中生创新、实践等多项能力的同时，提升其核心素养水平。但模型建构教学的实施并非一蹴而就，如何凸显模型建构教学价值，如何迎合核心素养下高中生物育人要求，成为每位教师亟待思考并解决的问题。教师需要在掌握模型建构含义基础上，了解高中生物模型建构教学的类型。同时分析在高中生物课堂中实施建模教学的意义。最终以发展高中生核心素养为目的，将物理、概念、数学模型融合到高中生物教学活动中，为提升高中生综合学习能力，助力学生在生物领域的长远发展奠定基础。