彩卡在高中生物建模教学中的研究与反思

宋华

摘 要 模型的教育意义需要通过“建构”来实现。在模型建构活动中，往往需要将复杂的事物进行简化、抽象出其本质属性；需要将抽象的概念具体化、形象化并身体力行，因此要借助与一些载体来表现模型，彩色卡纸（彩卡）作为一种创新型传统教具，无疑是一种很好的建模材料，笔者在教学实践过程中，对彩卡在模型建构中的运用进行了深刻的反思。

关键词 高中生物 彩卡 模型建构 实践与反思

中图分类号 G633.91 文献标识码 B

在《普通高中生物课程标准（实验）》中，明确将获得生物学模型的基本知识作为课程目标之一，模型的教育意义需要通过“建构”来实现。高中生物学课程中的模型建构活动，其主要价值是让学生通过尝试建立模型，体验建立模型中的思维过程，领悟模型方法，并获得或巩固有关生物学概念。彩色卡纸（彩卡）作为一种创新型传统教具，无疑是一种很好的建构模型的教学材料。

1 彩卡建模教学研究

1.1 新教材中彩卡建模活动的研究

在教学实践中，如制作“真核细胞三维结构模型”、“DNA双螺旋结构模型”等物理模型，都可以使用彩卡直观呈现微观世界的生物结构，具有科学性、艺术性。在这类结构建模活动中，能激发学生的学习兴趣，通过合作自主建构完成知识的学习，但这类模型建成后就不再发生变化，是“硬模型”。必修3中“建立血糖调节的模型”，则是先将难以直接观察到的过程用彩卡形象化，再在此基础上通过合作、分析、抽象出调节过程的规律，这需要更深层次的思维活动才能完成知识建模，因为这个模型是一个因条件的不同而结果不同的可变的概念模型，是“软模型”。教师在教学过程中，通过认真地有创造性地备课，能挖掘出更多的知识点适合于学生建立出更多的“硬模型”和“软模型”。做研究型教师，才能培养出会研究的学生。

1.2 彩卡建模的实践研究

在两次教学比赛中，以彩卡这个灵活的传统教具来突破教学难点，对彩卡在建模教学实践中的运用做了更进一步的研究。

实例1：建构ATP的合成与分解模型。

（1） 设计思路：自主学习+小组合作完成“ATP的合成与分解模型”的建构，分析清楚模型中能量的来源与去路问题是关键。

（2） 建模活动：

① 四人为1组，每人各拿一个卡片，如图1所示。

② 拿“酶卡”的先出示，其他人根据已学知识出示卡片正确的一面，不许讲话。

③ 出示完毕，才可以向大家说明出示该面卡的原因，交流分析有否出错卡。

④ 轮流交换卡片，重复第2、3、4步骤。不断修正自己建构模型中的错误之处。

⑤ 选一组学生在黑板上展示，其余组学生倾听与纠错。并利用所建模型分析、关键理解物质可循环利用，而能量不同等，体会ATP是“能量通货”的本质原因。

实例2：建构能量流动模型。

（1） 设计思路：遵循由简单到复杂的学习规律，从一条简单的食物链入手分析各成分能量流动情况，从而建构出生态系统能量流动模型（抽象化）。再利用建构的生态系统能量流动模型归纳出能量流动的规律。

（2） 建模活动：建构草→兔→鹰能量流动模型。

材料：色彩卡纸1张、剪刀1把、彩笔1盒。

要求：① 小组合作先分析“草”中能量可能的几个去向，并用不同色彩笔写在彩卡不同区域，把彩卡按区域剪成相应的块数(如输入草内的总能量为1张整的绿色彩卡)。② 再依次完成对兔、鹰的能量流动分析。

第一营养级“草”的能流分析，如图2所示。

第二营养级“兔”的能流分析：

通过捕食兔只获得草的“传给下一营养级的能量”。继续对“兔”进行能量流动分析，如图3所示。

第三营养级“鹰”的能流分析：

鹰只获得兔的“传给下一营养级的能量”。“鹰”能量流动分析结果如图4所示。

因为鹰是最高营养级，因此没有传递到下一个营养级的能量输出。

根据以上分析，概括出生态系统能量流动模型（图5）。

（3） 引导构建——能量金字塔。

利用彩卡所建模型，引导学生发现能量流动过程中“单向流动、逐级递减”的特点（图6）。

2 彩卡建模教学中的反思

2.1 有效性缺失

教师要注意不能把彩卡教具“玩具化”，也不能为了节省时间由教师代替学生来完成建模活动，使课堂教学偏离教学目标，失去了彩卡教具在建模教学中应该发挥的作用。

2.2 针对性不强

彩卡建模的选择：

（1） 应根据教学实际需要，并针对教学的重难点。一方面是该用才用，别画蛇添足；另一方面，则是要针对那些比较抽象的、学生不容易理解的内容来选用。

（2） 是结合学生实际情况。这是从因材施教的角度来说的，要从学生的知识水平、思维特点、兴趣倾向、可能产生的学习障碍等方面来考虑，不一定都使用彩卡，如建立减数分裂中染色体变化模型时用橡皮泥就更好。

2.3 重细节，轻思维

在利用彩卡建构模型活动时，一是拘泥于无足轻重的细节像与不像上，背离了模型方法简化、抽象出本质的要旨；二是弱化活动中必要的思维过程，以形成一个具体化的模型为唯一的目的追求，旨在通过形象化展示肉眼看不见的过程，但这不是根本目的，在形象化的基础上再高度抽象出模型的本质，并运用所建构的模型解决实际问题才是关键。重细节轻思维往往使活动低幼化，达不到真正的教学目的。

2.4 重公开课，轻日常教学

有些教师公开课时才会想到用彩卡教具或建模进行教学设计，而平时的教学设计中往往被忽视。运用彩卡进行建模教学活动，不仅价廉物美而且能达到很好的教学效果，比起使用现代媒体更灵活、呈现的时间更长，而且教学的主动权操控在全体学生手中，更好地促进生生交流和师生交流，在交流学习中才能更好地发挥好学生的主体性和教师的主导性。

总之，教师不能忽视传统教具在现代教学中同样能发挥巨大的不可替代的作用，彩卡建模教学不仅要经常做，而且要创造性地做，做的有质量，在做中有概念的形成和理解，更要在做中体验、思维和创造。要建构，更要在建构中实现行为与思维的统一，最终提高学生的科学素养。