初中生物建模教学的实施策略

魏秀珍+陈遵志

摘 要 立足义务教育阶段生物学教学的重点：围绕学科核心素养的生成，引导学生掌握生物的基本形态和基本结构，初步形成结构与功能相适应的观点。推进建模教学融入课堂，能更好地促进学生对知识的理解和应用，是培养学生的创新精神和实践能力的有效途径。

关键词 建模教学 初中生物 模型构建 实践

中图分类号 G633.91 文献标志码 B

在传统生物学科教学中，教师过分强调理论知识的传授和原理的应用，无意之中忽视了学生动手能力、创新精神的培养。这导致学生理所当然地认为，初中生物学科的学习就是简单的背诵过程。结合我校《生物学建模教学模式的实践研究》省级基地校课题开展研究的契机，笔者在七年级学生入学时，尝试引导学生从制做植物细胞模型开始，在课堂教学中尝试使用了建模教学的策略。

1 利用元认知理论，引导学生主动参与模型构建

中学建模的元认知理论认为，建模就是在教师的指导下，学生通过实际去体会、领悟、总结、概括，也就是让学生在已有知识经验的基础上经历一个主动构建的过程。在初次植物细胞模型（类比模型构建）制做过程的实践中，笔者有意识地引导学生遵循先大后小、先简后繁的原则，由表及里、先框架后细节进行逐步建构，将课本知识与模型相结合，鼓励学生发挥想象、大胆创新。在学生建构好模型后，开展小组交流、展示并讨论。在突出基础知识的同时，教师肯定学生的活动成果。

由于是初次制做模型，学生制做的模型只能反映出他们对模型建构的原有认识：外形相似。此时，教师要及时指出其优点与不足，并要求他们进一步审查模型的科学性和美观性：如细胞器的大小比例、数量是否科学？能不能选择更适合的材料，更形象地说明细胞各结构的功能？做好的模型如何固定、保存？学生学在其中，乐在其中。讨论总结之后，学生根据教师的评价，重新修正模型，进而初步完成动物细胞的模型。同时，教师把课堂活动制作的模型的照片上传到班级QQ群，让学生在课后继续讨论、完善。

在“动物细胞”课堂上，令人惊喜地看到，学生用五花八门的材料制作出了各种极富想象力的模型。在小组汇报中，学生详细地阐述了模型制作的过程，并对其他同学提出的质疑进行了现场解答，同时还谈了制作过程中的体会与感受。通过建模实践，学生既实现了完整的知识体系构建，也体会到小组合作与共享的快乐。课后交流中，许多学生还谈及，模型制作因为要与同学合作而冲淡初入中学的陌生感和不适应。从学生对生物建模课的期待可以发现：有尝试就有收获，有兴趣就充满希望。

当然，要提高建模的课堂教学效果还应注意3个方面。首先，教师必须在建模之前，引导学生明确建模的目的：是侧重生物体的外形和基本结构组成，还是要帮助人们了解生物体及其运行机制，然后根据目的选择模型的表征形式。其次，在建模过程还要关注选定的模型与所学知识是否相关，构建模型的材料是否熟悉、常见，教师和学生能否用最直接的视觉、最简单的语言来表达模型。最后，学生基于自身构建模型而开展小组或全班的讨论后，依据评价对模型进行修正、完善。教师在建模之后，根据学生反馈的情况，反思模型是否清楚、有用，能否有助于学生形成概念。

2 筛选教学内容，构建灵活多样的建模教学模式

模型的构建就是通过模型，抓住事物的最主要的特征和功能，以简化的形式去再现原型的各种复杂结构和功能，是连接理论和应用的桥梁，可以帮助学生认识客观世界中最本质的东西，以便预测和指导实践。不同模型在构建过程中有所区别，但主要步骤还是一致的：① 明确模型建构的目的；② 选择模型表征形式；③ 构建模型；④ 对模型进行检验评价和修正。在初中生物课堂建模教学中，常用到的模型有类比模型、尺度模型、系统模型。学生在课堂上构建生物学模型，会挤压课堂上基础知识的教学时间，因此教师可以让学生课前完成模型建构，课上结合教学实际需要，重点选择模型建构的某个步骤，进行课堂教学。

当然，不是所有的知识点都可以实施建模教学。所以建模教学之前，教师应根据模型建构的目的，结合教学内容，筛选出适合建模教学的典型知识，形成教学案例。结合教学实践，初中生物学适合建模的内容见表1。

一般，当知识内容涉及到解释现象发生过程和机制时，教师可以适时进行建模教学。如水是如何在植物体内运输的？血液循环的途径、尿液是如何形成等内容。当知识内容用建模教学更形象易懂时，教师也可以进行建模教学。如建构肘的运动模型帮助学生理解肘部的运动；建构心脏模型帮助学生理解心脏内部结构和运行机制等。而有些内容其实没有必要进行建模教学，例如植物的分类、动物的分类、生物和非生物的区别等内容。

不同的模型具有不同的功能和优势，在一些情况下，为了解释复杂现象，需要同时使用多种模型。因此在课堂教学中，教师要结合教学内容，依据不同模型的功能，以一种模型为主、多种模型并用的方式进行建模教学设计。例如，人教版“输送血液的泵——心脏”教学中，教师可以通过语言、视觉、实物等表征方式对心脏的外部轮廓和结构进行类比模型构建，用构建示意图方式（系统模型）来讲解心脏的运行机制，学生构建的循环系统模型（图1）来形成初步概念，最后在修正模型和呈现用动态图（系统模型）的过程中，完成整节课的知识体系构建。

3 建模与游戏化教学相整合，实现教与学共同成长

感知觉是学生认识外界事物、增长知识的主要途径之一。初中阶段的孩子仍然习惯于用现象、声音、色彩以及动作来思考问题，而游戏就是一种通过操作物体来感知事物的过程。人教版初中教材内容主要包括形态功能部分、原理部分和关系部分。但由于客观条件的限制，学生不可能都通过观察与实验，做到事事亲历，而建模课恰好能有效地弥补这一缺憾。此外，在构建过程中如果教师融入游戏化教学，往往还能收到事半功倍的效果。

在形态部分教学中，动植物细胞的结构与功能、生物体器官的位置、形态等，教师可以通过绘制生物简图、拼图等方式来构建类比模型。如在“心脏的结构”授课中，师生可以一起绘制心脏结构简图（图2），并在简图上注明各个结构名称，通过这种方式形象地说明生物体的形态构造、生理特征，使教与学的过程“活”起来，进而激发学生的求知欲，培养学生的学习兴趣。在知识点小结时，教师可以利用课前准备的纸片进行拼图游戏（图3），来巩固提升课堂的教学效果。由于整节课充分调动学生多感官合作，孩子们参与的兴趣和热情高昂，彻底地改变了传统的教与学，学生观察、动手、模拟等感知能力得到充分的体现；同时，他们对知识的记忆也得以巩固和发展，更好地保证了教学目标的实现。在生理学知识传授中，如肾单位的组成、尿液的形成，教师可以通过模拟游戏、设计制作原理模型的方式构建类比和系统模型（图4）。学生制做模型的过程，实际上是个不断试误、判断、思考的过程，他们在合作、交流、修正的过程中，也大大提升了在具体情境中解决问题的能力。而在生态系统教学中，学生则可以通过角色扮演方式，完成生态系统的组成、食物链、食物网等知识的教学，这也是最受学生欢迎的课堂授课模式。

学然后知不足，教然后知困。知不足，然后能自反也，知困，然后自强也。在实践中，教师将游戏和模型构建有效地结合在一起，开展合作和探究学习，既培养了学生的学习兴趣，又提高了他们的创新精神和动手能力，有效引导学生生成生物学科核心素养，从而实现了教与学的共同成长。

当然，由于初中生物教学内容有一定的特殊性、局限性，在完成教学任务的基础上，要实现课标对学生综合能力的要求，建模教学模式只是最有效的途径之一。模型的构建和使用实践中，还存在一些有待完善的地方，比如，建模与教学进度上的冲突，建模的具体实施细节有待教学中进一步探索、实践、修正和完善等。

参考文献：

[1] 赵萍萍，刘恩山.生物学建模教学研究及启示[J].生物学通报.2015，50（1）：20.

[2] 刘东辉.中学教学建模与发展[M].济南：山东大学出版社2013.5.

[3] 周雪峰.生物学教学中模型建构及应用[J].生物学教学.2010，（02）.