浅谈模型建构在高中生物学教学中的应用

尹虎军

高中生物学教学中，有不少学生对各种概念、原理能倒背如流，但做题的时候却不能将所学的知识转化应用于具体问题当中。为什么会出现这种低效现象？怎样才能使学生更加科学地建立起知识间的联系、提高其分析和解决问题的能力呢？这一问题的出现主要与教学中模型和建构模型方法的教学缺失，导致学生缺乏建模思想有重要关系。因此，下面主要从生物教学中模型建构的角度，分析如何提高学生的有效性学习、应用知识的能力，从而打造高效课堂。

1 模型建构的必要性

模型建构体现了新课标要求，建模思想已经渗透在教材中。《普通高中生物课程标准（实验）》明确要求：了解建立模型等科学方法及其在科学研究中的作用、培养学生的建模思想和建模能力，获得生物学的基本事实、概念、原理、规律和模型等方面的基础知识。可见，模型建构在生物教学中具有重要地位。不只我国高中生物教材将模型建构作为教学的课程目标，美国《国家科学教育标准》中也明确把模型和科学事实、概念、原理、理论列为科学主题的重点，并将构建、修改、分析、评价模型作为高中学生的基本科学探究能力。可见，模型构建也是与国际接轨的重要途径。

2 高中生物模型建构教学的现状

高中生物教学中，由于高考的导向作用和教学时间的限制，教师对模型建构的教学并没有重视，课堂模型教学也仅仅是为了完成教材中特定内容的教学而设计的，缺乏对模型教学的深入发掘和研究，在具体的教学中也就缺失了对学生模型建构思维的培养。同时，由于很多学校教学资源不足，无法为师生提供充足的教学模具、材料和活动场所，加之有些教师的教学方法比较陈旧、缺乏研究和创新，所以当学生遇到一些实际的有关模型操作问题时，教师往往是纸上谈兵，以理论解释理论，无法满足学生模型建构的实践要求。这样会导致高中生对抽象知识的理解不透彻，缺乏建模方法和建模思想，不能很好地建立起知识间的内在联系，更不能准确地运用所学知识解决具体问题，因而影响课堂的教学质量和教学效率。

3 模型构建的过程及其在高中生物教材中的分布

3.1 模型构建的一般过程

人教版高中必修一教材中指出：模型是人们为了某种特定的目的而对认识对象所做的一种简化的描述，这种描述可以是定性的、也可以是定量的；有的借助具体的实物或其他形象化的手段，有的则通过抽象的形式来表达。

高中生物教材中提到的模型有物理模型、概念模型和数学模型。关于模型建构的模式，国内一般认为分为：观察现象——提出假设——实践验证——得出结论等程序。这与科学探究的过程也是极为吻合的。具体过程是：

① 钻研模型，即观察研究生物学原型；

② 模型假设，提出合理假设，去除原型内部非本质、次要的因素，探索原型内部的本质联系；

③ 构建生物学模型；

④ 对模型进行检验和修正。

3.2 模型构建在高中生物教学中的分布

人教版新教材中共安排了4个物理模型建构，分别是：《必修1·分子与细胞》中“尝试制作真核细胞的三维结构模型”；《必修2·遗传与变异》中“模拟减数分裂过程中染色体的变化”和“制作DNA双螺旋结构模型”；《必修3·稳态与环境》中“建立血糖调节的模型”。以上是教材中明确提出的模型构建，还有许多并没有明确指出，但在相关的章节、练习或课外拓展中有涉及到。如学习了蛋白质这一节内容后，练习题中出现的概念图（图1）；数学模型建构体现在必修3建构种群增长的数学模型。这三大类模型之间有时候也可以相互联系，比如减数分裂的物理模型可以上升为概念模型和数学模型，即通过观察物理模型，总结出概念，然后找出染色体与DNA的变化规律，最后抽象为数学模型。

4 生物模型在提高学习能力方面的意义

4.1 模型构建教学有利于提高学生学习兴趣，培养学习动机，从而提高注意力

兴趣是最好的老师，模型教学可以让每位学生发挥自己的想象，积极地参与到自制模型的活動中，激发学习兴趣，培养学习动机，增强自我效能感，从而提高注意力。高中生物学课程中，学生首先接触到的是不能用肉眼观察到的分子与细胞。教师怎样才能将这些抽象的内容直观、形象、系统地展现给学生，让学生感觉这是一个奇妙的、有趣的、可以认知的世界？生物模型的构建可以起到意想不到的效果。教师可以引导学生在学习了相关知识之后，通过思考与研究，以小组合作等方式利用合适的材料制作“动植物细胞的结构”等模型，然后在班级内进行展示、讲解和讨论，并汲取其他同学的建议，对模型进行再次改进，从而使学生加深对细胞的结构以及各结构功能的理解。同时，当自己的作品展现在同学面前，并得到大家认同和欣赏的时候，学生就会体验到一定的成就感，从而对激发学习兴趣、培养学习动机、提高学习效率起到积极作用。

4.2 模型构建教学有利于发挥学生的主体作用，提高学生的思维能力

中学生物学要求培养学生的生物学科学素养。因此，促进学生科学思维水平的发展也是生物学教学的主要任务。模型的建构可以使学生将所学的概念、原理、方法等理论知识有机地联系起来，并通过进一步的综合、分析和应用，最后建立模型，完成创新过程。在此过程中，学生的分析、比较、判断、推理等思维能力得到综合发展，增强了解决问题的能力，提高了学习效率。

4.3 模型构建教学有利于教师教学理念的更新

一方面，模型构建教学要求教师在设计教学活动时，必须充分挖掘和利用教材中可运用模型方法教学的内容，分析和解决相关生物学问题以提高教学效果；另一方面，模型构建教学可以有效的加强师生之间的互动，带动学生发挥其主体作用，从而转变传统的教学模式，从真正意义上实现以学生为主体、教师为主导的新课程教学理念。

总之，运用模型和模型教学有助于学生直观、形象、系统地学习和理解理论知识，有效建立知识间的内在联系，解决生物学抽象问题；也有助于教师的专业成长和发展，提高教学质量，打造高效课堂。

参考文献：

[1] 中华人民共和国教育部.《普通高中生物课程标准（实验稿）》[S].北京：人民教育出版社，2003.

[2] 王琳.建模建出的精彩——建模思想在高中生物教学中的渗透[J].考试与评价，2012，（08）：62.

[3] 张四海.高中生物模型教学的研究进展[J].新课程研究，2010，3：21-22.

[4] 罗媛，胡萍.高中生物模型建构教学探析[J].西藏教育，2013，（07）：20-21.