高中生物教学中运用建模培养学生科学思维的探究*

吴朝娟

(福建省建瓯市第二中学 福建 建瓯 353100)

高中阶段的教学是非常关键的时期，理科课程都具备一定的抽象性特点，而且教学大纲明确规定，高中生物教学不仅仅只是理论知识的掌握，也要学生具备一定的科学思维，让学生能够在学习过程中拥有演绎推理和建立模型的能力。建模的教学方法在一定程度上非常符合高中生物教学大纲的教学目标，所以说，建模思想非常重要。因此，下文主要从三个方面来谈，一是高中生物教学中模型构建的分类，二是高中生物教学中运用建模培养学生科学思维的作用，三是高中生物教学中运用建模培养学生科学思维的方法。

1.高中生物教学中模型构建的分类

模型就是把研究的原型物体进行一定的抽象、概括，保留原型本质的属性，以物质或者思维的形式模拟原型的新课体；模型可以将原型的次要细节舍弃，将原型进行简化和理想化。在教学过程中，可以让学生更好的理解知识和应用知识，在高中生物教学中模型构建可以分为物理模型、概念模型和数学模型。

1.1 物理模型。物理模型就是根据相似性理论，借助实物或者图画的形式，让原型的形状结构特征可以非常直观展示出来的一种模型。运用物理模型进行教学，有利于学生对知识点的掌握，也可以有效激发学生的生物学习兴趣，加深学生对于高中生物知识的记忆，高效培养学生的科学思维。

1.2 概念模型。概念模型就是运用图示、文字和符号的形式描述生命活动的规律或原理，运用概念模型进行教学，有利于学生了解概念的本质特征。在高中生物教学过程中，概念模型的运用体现就是概念图，概念图可以非常直观的表现出概念之间的关系，能够有效体现出高中生物教学的系统性，科学思维的培养在这个过程中也能够有效体现出来。

1.3 数学模型。数学模型就是运用数学知识描述研究对象的一种模型，比如数学中的图表数据、坐标图像、数学公式等都可以非常直观的描绘对象。通过运用数学模型进行教学，可以培养学生解决问题的能力，也可以让学生的对高中生物知识有更深刻的理解，不断提升学生的科学思维。

2.高中生物教学中运用建模培养学生科学思维的作用

2.1 有利于提高课堂教学的质量。在高中生物教学中，学生学习兴趣的培养是非常重要的，但由于传统教学模式的刻板乏味，而且所学知识本就有一定的难度，学生往往很难产生学习的热情。运用建模的教学方法，有利于加深学生对所学知识的理解，让非常抽象的知识变得具体化，也使课堂教学氛围变得非常轻松愉悦，有利于激发学生的学习兴趣，让学生积极主动的投入到课堂学习中去，从而促进教学有效性的形成，让高中生物的课堂教学质量大大提高，充分培养学生的科学思维。

2.2 有利于培养学生的创新能力。建模是需要学生和老师亲手实践的，在学生进行建模的过程中，有利于让学生真正掌握生物知识的真谛，也有利于培养学生的建模意识，在一定程度上可以激发学生的创新意识，提高学生的综合素质。生物建模本就是理论知识到实际的过程，学生在这个过程中可以养成严谨的科学态度，对探索生物知识有很大的热情，不断提升学生的科学思维，充分发挥建模的教学作用。

3.高中生物教学中运用建模培养学生科学思维的方法

3.1 正确利用物理模型。高中生物教学中运用建模培养学生的科学思维，首先要做到的就是正确利用物理模型，让学生能够运用正确的思维方法进行学习，大大提高课堂的教学效率，让学生全面深刻理解高中生物知识。

例如：在教学人教版高中生物必修一《生物膜的流动镶嵌模型》这一节内容时，老师就可以利用物理模型进行教学，我们都知道细胞膜主要是由蛋白质、磷脂和糖类三大有机物质构成，其中磷脂双分子层构成细胞膜的基本支架，蛋白质分子镶嵌、部分或全部嵌入、贯穿在磷脂双分子层中，这些都是学生从课本中得到的知识，所运用的思维方法就是归纳与总结；为了让学生更好的理解，对细胞膜有更深刻的认识，老师就可以选择适宜的制作模型的工具和材料，比如可以用红色黏土表示磷脂分子的头部，火柴棒代替尾部，白色黏土代表蛋白质，绿色黏土代表糖类，然后细化这三类物质的形态特征，建立细胞膜的流动镶嵌模型，让学生学习起来比较容易，同时提升学生的科学思维。

3.2 正确利用概念模型。在高中生物教学中，生物知识通常都是多而杂，而且概念性的知识非常多，这些概念中也有许多公式和理论，学生对于这些知识的记忆通常都是死记硬背，这样下来，学生往往会不知道这些概念的相通性在哪，因此，正确利用概念模型进行教学是非常有必要的，在这个过程中，学生的科学思维能够有效提升。

例如：在教学人教版高中生物必修一《细胞的能量“通货”──ATP》这一节内容时，老师就可以运用概念模型进行教学，在学生学习了有氧呼吸和无氧呼吸后，老师就可以借此对学生提出“这两个过程中形成的物质都有哪些？为什么说ATP是细胞的能量“通货”？ATP与ADP是怎样相互转化的?这有什么意义？细胞中的哪些生命活动需要ATP提供能量？”这些问题，引导学生一步步的进行探索，最后让学生对ATP有深刻的理解，这个过程可以充分培养学生的推理能力，让学生的科学思维稳步提高。

3.3 正确利用数学模型。数学学科的知识几乎在其他所有学科都有涵盖，在高中生物教学中，老师就可以正确利用数学模型，把数学中的一些知识服务于高中生物，让学生在学习过程中可以一目了然的理解知识，并且可以巧妙的运用各种思维方法，培养学生的科学思维能力。

例如：在教学人教版高中生物必修三《生长素的生理作用》这一节内容时，老师就可以正确利用数学模型，在学习这部分知识时我们都知道“植物向光生长、根的向地性和茎的背地性”这些理论知识，老师可以根据这些知识提出模型假设“生长素可能会促进植物的生长，生长素浓度越高，植物生长更快。”并且画出坐标图像，让学生探究生长素的生理作用，通过这个过程，老师可以将多方面的因素通过坐标图像一目了然的展现在学生的面前，有利于学生科学思维的形成。

综上所述，建模的教学方法在高中生物中的运用确实是必不可少，而且非常之重要，老师在教学过程中要合理运用建模的教学方法，培养学生的科学思维，充分体现出建模的教学意义；让高中生物知识更加形象化、具体化。学生在学习过程中就不会有太大的阻碍，有利于学生对生物知识的掌握和应用，也能够让学生的创新思维得到培养，大大提高教学质量。