高中生物模型建构活动的实践研究

张富生

摘要：随着社会的不断发展，传统的教育理念及模式已经不能满足现阶段的社会对人才的发展要求。因此，新型的教育模式、教育方法层出不穷。其中，模型建构的教学方式广受师生欢迎，被运用于各年级、学科的教学之中。在《高中生物课程标准》中，明确指出模型建构应作为高中生学习生物的必要手段之一，在高中生物教学中占据着极为重要的地位，能够为学生学习生物奠定坚实的基础。研究以生物教学为主要切入点，开展模型建构的相关分析和实践研究。

关键词：高中生物教学 模型建构 实践研究

2018年1月16日教育部颁布的《普通高中生物学课程标准（2017版）》提到，教学过程重实践，强调学生学习的过程是主动参与的过程，让学生积极参与动手和动脑的活动，通过探究性学习活动或完成工程学任务，加深对生物学概念的理解。模型建构活动作为最能体现新课标理念的内容之一，在模型建构活动中，综合运用了交流协作、探究质疑、动手动脑、科学、技术、数学、工程学。在高中生物教学过程中，教师积极引导学生构建相关模型进行生物知识学习，让学生在建构模型的过程中理解生物学概念，提高动手实践能力和科学思维，培养合作精神，继而提高生物学学科素养。

一、关于模型的概述

模型是人们为了某种特定目的而对认识对象做的一种简化的描述，物理模型是以实物或者图画形式直观地表达认识对象的特征，如在高中生物教学中常见的真核细胞的三维结构模型、生物膜结构模型、DNA分子双螺旋结构模型以及T2噬菌体模型都是物理模型。而通过抽象思维将事物某一方面的特性进行构思产生的模型被称为抽象模型，其分为概念模型以及数学模型两类。在生物学科中细胞呼吸的过程模型、血糖平衡调节的模型以及达尔文自然选择学说的解释模型等都是概念模型；而数学模型是以一个特定的事物为目标，适当运用数学手段和数学工具来对这事物进行数学描述，如种群数量变化曲线、自然选择对种群基因频率变化的影响、有丝分裂过程中染色体和 DNA 的数量变化曲线等。模型的构建能够使研究对象更加直观化，便于学生的理解与掌握，通过模型构建，学生再去理解概念，进行定量、定性等分析就容易多了。

二、在高中生物教学中应用模型建构的意义

1.更新教师教育观念

生物是一门以实验为基础的学科，知识的来源和生成需要经过动手实践才能印象深刻，理解透彻，模型建构的过程可以提高教师对模型教学的认识水平，促进模型建构教学的改革，可以使生物教材中的模型资源得以充分开发和利用。

2.提高教学质量

教师在教学过程中适当增加模型建构活动，能够提升课堂教学设计的水平，优化教师的教学形式，还能培养学生的动手实践和交流合作能力，激发学生的学习兴趣，发展学生的科学思维能力。除此之外，在进行模型建构活动时，也有利于师生关系和生生关系的和谐发展。

3.促进学生学习效率的提升

模型建构在高中生物学科中的广泛运用，使学生在活动中学习，在学习中实践，能够真正参与到课堂教学活动之中，成为教学的主体。模型建构活动为学生增加了学习的趣味性，一定程度上有利于其自主学习意识的生成，进而提升其学习效率。

4.培养学生的综合能力

模型建构的本质是一个综合探究过程，在此过程中学生要对相关知识进行加工、整合，再进行模型设计，最后建立模型，既能培养学生的科学思维和生成生物学概念，又能提高实践技能以及培养社会责任感，促进学生的良好发展。

三、高中生物模型建构活动的实践研究

模型建构法是做的经验，其在高中生物中的运用，关键在于学生自己动手构建生物模型，这与陶行知先生的“教學做合一”不谋而合。“ 教学做合一”的关键点在于让学生“做”，即让学生用“做”的方式来进行课程学习。生物教学应在生物教材的基础上，做到“教学做合一”。学生“做”的方式多种多样，但其核心在于以教师为主导，注重学生的主体地位。

1.利用模型建构进行知识引导

高中生物作为一门以大量实验堆积起来的学科，不能依靠单纯的理论讲解。因此，在实际的教学过程中，教师首先需要在开始新课教学之前制订以学生为主体的教学方案。其次，教师在正式授课之前，通过对以往知识的复习帮助学生为接下来的模型建构做准备。在教学《DNA分子的结构》时，教师可以先引导学生对DNA的组成磷酸、脱氧核糖和碱基等相关知识点进行复习。随后将学生分成若干小组，让每个小组讨论DNA分子双螺旋结构模型的设计方案，并根据设计方案用的材料进行材料准备，鼓励学生自己动手制作四种脱氧核糖核苷酸的模型以及脱氧核苷酸长链的模型，随后再引导其制作DNA分子双螺旋结构模型，观察建构的模型有没有科学性问题。通过这一做法，学生在动手操作的过程中结合教师理论教学，能够更加精准理解并掌握课本的重要知识点，此外，借助小组学习，培养了学生的合作意识，促进了学生之间的友好沟通。

2.通过模型建构培养解决问题的能力

学生掌握模型建构这一方法，能够有效地解决学习活动中遇到的问题。减数分裂是高中生物教学中的重要内容，学生可以通过建构模型来完成这一部分内容的学习。在进行这一内容的教学时，首先，教师可以利用多媒体播放减数分裂的动画，让学生直观地理解减数分裂的过程，增强其对这一过程的感性认识。其次，鼓励学生对教材中减数分裂的简要过程图进行分析，并结合同源染色体、姐妹染色单体、联会、染色体交叉互换等相关概念绘制减数分裂模式图，对不同时期染色体、染色单体以及 DNA数量等特征分析，寻找其增加或减少的原因并绘制染色体、DNA数量变化的数学模型。最后，教师可以对有丝分裂进行复习，让学生探究有丝分裂和减数分裂之间存在的异同点，从而有效区分两者的分裂过程，加深这两部分相关知识点的印象。学生通过构建减数分裂中染色体、DNA数量变化的数学模型，能够充分理解减数分裂的关键点，掌握其过程的重要环节，继而锻炼学生的思维拓展能力和通过模型建构解决问题的能力。

3.利用模型建构进行知识巩固

模型建构活动不仅能够运用于新知识的教学，同样适用于已学知识点的复习和巩固。由此，在实际的教学过程中，教师需要鼓励学生自主进行已掌握的生物知识模型的建构，进行思维的拓展，从而加深知识点的印象，促进教学质量的提升。教师还可以在完成教学任务的前提下，举行一些课外活动，如概念图绘制比赛，数学模型比较、转化和汇总等，促使学生运用灵活的方式完成学习目标。学生通过课后时间自主完成模型的建构，巩固其课堂知识点的同时，进一步提高复习效率。让学生在活跃的学习氛围下完成模型建构，达到巩固知识的目的。

四、结语

综上所述，在高中生物教学中运用模型建构，具有极为明显的优势，可以转变、提升教学质量，促进学生学习效率的提升，培养学生的综合能力，发挥学生主观能动性的同时，促进和谐的师生关系的形成，极大程度上提升了教学效果与质量。

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基金项目：本文系2019年度河南省基础教育教学研究项目“高中生物模型建构活动的实践研究”研究成果，项目编号：JCJYC19080911。