新课程背景下模型建构在高中生物中的应用

陈美玲

(辽宁省大连市第一中学 辽宁 大连 116000)

国家教育部制定的《普通高中生物学课程标准(2017年版)》(以下简称《标准》)中的课程目标高中生物学课程的四大基本理念：“核心素养为宗旨”、“内容聚焦大概念”、“教学过程重实践”、“学业评价促发展”。在课程内容各模块的“教学提示”和“学业要求”中也明确的提到：“教师帮助学生达成对概念的理解需要创造条件让学生参与制作相应的结构模型，学生也需要学会并构建模型，并且能结合模型阐述有关特征和作用机理”[1]。高中生物学涉及的模型主要包括物理模型、概念模型及数学模型。

1.概念模型在高中生物课堂中的应用

在高中生物学课程中渗透概念模型，可促进学生阐明生物学知识，理清概念间关系，提升科学思维能力，从而达成生物学核心素养，提升生物学课程效果。概念模型建构教学，能够促进学生运用归纳与演绎、分析与综合、比较与分类等思维方法建构生物学知识系统，概念模型是用图示、文字、符号的形式，描述、阐明生命活动的规律和原理的一类模型，它能将大脑中隐形的知识可视化、显性化，在高中阶段应用比较多的是概念图，它能够表达概念间的联系，并呈现生物学知识的系统结构。

例如：笔者在高三复习课中，每节课内容基本涵盖一章。在引领学生复习的过程，以《种群的基因频率的改变与生物进化》的一节课中，首先课前布置学生构建上节课现代生物进化由来一节课的概念模型，有的学生知识比较清晰，在把握内在逻辑的前提下，又增添了新的形式，个别学生思维不够发散，呈现的是知识的罗列，上课前投影展示了优秀学生的概念模型。在此基础上本节课的讲解，将基础的大概念的依次呈现在黑板上，课上稍作引导，讲了进化理论的核心是自然选择，种群是现代生物进化理论的进化单位，突变和基因重组是进化的原材料，在此过程中，种群的基因库会发生变化，介绍了两个基本概念。不难看出，所有的知识指向都围绕着“进化”展开，课上尝试让学生构建本节课的概念模型，学生的完成情况，明显好于课前。让学生去黑板上尝试建构，呈现了本节课的概念模型。

2.物理模型在高中生物课堂中的应用

物理模型建构教学，能够促进学生运用观察和分析、归纳与概括等科学思维方法认识生命现象和原理。物理模型是根据相似性理论，借助实物或图画的形式，直观展现原型的形状结构特征的一类模型，如“真核细胞的三维结构模型”和“DNA的双螺旋结构模型”。物理模型使原型变得直观化、简单化，利于人们在认识原型的基础上，理解并传播其中的相关知识。

例如：笔者在讲解《DNA的复制》一节课中，学生对DNA的复制过程总是理解不透彻，本身DNA属于微观层次，基于物质的结构决定功能这一特性，课前我首先布置了学生结合所学内容并利用一些现有的教具中零件，自行组装出DNA分子的结构。学生们兴趣极高，完成情况都不错，更加明确了DNA双螺旋结构和碱基互补配对的特点。在课上讲解DNA半保留方式的过程中，以红色、绿色不同的彩纸代表不同的DNA的链，模拟了过程，学生直观的感受到半保留的特点，区分了和全保留的区别。

3.数学模型在高中生物课堂中的应用

数学模型建构教学，能够促进学生运用分析和归纳、抽象和概括等思维方法研究事物之间的联系，从而对生物学现象进行解释、预测、判断。数学模型是用数学语言描述研究对象的一类模型，即使用数字、公式、比例关系、曲线、表格、几何图(柱形图、饼状图、塔形图等)的形式反映研究对象的模型[2]。

笔者在教学中涉及物质跨膜运输的速率与浓度差的关系”、“种群增长J、S型变化曲线”的图像模型，以及“标记重捕法”方程式N=M*n/m的函数表达式模型以及不同因素对光合作用的影响曲线变化等。将看似无序的生命活动用高度简洁的数学逻辑思维表达出来是一种十分实用的技能方法，促进学生科学的统计生物数据，阐释生物现象以及对生活实践等方面具有指导作用。

模型建构法有利于培养学生生物学科核心素养，更是培养学生科学思维与能力的重要手段，模型是为了某种目的而存在的，目的不同，表征出来的模型也就不可能一成不变，也就是说同一个表征对象，基于不同的目的可以表征出不同的模型。模型方法在生物科学的研究及发展中有着重要作用，这也决定了它在生物学课程中的重要地位。