基于核心素养的高中生物模型建构教学思考

何占全

摘 要：在高中生物教学中，合理地应用模型建构不仅可以有效突破教学中的重难点，减轻学生的学习压力，而且还可以让学生更加深刻地理解生物概念，提高分析问题、解决问题的能力。在核心素养背景下，高中生物教师要注重引导学生进行模型构建，进而更好地发展学生的理性思维以及培养学生的核心素养。本文从培养学生的核心素养出发，探讨模型构建法在高中生物教学中的应用。希望此研究能够为广大教师提供一些帮助，仅供参考。

关键词：核心素养;高中生物;模型建构

生物学科核心素养主要由生命观念、理性思维、科学探究和社会责任等四个要素构成。高中生物作为一门实验性较强的学科，在培养学生核心素养方面发挥着重要的作用。在高中生物教学中，通过对不同教学模式的比较研究，发现注重引导学生进行模型构建，既可以更好地让学生理解和阐释生物学的基本理论和知识，获得动手能力和观察能力的提升，还可以让学生更好地领悟生物学家在研究过程中所持有的观点以及所运用到的基本思路和方法，增强学生的理性思维，发展学生的核心素养。模型构建法作为一种有效的教学手段和方法，有利于促进学生知识、情感、态度和能力的快速提升。但是在进行模型构建教学时，也要注意一些问题，从而更好地促进模型构建教学法在高中生物教学中的合理应用。

一、模型的含义及分类

模型是由元素、关系、操作以及控制其相互作用的规则组成的概念系统，并通过外部表征体系来进行展示。模型既有工具的属性又具有媒介的属性，在帮助研究人员描述、解释或者进行现象预测时发挥着十分重要的作用。同时，模型在教育教学中也有重要应用，对于一些难点知识的教学，借助模型可以将它们进行简化，使得知识点更加形象、直观地呈现在学生面前，帮助学生理解并掌握。科学家哈里森和揣古斯特将模型进行了具体的分类，包括数学模型、理论模型、概念模型等等类型，不同类型的模型适用于不同的应用场景。而生物模型是在生物学研究过程中，舍去研究对象中一些次要的、非本质的联系，进而更好地展示研究对象或突出研究对象的主要特征和联系。它属于一种理想物质、过程或者假想结构。在高中生物教学中，生物模型的形式多种多样，其中概念模型、数学模型、物理模型已经成为教师常用的教学模型。

（一）概念模型

概念模型主要是指通过文字、图形、符号等形式将一些相关的名词或者过程以特定的形式连接起来，以此来表示某些现象或规律的模型。最常见的有流程图以及概念图。流程图一般用来表示生物过程的先后顺序;概念图可以将学过的新旧知识连接在一起，一目了然地呈现在学生面前，构成一个完整的体系，方便学生理解。光合作用和呼吸作用的图解就属于概念模型。构建概念模型的步骤通常包括：（1）弄清楚概念之间的联系;（2）画出初步的关系图;（3）标明各个概念之间的联系;（4）修改完善。

（二）数学模型

数学模型是通过字母、数字及符号等形式构建出来的等式或者不等式，或者一些描述事物联系及特征的数学表达式。在高中生物教学中，可以借助数学模型来描述生命现象，并进行相应的逻辑推理，进而解决相应的问题。数学模型实现了对数学和生物学习中实际问题的有机联系，进而更加形象、直观地揭示事物的本质和规律。数学模型可以分为函数模型以及方程模型。种群出生率和死亡率的计算公式就是数学模型的一种。构建数学模型的步骤包括：（1）先对研究对象进行细致的观察，提出问题;（2）进行模型假设;（3）通过实验，根据实验数据构建模型;（4）反复观察验证，进一步修正模型。

（三）物理模型

物理模型通常是用实物或者画图的方式来表示生物体的某部分结构或者某个生命过程。物理模型往往按照一定的比例进行放大或者缩小，通过物理模型的构建使得所要观察的对象或者过程更加直观、生动、形象。用实物形式进行展示地模型称为实物模型，比如细胞核的结构图形;用画图的形式进行展示的图形则是图画模型，DNA转录图就属于图画模型。构建物理模型的步骤包括：（1）了解研究对象的基本结构;（2）制作模型的基本元件;（3）明确各个元件之间的关系;（4）按照特定的關系连接各个元件;（5）检验和修补。

二、核心素养背景下高中生物模型建构教学的意义

模型构建法是生物学研究的重要方法，它可以使复杂抽象的问题简单化、直观化。在高中生物教学中，生物模型建构教学法对于学生形成科学思维、增强创新能力以及实践能力具有重要的意义和作用。物理模型建构教学有利于增强学生的空间认知能力;数学模型建构教学有利于提高学生的类比推理能力;概念模型建构教学有利于提高学生的系统思维和逻辑思维能力。具体而言，生物模型构建教学对于培养学生核心素养的意义包括以下几个方面。

（一）培养学生的创新能力

通过小组合作形式的模型构建及应用，让学生体验到生物学习过程中的成就感，并转变以往的学习方式。经过动手实践、交流互动、评价改进、自主实践的过程，提高学生学习的自主性，增强学习的积极性、主动性，培养学生的科学精神，促进学生创新能力和实践能力的提升。通过生物模型构建教学，逐步培养学生对生物学习的学习兴趣。同时，通过模型构建的自主实践，学生的创新能力也会不断得到提升。因此，在高中生物教学中，教师要引导学生进行模型构建。

（二）增强学生的批判思维

在高中生物学习中，建立一定的批判思维非常重要。在学习的过程中，只有敢于质疑，才会获得新的发现。在高中生物模型构建教学中，教师可以利用课本上的素材来培养学生的批判性思维。

（三）提高学生的建模思维以及建模能力

建模思维，是学生在建立模型时所需要具备的理论、概念、原则和方法。建模能力是在建模思想的引领下，综合建立模型，进行知识和技术创新所必需的知识、理论和技能，最终实现建立模型，完成创新的能力。在高中生物教学中，教师应该充分利用模拟实验以及构建模型的教学内容提高学生的建模思维以及建模能力。

（四）发展学生搜集信息以及处理信息的能力

构建模型，离不开大量的信息搜集和信息处理。在这个过程中，学生的搜集信息以及处理信息的能力得到发展及培养。有精力的学生还可以通过一些途径搜集更多的资料，使学习空间更加广阔。

（五）增强学生解决实际问题的能力

高中生物学科和学生的实际生活密切相关，在面对一些实际问题时学生可以尝试运用构建模型的方法来分析问题以及解决问题。因此，在高中生物教学中运用模型构建教学法，有利于提高学生解决实际问题的能力。

三、高中生物模型构建教学的具体应用

（一）借助概念模型，建立生物知识体系

概念模型最大的特点就是简单明了，通过概念模型，可以更加直观地展示研究对象的联系。在高中生物教学中，借助概念模型中的文字、符号、图示等构成的流程图或者概念图对教学中涉及的一些生命活动过程、规律进行呈现，帮助学生牢固地建立起相关的知识体系。

（二）借助物理模型，帮助学生发现规律

物理模型通常用相同比例的实物或者图形展示研究对象的结构特征。在高中生物教学中，教师可以多在课上运用物理模型，形象直观地对研究对象的外部特征进行展示，帮助学生更好地掌握研究对象的结构特点，发现规律。除此之外，教师还可以带领和引导学生自己制作模型，从而加深印象。

（三）借助数学模型，揭示事物本质

数学模型可以用公式、函数、柱状图、曲线图等形式直观地对研究对象的数据或者规律进行展示。在高中生物教学中，运用数学模型进行教学，可以帮助学生更好地认识规律和揭示事物的本质。

四、核心素养背景下给予高中生物模型建构教学的建议

（一）增强学生的建模意识

学生在学习过程中的建模意识不强，在一定程度上反映出教师对高中生物模型建构教学的重视程度还有所欠缺，需要进一步加强重视。在高中生物教学过程中，教师要加强对学生建模兴趣的培养，帮助学生正确认识科学规律，促使学生掌握模型建构的技巧，并逐步培养和树立学生的建模意识及思想，促进学生高效学习。除此之外，教师还要让学生了解模型的定义和类型以及模型的构建方法和原则，引导学生独立完成模型制作，并增加课上展示的环节。

（二）给予肯定性的评价

在模型构建完成之后，教师要对学生构建的模型多给予肯定性的评价，不要轻易否定学生。在教学过程中，教师要让全体学生都参与进来，使每个学生都尽可能地掌握生物模型构建的相关知识。当学生做得不好时，教师要及时地纠正并进行点拨，而当学生完成的比较出色时，教师就要给予肯定和鼓励。

（三）充分發挥学生自主性

一些教师在教学过程中，没有将学生学习的自主性充分发挥出来，往往直接给学生展示已有的模型，而不注重引导学生自主构建模型，使得学生陷入被动听讲的局面，不利于学生自主模型构建能力的提升。因此，在高中生物教学过程中，教师要注重引导学生自己动手建立模型，提升学生在学习中的自主性。

（四）有效规划教学过程

高中生物模型建构教学以模型为中心开展教学，可能会和原有的教学顺序和教学计划产生冲突，并造成内容上面的遗漏，使得教师和学生在短时间内无法完全适应。因此，在模型建构教学课开始之前，教师要提前做好计划和安排，并让学生提前了解模型的基本概念和构建方法。

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