浅析高中生物教材中模型与建构的应用

蒋炼

摘要：《高中生物学课程标准》在阐述科学思维时对模型构建的方法提出了要求：“能够基于模型与建模方法，获得与生物学相关的基本概念和原理，探索、解释生命现象及规律，审视或论证生物学社会议题。”教师深入学习建构生物模型这一科学的研究方法，并将其应用到课堂教学中，是培养学生生物学科核心素养的重要方式和手段。基于此，本文章对高中生物教材中模型与建构的应用进行探讨，以供相关从业人员参考。

关键词：高中生物;教材;模型;建构;应用

引言

模型建构是一种方法，也是一个过程。建立模型的过程是学生深度思考的过程，是有利于学生思维品质以及关键能力发展的。将模型作为一种研究手段，是人们认识世界以及塑造世界的一大创造。《普通高中生物课程标准》将模型思想界定为教学的重要思想，在高中数学、高中化学、高中地理、高中物理、高中生物等学科教学中广泛应用。培养学生建立模型的能力，能够帮助学生理解核心概念形态、特征，了解事物本质，逐步提高学生核心素养。

一、模型建构

模型建构（建模）是在科学研究方法与原则的基础上，人为建立目标对象模型的过程。如细胞膜的流动镶嵌模型、用琼脂块模拟研究细胞不能无限长大等。模型建构就是在抽象和具象间建立转化关系。但是，无论如何转换，都应将陌生、复杂的事物转换成熟悉、简单的模型，都是为了最大限度地接近学生的最近发展区，使学生在已有的认知水平上自主构建知识体系和发展能力。通过建构模型直观系统地呈现生物学知识，能够培养学生的科学探究能力和创新思维，使学生形成全面完善的生物学核心素养。

二、高中生物教材中模型与建构的应用

（一）借助多媒体，构建直观情景

现如今的教育主要以素质教育为主，与传统教育相比，引入互联网信息教学的方式更加注重培养学生的素质，以重点培养学生的学习素养为主，强化学生的素质教育。具体落实到高中生物的实际教学中，互联网信息教学作为辅助教学手段可以激发学生学习生物的兴趣，可以培养学生的生物综合素养。教师通过计算机网络信息技术开展高中生物课堂情景教学，可以为高中生提供便于理解的教学情景，对提高学生的学习效率是十分有益的。对于教学情境的创设，在课堂教学初期阶段教师可以利用微课视频进行课堂教学内容的导入，这种新奇的课堂教学内容导入方式可以良好的激发学生的学习兴趣，以“生物膜的流动镶嵌模型”为例，在教学期间如果单纯针对基础生物概念进行灌输，则很难实现学生思维逻辑有效启发，也不利于学生理解基础概念与核心内涵。因此，为转变和优化生物课堂教学效果，教师可以加强多媒体的科学运用，合理构建模型，并在课堂上进行直观展示，模拟流动镶嵌模型的作用机理，让学生在观察的过程中就具体的生物学特征和规律进行有效总结与分析。

（二）结合生物模型，锻炼建模思维

教师在教授遗传与进化《染色体变异》这节课程的时候，可以从学生的实际情况出发，结合学生的能力和基础，通过生物建模的方式帮助学生学习和理解这部分知识。生物建模，并不是传统教学中“照本宣科”的教学，教师可以在构建果蝇染色体模型时，先行为学生提供建立图案，之后将学生分成不同建模小组，让学生结合现有知识，完成果蝇染色体建模任务。通过这种方式，能够有效激发学生探究教材知识的动力，让学生积极、主动地完成对本节内容的复习、分析，继而实现知识的掌握。而且在合作学习的过程中，还可以锻炼学生的合作意识、竞争意识，调动学生的学习热情。

（三）建构知识体系，培养学生理性思维

《普通高中生物课程标准》要求广大生物教师要引导学生归纳概括、演绎推理、建立模型，并且运用批评性思维等方法探讨生命现象以及生命规律，这是培养学生理性思维的重要方法。而模型与建构旨在培养学生学习能力，作为一种学习方法，有利于发展学生归纳概括、演绎推理能力。如下图所示，直接反映了种群数量的特征概念，清晰地体现了不同概念之间的关系，同时也突出了核心概念。在生物教学过程中，教师有意识地引导学生建立如下图所示模型，直接引导学生推理演绎、归纳概括，促使学生理性思考和探索，潜移默化地促进了学生生物核心素养发展。

（三）落实科学探究，让学生学会创新

新课程倡导的探究性学习的最大优势，在于把学生的学习过程转变为学生发现、探究的过程，使学生的自主性和能动性得到最大限度的发展，切实培养学生的创新意识和实践能力，将学生的“学会”转化为“会学”。以探究为特点的教学不仅直接影响核心素养中科学思维、科学探究的落实，也会间接影响另外两个核心素养的达成，这就要求教师把课堂看作是一个丰富多彩的“生态系统”，是一个推陈出新的过程。在学习《生物膜的流动镶嵌模型》这一节课时，通过建立物理模型来领悟科学思维。课前利用预习学案提出问题并让学生查阅资料，课堂上教师可以让学生展示相关资料并结合教材内容，与学生一起探究模型的获得过程。确定了“细胞膜中的脂质分子必然排列为两层”的结论后，教师引导学生探究：很多磷脂分子在水中会怎样排布？理由是什么？双层磷脂分子在细胞膜内是如何排布的？让学生利用纸质的磷脂分子模型构建细胞膜中磷脂双分子层的物理模型，课堂上以小组为单位共同完成最终的模型构建。接着再继续研究细胞膜中蛋白质分子的位置，结合教材的第68页图示和正文将蛋白质添加到已有的模型上，之后再結合教材的小字部分完善糖类的部分。这样在构建流动镶嵌模型的物理模型的过程中，将抽象的概念具体化，有利于学生的理解。

结束语

综上所述，模型建构就是结合教材知识以及学生认知来体现模型的，是有利于提高学生学习效率，促进学生核心素养发展的一种教学工具和手段。在高中生物教学中，教师应有意识地渗透模型思想，引导学生认识不同模型，交给学生主动建立模型的方法，让学生借助模型学习生物，借助模型分析和解决实际问题，重视学生的体验、思维和创造，不断促进学生生物学科核心素养的发展。

参考文献：

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