高中生物教学中模型建构的价值与实践探究

张旭（安徽省亳州市黉学高级中学 236800）

在高中生物教学中，不同的教育教学理念会产生不同的教育教学目标与教学行为。在传统教学中，受应试教育的影响，教师需要培养学生的考试能力。所以，在考试指挥棒的作用之下，教师的教学重心往往是学生对知识的理解、记忆与运用。在尊重这一点的同时，教师也不要忘记陶行知先生提出的文化钥匙”概念。其强调在教育中要让学生得到四把最重要的文化钥匙，其中之一就是“科学方法”，即“治学治事之科学方法”。就生物教学而言，科学方法是至关重要的。

生物教学要发展学生的生物学科核心素养，包括生命观念、理性思维、科学探究以及社会责任四个要素。这四个要素的落地，只凭知识的简单记忆与运用是不够的，还需要在教学的过程当中定位出更好的着力点。那么这个着力点是什么呢？笔者认为生物模型就是其中之一。

生物是一门自然学科，自然学科的研究方式之一就是建立模型。在高中生物教学中，教师帮助学生建立模型，有助于学生更为系统地掌握生物学科的知识，更有助于学生在这样的一个过程中提升生物模型的建构能力。事实证明，模型建构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。在核心素养培育的背景下，进一步思考高中生物教学中模型建构的价值与途径，具有显著的实践与探究必要。

一、高中生物教学中模型建构的价值探究

实际上，《普通高中生物课程标准（2017 版）》中已然明确指出，模型建构应作为高中生学习生物的必要手段之一。由此可以发现，模型建构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。那么，在高中生物教学中，模型建构的价值到底有哪些呢？笔者通过初步的梳理，总结出这样的几点：

其一，通过生物模型的建构，可以促进学生认知的发展，当然也有助于学生生物学习能力的发展，帮助学生掌握生物学科知识及其体系中的重点，突破生物学习过程中的难点，对学生建构生物知识体系具有重要的作用。在学习过程中，学生对生物概念及其之间的联系的知识系统的建立，仅仅凭记忆是无法完成的，而要想进行有效建构，就必须借助于具体的模型。

其二，通过生物模型的建构与运用，可以帮助学生掌握生物学习的工具。学生通过运用这一工具，还可以迁移到新的概念或者规律的学习过程中。模型不是一个抽象的事物，生物模型从生物知识演绎的过程中得出，又反过来作用于新的生物学科知识的学习。如果学生掌握了生物模型建构的方法，并且在具体的生物知识学习过程中能够形成模型、运用模型，那也就意味着学生掌握了一个很好的学习工具。有了这一工具，学生对很多生物概念的学习、规律的运用都能够举一反三，进而形成完整的知识系统，有助于学科素养的提升。

其三，模型建构可以让学生更好地沉浸于问题解决当中。问题解决可以说是高中生物学科中的一个重要内容，学生在学习运用生物学科知识的时候，应学会运用知识解决问题。鉴于此，教师要让学生感觉到生物知识的学习与运用有章可循，那就必须借助于生物模型进行教学。

由此可以认为，无论是满足传统的学习需要，还是面对核心素养发展的需要，都必须重视模型建构。

二、高中生物教学中模型建构的实践探究

如同上面所强调的那样，生物学科知识的学习绝对不只是简单的记忆与运用，实际上生物教学本身所具有的有效性、系统性，对学生未来发展具备深远意义。在模型建构的过程中，教师要高度重视有效性和系统性，尤其是后者，在模型建构的过程当中应得到充分体现。

简而言之，模型就是人们为了描述某一特定的对象而进行的高度概括的简化描述。就生物学科而言，模型常常包括概念模型、物理模型和数学模型。其中，概念模型载体是文字或者图形，也包括由文字或者图形组成的流程图；物理模型也称实物模型，其特点是与实物构造相同，便于学习者直观认识与理解；数学模型通常是指描述生命活动规律的一些图形、公式等。在不同的情况下，教师需要选择不同的模型进行教学，或者多模型共用助力知识讲解，具体要视教学内容而定。

以“细胞膜的结构和功能”这一内容教学为例。教师要帮助学生认识到细胞膜的功能，就应将细胞与外界环境分隔开、控制物质进出细胞、进行细胞间的信息交流等，自然就必须让学生认识到细胞膜的结构。在探究结构的过程当中，知识教学则涉及结构与功能的匹配。这时，教师可以循着历史发展的脉络，让学生认识到：在生物学科发展的历史上，随着细胞膜的功能不断被发现，人们对细胞膜的结构认知也在发生着改变。在这一学习过程中，建立模型就可以成为一条重要的学习方式。

例如，1895 年欧文顿对植物细胞通透性的研究，推测出“细胞膜是由脂质组成的”。后来，通过进一步的研究，则提出“细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇，其中磷脂含量最多”。有了这些发现之后，教师可以向学生提问：“如果是你，你会怎么做呢？”学生自然会根据上述细胞膜的功能以及此处的发现，去提出猜想。猜想的过程就是建构模型的第一步，当然这个时候由于学生所掌握的知识还比较少，大脑中的模型并不清晰。紧接着，教师可以进一步提供相关的资料，如“在水中形成的磷脂双分子层模式图”（如图）。

此处提供该图的最大好处就是可以帮学生形成初步的模型认知。有了这一基础，再加上相关的资料提供，就可以帮助学生进一步完善模型。资料的丰富意味着模型的进一步完善，学生在这个过程中，又可以进一步培养自己的建模能力。

三、结语

在上述教学过程中，学生借助于资料进行充分想象，以此建立并完善细胞膜结构模型的空间，其建模能力自然能够得到充分培养。特别值得一提的是，在学生猜想的过程中，教师可以借助于实物模型，去帮助学生验证自己的猜想。在不同的阶段提供不同的实物模型，可以帮助学生及时地理解生物知识，从而起到强化和巩固已有认识的作用，并且可以将学生的思维进一步引向深入。

事实证明，作为高中生物课程标准规定中的必需手段之一，在教学中采用模型构建的教学思路，不仅可以在学生的学习中充分发挥模型的作用，同时也为高中生后续学习好生物这门学科提供了基础保障。陶行知说：“培养教育人和种花木一样，首先要认识花木的特点，区别不同情况给以施肥、浇水和培养教育。”生物教学就应当借助于模型，来促进学生的能力发展，促进核心素养的养成。