提高生物学模型建构教学有效性的探索

胡正飞

摘 要：在生物学教学中，模型建构是一个非常重要的教学板块，高质量的模型建构教学设计，不但可以提升学生对生物学模型的建构技能和应用水平，而且能促进学生科学思维与自主学习意识的发展。然而现阶段生物学模型建构教学有效性并不是非常乐观，致使模型建构教学对学生生物核心素养培育的积极作用无法充分发挥。本文主要探索了提高生物学模型建构教学有效性的策略，希望可以为相关教学工作者提供有价值的参考信息，从而增强模型建构教学质量，突破生物课程教改工作重难点。

关键词：生物学;模型建构;有效性

中图分类号：G63          文献标识码：A          文章编号：1673-9132（2022）13-0086-03

DOI：10.16657/j.cnki.issn1673-9132.2022.13.029

在生物学教学中，模型建构不仅是一种理性思维，也是学生开展生物探究、掌握自然现象变化规律的必备学习技能，学生养成良好的模型建构思维和能力，就意味着掌握了研究生物学的真谛。针对目前生物学模型建构教学有效性不足的问题，教师有必要明确创新模型建构教学手段的必要性和紧迫性，为学生打造更具吸引力的模型建构课堂，从而驱动学生生物探究兴趣、模型建构思维和能力的稳步发展，从源头上提高模型建构教学有效性，下面我们就对这一目标进行教学路径探索。

一、提高生物学模型建构教学有效性的意义

纵观生物学模型建构教学的现实情况，教学有效性并未达到预期水准，深入剖析其原因，主要是教师对于模型建构教学重视程度不足，并未针对模型建构教学开展系统化设计创新。模型建构是开展生物学课程学习和研究的重要方法之一，学生掌握模型建构方法和技能，可以更为流畅地参与其他生物学探究活动。经过细致的分析总结，笔者将提高生物学模型建构教学有效性的意义归纳為以下三个方面。

第一，有利于深化学生对生物学概念知识的认知。在生物学教学中，引导学生正确认知和掌握生物概念知识是基础性目标。所谓模型，主要是指描述生物概念知识的形象化工具，而模型建构就是描述生物学概念知识的过程。教师着力提高生物学模型建构教学有效性最显著的意义，就是可以深化学生对生物概念知识的认知，利用模型建构帮助学生直观了解生物学理论的来龙去脉，简化概念知识的复杂结构，这样学生对生物学概念知识的记忆和理解会更为深刻。

第二，有助于锻炼学生运用生物学模型归纳和概括生命变化规律的意识和能力。以往生物教学偏重于课本概念知识的程式化讲解和输出，致使学生思维能力得不到良好发展，学生的演绎与推理、归纳和概括能力都存在一些薄弱点。有效的模型建构教学可以增强学生的思维能力和建模能力，指导学生运用生物学眼光和语言去描述生命现象，从而培养学生依托生物模型归纳概括生命变化规律的意识和能力。

第三，有利于帮助学生开展高效生物学自主探究活动。新课程标准下的生物学教学目标是引导学生自主探究，基于生命科学思维和探究方法，审视或论证生物学社会议题。模型建构是学生开展各项生物自主探究活动的前提条件，教师致力于整合多元化教学措施和资源，提升模型建构教学有效性，不仅有利于引领学生开展高效探究活动，而且能激发学生协同合作解决生物问题的意识和能力，从而顺应新课程标准提出的自主探究思想立意。

二、提高生物学模型建构教学有效性的策略

（一）应用多媒体技术，激发学生的模型建构兴趣

学生学习兴趣的浓厚程度直接决定着生物学模型建构教学有效性的高低。生物学模型建构教学所传授的知识技能，本身就具有较强的抽象性，以往教师在进行模型建构教学时采用的教学措施趣味性不足，不仅无法调动学生参与模型建构探索的积极情绪反应，而且难以引导学生抓住生物现象事实的主要特征和功能，从而影响学生对生物模型要素的准确把握。多媒体教学技术具有优越的直观教学功能，非常适用于生物学模型建构的形象化教学需求，是创新模型建构教学模式的重要工具。因此，教师想要切实提高生物学模型建构教学有效性，就必须加强应用多媒体技术，使枯燥、沉闷的模型建构课程变得生动有趣，从而激发学生的模型建构兴趣，促进学生对模型建构探索式学习的主动参与。具体的技术应用方法主要有两种。

第一，教师可以在生物学模型建构教学的导入环节为学生创设多媒体情境。模型建构是运用简化形式再现生命现象的复杂结构和主要功能，学生必须先了解生命现象的原型，才能顺利投入生物模型建构探索。教师可以根据生物学模型建构教学的具体内容，为学生在互联网资源库中查找对应的生命现象资料，如植物、动物的生长变化图片、视频等等，然后利用多媒体教学系统将这些资料投放在大屏幕上，为学生创设具象、直观的多媒体情境，鼓励学生和身边伙伴认真观察、互动讨论多媒体情境内容，最后集中反馈讨论结果，帮助学生对生物模型的原型和现实表现产生初步感知，通过多媒体情境导入激发学生模型建构学习兴趣[1]。

第二，教师可以预先为学生设计开发多媒体形式的模型建构微课件。生物学模型建构是对生物概念的概念性描述，教学所需的材料非常多。除了创设图片、视频形式的多媒体情境以外，教师还可以利用课件制作软件，将模型建构教学需要用到的文本资料、案例资料、视图影像资料汇集起来，制成集图、文、声、像于一体的微课件，然后把微课件投放到多媒体屏幕上，引导学生以小组合作形式观看微课件，探讨和记录微课件中的模型建构信息，作为后续建模学习的重要依据，这样既可以避免教学素材零散化，也能提升学生参与生物学模型建构的积极性。

（二）发展问题导学，锻炼学生的思维能力和模型建构能力

生物学模型建构教学的关键目标是发展学生的科学思维能力，使学生能够洞察生命现象的本质和变化规律，并运用定量或定性等方式去概括总结，得到完整的生物学模型，教师想要攻克这个目标，问题导学措施必不可少。好奇是学生普遍具有的心理特点和倾向，教师在生物学模型建构教学中引入问题导学手段，可以引导学生开展自主性的思考和探究活动，激发学生质疑和释疑的意识，切实锻炼学生的科学思维能力和模型建构能力，从而提升模型建构教学有效性。

在具体的策略实施上，教师可以将生物实验教学和问题导学措施相整合，带领学生在实验探究和思考中建构生物模型。如针对某生物学研究对象，教师可以先为学生出示多媒体形式的研究资料信息，然后让学生以分组模式观察、分析研究对象资料信息，将观察分析结果反馈集中起来。接下来，教师可以根据模型建构教学目标向学生提出问题，并鼓励学生结合观察分析结果自主发现和提出问题、对研究结论做出合理的假设，通过分组实验得到具体数据，去验证之前的假设是否成立。最后，教师就可以引导学生抓住实验结论中研究对象的主要特征和功能，对研究对象的性质进行描述和表达。如果建模过程中出现歧义，教师应该提出跟进问题，组织学生开展进一步的实验和观察，检验和修正先前建构的生物模型，直到研究对象的基本特征和功能被准确、完整地描述出来，学生的科学思维能力、实验探究能力和模型建构能力都能得到同步强化。

（三）设计合作建模任务，培养学生探究能力与合作精神

任务型教学措施不仅非常适用于生物学模型建构教学，而且在提高教学有效性方面也发挥积极作用。生物学模型建构教学想要取得成功，重在遵循自主、合作、探究性教学思想，将枯燥的建模学习内容转化为任务形式呈现给学生，这样一来可以激发学生的好胜心理，强化学生投入模型建构学习的内驱动力，二来也能产生集思广益的教学效用，提高学生探索和发现生物模型要素的效率。

在具体的合作建模任务设计和实施上，教师可以针对模型建构教学为学生设计资料收集和数据统计任务。模型建构教学需要的资料信息非常多，资料信息的完整性决定生物模型的建构质量。为此，教师在生物学模型建构教学中，可以向学生设计并发布资料收集和数据统计任务，使学生自主探查和获取模型建构所需的客观事实依据。如在针对某生物研究对象进行模型建构时，教师就可以先在多媒体屏幕上展示研究课题，然后以微课形式为学生呈现资料收集和数据统计任务，鼓励各小组学生自主分工，在电子书包、生物学史料库以及互联网信息库中输入关键词，查找和下载与研究对象密切相关的资料信息，锻炼学生应用多媒体工具合作采集建模信息的能力。资料收集完毕后，教师可以跟进引导学生开展数据统计任务，根据建模资料信息的具体类型，让学生合作整理计算数据，绘制成对应的扇形、条形、直方或折线型统计图。最后，教师就可以鼓励学生根据数据统计结果和影像资料，合作分析、概括生物研究对象的基本性质、特征或是功能，实现对生物模型的顺利建构和描述。

（四）加强建模方法指导，提高学生自主建构生物模型的能力

俗话说学无定法、贵在得法，科学的方法指导是生物学模型建构教学有效性获得提高的法宝。以往教师在实施生物模型建构教学时，仅是粗略向学生讲解建模方法，缺乏细致、深入的方法渗透，导致学生对生物模型建构过程的认知非常浅显，生物学模型建构教学质量难以得到保障。因此，教师在对生物学模型建构教学模式开展改革工作时，必须意识到方法指导的重要性，着力加强并落实建模方法指导。生物学模型建构方法主要有物理模型建构法、数学模型建构法以及概念模型建构法，对应的教学措施也有以下三项。

第一， 物理模型建构法。该方法主要是运用实物或者图像描述、概括生物研究对象的性质特征。教师在向学生传授这种建模方法时，可以指导学生参照生物模型结构图，运用各种生活材料动手制作实物型生物模型，在学生制作过程中，教师应该启发学生的创造性思维，注意对生物模型大小比例和相对数量的设定，力求制作出能够客观呈现生物研究对象主要特点的生物模型。教师还可以利用电子白板的绘图功能，指导学生以树状图、气泡图等形式绘制生物模型图像，鼓励学生合作分析讨论，在图像中准确、完整描述生物模型的结构和功能，从而锻炼学生对实物模型的手动制作能力，以及对图像模型的绘制能力，落实物理模型建构法渗透目标[2]。

第二， 数学模型建构法。该方法利用的是生物学和数学学科知识之间的交叉性，采用数学语言或者数学符号描述生物模型的主要特征，或生物知识点之间的内在联系。教师在实施数学模型建构法指导教学时，可以先利用微课件向学生展示生命现象的变化规律，鼓励学生以小组合作学习模式开展互动讨论，将生命现象的变化规律整理、归纳为易于理解的文字信息。接下来，教师就可以组织学生分析文字信息，初步了解生物模型的主要结构和功能，然后根据这些特点指导学生运用数字、字母、各种数学符号列等式或者不等式，或者绘制曲线图、图表和框图，以数学的形式去描述生物研究对象的客观特征。最后，教师还应该指导学生运用生物语言和数学语言，去识读和表达数学生物模型所反映的生命变化规律，如果发现模型中存在不合理之处，教师应该引导学生改变其中的某个字母或数字，对数学模型结构式进行校正，从而培养学生严谨、缜密的生物科学思维和探究精神，帮助学生扎实掌握数学模型建构法。

第三， 概念模型建构法。该方法主要是通过叙述、分类、视觉化等方式，对生命现象之间的变量关系进行定义、解释或者概括。教师在向学生渗透概念模型建构法时，可以先向学生出示生物研究对象和课题，然后向学生创设三个问题情境：（1）该研究对象和课题涉及哪些概念？请将概念罗列在演算纸上。（2）这些概念之间是否存在内在联系？请将演算纸上有联系的概念勾连起来。（3）该生命现象是如何产生或者实现的，请在演算纸上尝试绘制图解式模型。问题情境创设后，教师可以鼓励学生分组对问题展开思考和讨论。在此期间，教师应该流动巡视各组探究情况，指导学生对演算纸上的概念进行梳理和排列，基于概念间的变量关系和内在联系，绘制对应的概念图或者流程图。

三、结语

综上所述，教师整合多元化教学措施提高生物学模型建构教学有效性，不但可以深化学生对生物学概念知识的认知，而且有助于锻炼学生运用生物学模型，归纳和概括生命变化规律的意识和能力，还能帮助学生开展高效生物学自主探究活动。因此，教师在更新生物学模型建构教学模式时，应该加强应用多媒体技术、发展问题导学、设计合作建模任务以及指导建模方法，使学生以浓厚兴趣主动参与建模探索，得到科学思维能力、自主建模能力与合作探究精神的全面培养，从而提高生物学模型建构教学有效性。

参考文献：

[1] 何毅珑.模型建构与初中生物概念教学[J].名師在线，2021（15）：27.

[2] 杨昭君.指向科学思维的初中生物模型建构的教学策略[J].新课程导学，2020（30）：53.

[责任编辑 窦伊沙]