高中生物模型建构教学实践研究

陈垒英

摘 要：随着我国教育教学改革的不断深入，许多新颖的教学方法应运而生，模型建构教学就是其中之一。基于学生科学思维培养这一目标，要求生物教师利用模型建构教学的突出优势，将具体知识复杂的生物知识通过模型建构，“以理说理”地教授给学生，以此增强学生的科学思维。文章从高中生物模型建构教学存在的问题入手，有针对性地提出改进建议，以期为后续生物课程教学指明方向，提供参考。

关键词：高中生物；模型建构；教学实践

生物学作为一门实践性很强的学科，对学生的动手能力和实验观察能力有较高的要求。尤其是在新课程理念不断落实的今天，强化学生的动手操作能力受到广大教师的一致重视。然而，传统的生物教学方法往往以讲授为主，学生的学习兴趣和动手能力得不到充分发展。本文旨在探讨模型建构教学在高中生物教学中的应用，在提高学生学习兴趣和动手能力的前提之下，促进学生对生物知识的深入理解和应用。

一、高中生物模型建构教学的概念

模型是人们为了某种特定目的而对认识对象所做的一种简化的概括性描述，是科学研究中对复杂事物的一种简单的描述方法。这种描述可以是定性的，也可以是定量的。有的借助具体事物形象化的手段，有的则通过抽象的形式来表述。通过模型，抓住事实的最主要特征和功能，以简化的形式去再现原型的各种复杂结构和功能。它是连接理论和应用的桥梁，可以帮助人们认识客观世界中最本质的东西，以便预测和指导实践。生物学研究中通常建构的模型包括概念模型、物理模型和数学模型等。

二、高中生物模型建构教学存在的问题

（一）缺乏实践和交互性

生物学是一门极为活跃和结构繁杂的领域，涉及众多互动和联结的生物系统。在高中阶段，使学生能够把握这些系统的复杂性是一个重要的教学挑战。理论上，建构模型应作为一种辅助工具，通过直观展示和动手实践帮助学生深化对生物学概念的理解。然而，现实中的高中生物模型教学往往缺乏足够的动手实践和互动元素，这限制了学生在认知层面上的发展。模型多数情况下呈现为完整的范例，使学生更多扮演旁观者的角色而不是模型的创作者，从而使学生形成了一种消极学习态度，还忽视了亲自制作模型在加深理解和推动认知发展方面的重要性。

（二）模型简化过度

在高中生物的教学实践中，简化生物模型成了一个显著的问题。为了便于学生理解复杂的生物学原理，教学中使用的模型往往被设计得比较简单化。然而，这种简化可能适得其反，因为模型可能不会完整准确地展示生物实体的结构或生理过程。简化到忽略关键要素和过程的模型会提供一个不完整或误导性的知识框架。例如，一个过于简化的细胞模型可能遗漏了细胞器之间的复杂交互作用，而一个简化的生态系统模型可能未能描绘物种间的复杂互动及环境因素的实际影响。这种简化可能会导致学生学习到的是片面或者难以应用于复杂现实的问题[1]。此外，忽视生物学中的复杂性和动态性，可能会让学生错过理解生物系统不同层级间复杂互动所产生的生物现象的重要性。如果模型过分简化，无法传达这些复杂的相互作用，那么学生就可能形成一个静态、简化的对生物学的看法，这与生物学的动态、系统思维相去甚远。

（三）教学资源不足

高中生物教学面临的一个关键问题是教学资源不足，这个问题直接影响了教育成果和学生的理解深度。教师需要的资源包括但不限于模型、视觉插图、多媒体内容、计算机软件及其他教学辅助工具。这些资源的匮乏可能迫使教师依靠过时或不完善的资料来讲授生物学的复杂内容，常常导致学生对关键概念缺乏深刻理解。缺乏适当的模型和实验仪器会妨碍学生直接观察生物学现象，削弱了他们的直观感知能力。生物学作为一门强调实验操作的学科，亲身体验和实践对于把握难以理解的理论极其重要。

三、高中生物模型建构教学的策略

（一）要坚持以生为本的原则

立德树人是教育的根本任务，落实这个根本任务离不开学校，也离不开教师。要想发挥出高中生物建模教学的优势，教师应当始终坚持以生为本的原则。将学生的学习兴趣和学习需求放在教学的首位。关注学生的个体差异和发展特点，在模型建构活动的过程当中培养学生的观察能力、思维能力和实践能力。让学生通过亲自的实践和操作，深入了解生物的基本原理和基本概念。

（二）要设计开放探究的话题

建构高中生物模型的过程，就是探究的过程，教师应当设计开放性的话题，鼓励学生围绕着话题进行思考和探索。在这个过程当中，教师需要明确探究话题既可以是一个生物现象、一个生物问题，也可以是生物之间的关系。无论是哪种内容都要让学生通过模型建构的方式去解决，理解其中所蕴含的生物知识。这样的话题既能够激发学生的好奇心和求知欲，也能够培养学生探究意识和解决问题的能力。

（三）要打造趣味互动的课堂

在高中生物模型建构教学中，教师应当打造趣味互动的课堂，在课堂教学中引入游戏竞赛小组合作等方式，让每名学生都能够在模型建构的过程中享受学习的乐趣和成就感。同时，教师还可以设计一些简单的生活活动，如模拟生物实验及生物模型的重构等方式，让学生在虚拟平台和模拟软件当中构建生物模型。在这样的过程中，教师为学生提供更丰富更多元化的学习资源，打造趣味互动的课堂，以便提升学生的学习效果，提高课堂教学的质量。

（四）借助生活素材，建构简易模型

生物与现实生活之间存在着紧密的联系，在高中生物模型建构教学当中，教师可以借助生活素材来给学生建构简易的模型，帮助学生理解生物的基本知识和基本原理。坚持探究性原则，要求学生从复杂的现象中寻找生物信息，并提出问题，主动尝试从生物的角度运用所学知识和方法寻求解决问题的策略，建构简易模型。这样的模型不仅能够展示生物的结构和功能，还能够帮助学生更好地理解和记忆知识点，加深学生对于生物知识的理解[2]。

例如，在进行教学《细胞的基本结构》一课的时候，教师可以借助生活素材，让学生建构一个简易的细胞模型，帮助学生理解细胞的基本结构和功能，如细胞中的无机物、蛋白质等是生命活动的主要承担者，核酸是遗传信息的携带者等。首先，教师可以给学生提供纸张、塑料瓶和橡皮泥等材料，让学生使用纸张、塑料瓶和橡皮泥等材料来制作细胞膜。在这个过程中，学生需要将纸张剪成合适的形状，然后用橡皮泥固定在塑料瓶上，模拟细胞膜的结构。其次，教师可以让学生使用橡皮泥来制作细胞质。整个细胞质需要学生将橡皮泥捏成细胞的形状，并在其中加入一些小颗粒代表细胞器，细胞当中的线粒体、高尔基体和溶酶体要通过橡皮泥来捏出来。然后，学生可以使用彩色纸张和剪刀来制作细胞核和染色体。在这个过程中，学生需要将彩色纸张剪成合适的形状，然后用橡皮泥固定在细胞质中，表示细胞核和染色体的位置。最后，让学生使用细线和珠子来表示细胞质内的细胞骨架。这个过程需要将细线穿过珠子，然后将珠子固定在细胞质中，模拟细胞骨架的结构。通过这样的模型建构，学生可以直观地观察和理解细胞的基本结构和功能。教师可以引导学生观察模型中的各个部分，并解释它们的作用和相互关系。同时，教师还可以利用这个模型进行互动教学，让学生参与其中，提出问题和进行讨论，进一步加深学生对细胞结构和功能的理解。通過借助生活素材建构简易模型的教学方法，能够让学生更加深入地理解和应用细胞的基本结构和功能，培养学生的动手能力和创造力，激发学生对生物学的兴趣和学习积极性。生物教师要善于从学生的生活中找出生物问题，使学生感到生物就在自己的身边，认清生物知识的实用性，产生兴趣[3]。

（五）根据文本知识，设计概念模型

新课程提倡教师在教学中要“用教材教，而不是教教材”，要“用好教材，超出教材，开发课程资源”。在高中生物模型建构教学中，通常会有一些相对抽象难以理解的知识点。这时候如果教师通过给学生构建概念模型，就能够加深学生对于生物知识的理解，让学生了解其背后的原理。概念模型是一种抽象的模型，它是指通过符号表格和图像的形式展示生物学当中的概念及其关系。在这个过程当中，学生可以根据自身的理解，适当地修改概念模型。

例如，在进行教学“探究植物细胞的吸水和失水”相关知识的时候，教师可以根据文本知识设计一个概念模型，帮助学生理解植物细胞的吸水和失水过程。首先，教师需要设计一个符号表格，列出吸水和失水过程中涉及的关键概念。在表格当中要让学生了解影响失水和吸水的因素，如细胞壁、细胞膜、渗透压、渗透调节等。而学生可以根据教师的指导，将这些概念填写到符号表格中，并理解这些因素之间的关系。其次，教师可以通过图像的形式展示吸水和失水过程中的关键步骤。比如，绘制一个植物细胞的示意图，标注出细胞壁、细胞膜和细胞质等部分。通过箭头和文字说明，展示水分进出细胞的路径和过程。除了这些抽象的概念之外，教师还可以设计一个简单的模型来模拟植物吸水和失水的过程。在这个模型当中，教师可以使用透明的容器代表细胞，将一定浓度的溶液注入容器中，表示细胞内的液体。通过调节容器外溶液的浓度，观察液体进出细胞的情况，展示渗透调节的作用。最后，让学生根据自己的理解，对概念模型进行修改。在这一环节里，学生可以根据自己的理解和学习，对符号表格和图像进行修改，添加新的概念和关系，以更全面地理解和掌握植物细胞的吸水和失水过程。通过这样的方法开展教学，能够提高学生对于生物知识的理解和应用能力，有助于培养学生完整的逻辑思维和抽象思维能力。

（六）引导学生合作，制作实物模型

在高中生物模型建构教学当中，教师要重视学生之间的合作，明确模型建构的过程，事实上就是学生思维碰撞的过程。在这个环节里，教师可以给学生介绍生物的基本结构和功能模型，然后给学生分成相应小组，让学生按照生物的基本特点，去利用物品进行制作模型。学生在制作实物模型的过程中，可以互相协作交流和分享，培养学生的合作精神和团队意识。也能够加深学生对于生物知识的理解，强化学生的动手能力和实践能力，实现学生的全面发展[4]。

例如，在进行教学“性状分离比的模拟实验”相关知识的时候，教师可以让学生通过合作的方式，制作实物模型来模拟这个实验的过程。首先，教师需要将学生分成小组，每个小组由3-4名学生组成。小组成员可以扮演不同的角色，如父本、母本和子代等。然后，教师可以给学生提供一些简单的材料，如彩色笔，胶水和剪刀等，让学生根据实验要求，利用这些材料制作出不同机型的色块或者是标签。而学生可以在这一环节内，根据父本和母本的基因型，按照一定的比例和规则，将色块或标签组合起来，模拟子代的基因型组合。同时学生也可以通过组合不同的色块或标签，观察和记录不同基因型的出现频率，计算性状分离比。最后，教师可以让学生自己制作的实物模型展示给其他小组或全班同学，分享自己的观察结果和计算方法。

（七）利用信息技术，构建虚拟模型

如今，人类已进入信息时代，以计算机和网络为核心的现代技术不断发展，因其无与伦比的优势，给当前的教育教学带来了崭新的变革。在高中生物模型建构教学中，教师可以利用信息技术构建虚拟模型的方式，帮助学生理解生物知识。在信息技术的背景下，教师可以引导学生在计算机中进行模型的建构，教育教学中，要考虑学生的个性差异，教师要充分了解学生。在教学和训练大多数学生的同时，做到“上不封顶，下不保底”，还需要根据学生的不同性格和特点，采取不同的方法，做到有的放矢地进行教学。

例如，在进行教学《基因和染色体的关系》一章的时候，巧妙地利用信息技术开展教学，能够加深学生对于知识点的理解，也能够通过信息技术构建虚拟模型的方式，帮助学生理解基因和染色体之间的关系。首先，教师可以引导学生使用计算机软件或在线模拟工具，如基因编辑软件或基因组浏览器等，构建虚拟模型。在这个环节当中，学生可以跟随教师的指引，使用计算机模拟基因和染色体的结构及其功能。在此基础之上，学生通过模拟软件分析基因和染色体之间相互交错的关系。学生在拓展、缩放和旋转的过程当中操控基因或者染色体，观察其性状分离比，思考基因和染色体之间存在的紧密联系，最终会发现基因位于染色体上。染色体上遍布了基因的片段，而染色体可以跟随下一代进行分离。学生在构建模型的过程当中就会发现基因和染色体之间存在着对应的关系。以这样建构模型的方式开展课堂教学，能够帮助学生更好地理解生物知识，提升学生的生物核心素养。

结束语

综上所述，随着现阶段教育理念的不断深入推进，高中生物模型建构教学逐渐受到广大教师的重视。在这个过程当中，教师需要坚持以“生”为本的教学原则，使学科内容更贴近学生实际，激发学生的学习兴趣，同时还要保证学生能够在互动和探索的过程当中，培养出团队协作能力和沟通技能。多种教学方法的合理使用，让高中生物模型建构教学更富有创意，为学生提供深度的认知体验。同时，不断提升学生的科学素养和实践能力，实现学生的长远发展。

参考文献

[1]高敏.高中生物教学中模型建构的校本化实践[J].青少年日记（教育教学研究），2019（S2）：177.

[2]周建兰.基于核心素养的高中生物模型建构教学策略[J].天津教育，2020（12）：82-83.

[3]牛延平.核心素养下高中生物模型建构教学措施探讨[J].中学课程辅导（教师通讯），2021（3）：43-44.

[4]张旭.高中生物教学中模型建构的价值与实踐探究[J].教学管理与教育研究，2022，7（1）：77-78.

本文系闽清县教育科学研究“十四五”规划2023年度课题双减背景下巧用模型建构提升高中生物学核心素养的实践研究（No.MQ202301Z）。