提高生物學(xué)模型建構(gòu)教學(xué)有效性的探索

胡正飛

摘 要：在生物學(xué)教學(xué)中，模型建構(gòu)是一個(gè)非常重要的教學(xué)板塊，高質(zhì)量的模型建構(gòu)教學(xué)設(shè)計(jì)，不但可以提升學(xué)生對(duì)生物學(xué)模型的建構(gòu)技能和應(yīng)用水平，而且能促進(jìn)學(xué)生科學(xué)思維與自主學(xué)習(xí)意識(shí)的發(fā)展。然而現(xiàn)階段生物學(xué)模型建構(gòu)教學(xué)有效性并不是非常樂觀，致使模型建構(gòu)教學(xué)對(duì)學(xué)生生物核心素養(yǎng)培育的積極作用無法充分發(fā)揮。本文主要探索了提高生物學(xué)模型建構(gòu)教學(xué)有效性的策略，希望可以為相關(guān)教學(xué)工作者提供有價(jià)值的參考信息，從而增強(qiáng)模型建構(gòu)教學(xué)質(zhì)量，突破生物課程教改工作重難點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：生物學(xué);模型建構(gòu);有效性

中圖分類號(hào)：G63? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1673-9132（2022）13-0086-03

DOI：10.16657/j.cnki.issn1673-9132.2022.13.029

在生物學(xué)教學(xué)中，模型建構(gòu)不僅是一種理性思維，也是學(xué)生開展生物探究、掌握自然現(xiàn)象變化規(guī)律的必備學(xué)習(xí)技能，學(xué)生養(yǎng)成良好的模型建構(gòu)思維和能力，就意味著掌握了研究生物學(xué)的真諦。針對(duì)目前生物學(xué)模型建構(gòu)教學(xué)有效性不足的問題，教師有必要明確創(chuàng)新模型建構(gòu)教學(xué)手段的必要性和緊迫性，為學(xué)生打造更具吸引力的模型建構(gòu)課堂，從而驅(qū)動(dòng)學(xué)生生物探究興趣、模型建構(gòu)思維和能力的穩(wěn)步發(fā)展，從源頭上提高模型建構(gòu)教學(xué)有效性，下面我們就對(duì)這一目標(biāo)進(jìn)行教學(xué)路徑探索。

一、提高生物學(xué)模型建構(gòu)教學(xué)有效性的意義

縱觀生物學(xué)模型建構(gòu)教學(xué)的現(xiàn)實(shí)情況，教學(xué)有效性并未達(dá)到預(yù)期水準(zhǔn)，深入剖析其原因，主要是教師對(duì)于模型建構(gòu)教學(xué)重視程度不足，并未針對(duì)模型建構(gòu)教學(xué)開展系統(tǒng)化設(shè)計(jì)創(chuàng)新。模型建構(gòu)是開展生物學(xué)課程學(xué)習(xí)和研究的重要方法之一，學(xué)生掌握模型建構(gòu)方法和技能，可以更為流暢地參與其他生物學(xué)探究活動(dòng)。經(jīng)過細(xì)致的分析總結(jié)，筆者將提高生物學(xué)模型建構(gòu)教學(xué)有效性的意義歸納為以下三個(gè)方面。

第一，有利于深化學(xué)生對(duì)生物學(xué)概念知識(shí)的認(rèn)知。在生物學(xué)教學(xué)中，引導(dǎo)學(xué)生正確認(rèn)知和掌握生物概念知識(shí)是基礎(chǔ)性目標(biāo)。所謂模型，主要是指描述生物概念知識(shí)的形象化工具，而模型建構(gòu)就是描述生物學(xué)概念知識(shí)的過程。教師著力提高生物學(xué)模型建構(gòu)教學(xué)有效性最顯著的意義，就是可以深化學(xué)生對(duì)生物概念知識(shí)的認(rèn)知，利用模型建構(gòu)幫助學(xué)生直觀了解生物學(xué)理論的來龍去脈，簡化概念知識(shí)的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，這樣學(xué)生對(duì)生物學(xué)概念知識(shí)的記憶和理解會(huì)更為深刻。

第二，有助于鍛煉學(xué)生運(yùn)用生物學(xué)模型歸納和概括生命變化規(guī)律的意識(shí)和能力。以往生物教學(xué)偏重于課本概念知識(shí)的程式化講解和輸出，致使學(xué)生思維能力得不到良好發(fā)展，學(xué)生的演繹與推理、歸納和概括能力都存在一些薄弱點(diǎn)。有效的模型建構(gòu)教學(xué)可以增強(qiáng)學(xué)生的思維能力和建模能力，指導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用生物學(xué)眼光和語言去描述生命現(xiàn)象，從而培養(yǎng)學(xué)生依托生物模型歸納概括生命變化規(guī)律的意識(shí)和能力。

第三，有利于幫助學(xué)生開展高效生物學(xué)自主探究活動(dòng)。新課程標(biāo)準(zhǔn)下的生物學(xué)教學(xué)目標(biāo)是引導(dǎo)學(xué)生自主探究，基于生命科學(xué)思維和探究方法，審視或論證生物學(xué)社會(huì)議題。模型建構(gòu)是學(xué)生開展各項(xiàng)生物自主探究活動(dòng)的前提條件，教師致力于整合多元化教學(xué)措施和資源，提升模型建構(gòu)教學(xué)有效性，不僅有利于引領(lǐng)學(xué)生開展高效探究活動(dòng)，而且能激發(fā)學(xué)生協(xié)同合作解決生物問題的意識(shí)和能力，從而順應(yīng)新課程標(biāo)準(zhǔn)提出的自主探究思想立意。

二、提高生物學(xué)模型建構(gòu)教學(xué)有效性的策略

（一）應(yīng)用多媒體技術(shù)，激發(fā)學(xué)生的模型建構(gòu)興趣

學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的濃厚程度直接決定著生物學(xué)模型建構(gòu)教學(xué)有效性的高低。生物學(xué)模型建構(gòu)教學(xué)所傳授的知識(shí)技能，本身就具有較強(qiáng)的抽象性，以往教師在進(jìn)行模型建構(gòu)教學(xué)時(shí)采用的教學(xué)措施趣味性不足，不僅無法調(diào)動(dòng)學(xué)生參與模型建構(gòu)探索的積極情緒反應(yīng)，而且難以引導(dǎo)學(xué)生抓住生物現(xiàn)象事實(shí)的主要特征和功能，從而影響學(xué)生對(duì)生物模型要素的準(zhǔn)確把握。多媒體教學(xué)技術(shù)具有優(yōu)越的直觀教學(xué)功能，非常適用于生物學(xué)模型建構(gòu)的形象化教學(xué)需求，是創(chuàng)新模型建構(gòu)教學(xué)模式的重要工具。因此，教師想要切實(shí)提高生物學(xué)模型建構(gòu)教學(xué)有效性，就必須加強(qiáng)應(yīng)用多媒體技術(shù)，使枯燥、沉悶的模型建構(gòu)課程變得生動(dòng)有趣，從而激發(fā)學(xué)生的模型建構(gòu)興趣，促進(jìn)學(xué)生對(duì)模型建構(gòu)探索式學(xué)習(xí)的主動(dòng)參與。具體的技術(shù)應(yīng)用方法主要有兩種。

第一，教師可以在生物學(xué)模型建構(gòu)教學(xué)的導(dǎo)入環(huán)節(jié)為學(xué)生創(chuàng)設(shè)多媒體情境。模型建構(gòu)是運(yùn)用簡化形式再現(xiàn)生命現(xiàn)象的復(fù)雜結(jié)構(gòu)和主要功能，學(xué)生必須先了解生命現(xiàn)象的原型，才能順利投入生物模型建構(gòu)探索。教師可以根據(jù)生物學(xué)模型建構(gòu)教學(xué)的具體內(nèi)容，為學(xué)生在互聯(lián)網(wǎng)資源庫中查找對(duì)應(yīng)的生命現(xiàn)象資料，如植物、動(dòng)物的生長變化圖片、視頻等等，然后利用多媒體教學(xué)系統(tǒng)將這些資料投放在大屏幕上，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)具象、直觀的多媒體情境，鼓勵(lì)學(xué)生和身邊伙伴認(rèn)真觀察、互動(dòng)討論多媒體情境內(nèi)容，最后集中反饋討論結(jié)果，幫助學(xué)生對(duì)生物模型的原型和現(xiàn)實(shí)表現(xiàn)產(chǎn)生初步感知，通過多媒體情境導(dǎo)入激發(fā)學(xué)生模型建構(gòu)學(xué)習(xí)興趣[1]。

第二，教師可以預(yù)先為學(xué)生設(shè)計(jì)開發(fā)多媒體形式的模型建構(gòu)微課件。生物學(xué)模型建構(gòu)是對(duì)生物概念的概念性描述，教學(xué)所需的材料非常多。除了創(chuàng)設(shè)圖片、視頻形式的多媒體情境以外，教師還可以利用課件制作軟件，將模型建構(gòu)教學(xué)需要用到的文本資料、案例資料、視圖影像資料匯集起來，制成集圖、文、聲、像于一體的微課件，然后把微課件投放到多媒體屏幕上，引導(dǎo)學(xué)生以小組合作形式觀看微課件，探討和記錄微課件中的模型建構(gòu)信息，作為后續(xù)建模學(xué)習(xí)的重要依據(jù)，這樣既可以避免教學(xué)素材零散化，也能提升學(xué)生參與生物學(xué)模型建構(gòu)的積極性。

（二）發(fā)展問題導(dǎo)學(xué)，鍛煉學(xué)生的思維能力和模型建構(gòu)能力

生物學(xué)模型建構(gòu)教學(xué)的關(guān)鍵目標(biāo)是發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維能力，使學(xué)生能夠洞察生命現(xiàn)象的本質(zhì)和變化規(guī)律，并運(yùn)用定量或定性等方式去概括總結(jié)，得到完整的生物學(xué)模型，教師想要攻克這個(gè)目標(biāo)，問題導(dǎo)學(xué)措施必不可少。好奇是學(xué)生普遍具有的心理特點(diǎn)和傾向，教師在生物學(xué)模型建構(gòu)教學(xué)中引入問題導(dǎo)學(xué)手段，可以引導(dǎo)學(xué)生開展自主性的思考和探究活動(dòng)，激發(fā)學(xué)生質(zhì)疑和釋疑的意識(shí)，切實(shí)鍛煉學(xué)生的科學(xué)思維能力和模型建構(gòu)能力，從而提升模型建構(gòu)教學(xué)有效性。

在具體的策略實(shí)施上，教師可以將生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)和問題導(dǎo)學(xué)措施相整合，帶領(lǐng)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)探究和思考中建構(gòu)生物模型。如針對(duì)某生物學(xué)研究對(duì)象，教師可以先為學(xué)生出示多媒體形式的研究資料信息，然后讓學(xué)生以分組模式觀察、分析研究對(duì)象資料信息，將觀察分析結(jié)果反饋集中起來。接下來，教師可以根據(jù)模型建構(gòu)教學(xué)目標(biāo)向?qū)W生提出問題，并鼓勵(lì)學(xué)生結(jié)合觀察分析結(jié)果自主發(fā)現(xiàn)和提出問題、對(duì)研究結(jié)論做出合理的假設(shè)，通過分組實(shí)驗(yàn)得到具體數(shù)據(jù)，去驗(yàn)證之前的假設(shè)是否成立。最后，教師就可以引導(dǎo)學(xué)生抓住實(shí)驗(yàn)結(jié)論中研究對(duì)象的主要特征和功能，對(duì)研究對(duì)象的性質(zhì)進(jìn)行描述和表達(dá)。如果建模過程中出現(xiàn)歧義，教師應(yīng)該提出跟進(jìn)問題，組織學(xué)生開展進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)和觀察，檢驗(yàn)和修正先前建構(gòu)的生物模型，直到研究對(duì)象的基本特征和功能被準(zhǔn)確、完整地描述出來，學(xué)生的科學(xué)思維能力、實(shí)驗(yàn)探究能力和模型建構(gòu)能力都能得到同步強(qiáng)化。

（三）設(shè)計(jì)合作建模任務(wù)，培養(yǎng)學(xué)生探究能力與合作精神

任務(wù)型教學(xué)措施不僅非常適用于生物學(xué)模型建構(gòu)教學(xué)，而且在提高教學(xué)有效性方面也發(fā)揮積極作用。生物學(xué)模型建構(gòu)教學(xué)想要取得成功，重在遵循自主、合作、探究性教學(xué)思想，將枯燥的建模學(xué)習(xí)內(nèi)容轉(zhuǎn)化為任務(wù)形式呈現(xiàn)給學(xué)生，這樣一來可以激發(fā)學(xué)生的好勝心理，強(qiáng)化學(xué)生投入模型建構(gòu)學(xué)習(xí)的內(nèi)驅(qū)動(dòng)力，二來也能產(chǎn)生集思廣益的教學(xué)效用，提高學(xué)生探索和發(fā)現(xiàn)生物模型要素的效率。

在具體的合作建模任務(wù)設(shè)計(jì)和實(shí)施上，教師可以針對(duì)模型建構(gòu)教學(xué)為學(xué)生設(shè)計(jì)資料收集和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)任務(wù)。模型建構(gòu)教學(xué)需要的資料信息非常多，資料信息的完整性決定生物模型的建構(gòu)質(zhì)量。為此，教師在生物學(xué)模型建構(gòu)教學(xué)中，可以向?qū)W生設(shè)計(jì)并發(fā)布資料收集和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)任務(wù)，使學(xué)生自主探查和獲取模型建構(gòu)所需的客觀事實(shí)依據(jù)。如在針對(duì)某生物研究對(duì)象進(jìn)行模型建構(gòu)時(shí)，教師就可以先在多媒體屏幕上展示研究課題，然后以微課形式為學(xué)生呈現(xiàn)資料收集和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)任務(wù)，鼓勵(lì)各小組學(xué)生自主分工，在電子書包、生物學(xué)史料庫以及互聯(lián)網(wǎng)信息庫中輸入關(guān)鍵詞，查找和下載與研究對(duì)象密切相關(guān)的資料信息，鍛煉學(xué)生應(yīng)用多媒體工具合作采集建模信息的能力。資料收集完畢后，教師可以跟進(jìn)引導(dǎo)學(xué)生開展數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)任務(wù)，根據(jù)建模資料信息的具體類型，讓學(xué)生合作整理計(jì)算數(shù)據(jù)，繪制成對(duì)應(yīng)的扇形、條形、直方或折線型統(tǒng)計(jì)圖。最后，教師就可以鼓勵(lì)學(xué)生根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果和影像資料，合作分析、概括生物研究對(duì)象的基本性質(zhì)、特征或是功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)生物模型的順利建構(gòu)和描述。

（四）加強(qiáng)建模方法指導(dǎo)，提高學(xué)生自主建構(gòu)生物模型的能力

俗話說學(xué)無定法、貴在得法，科學(xué)的方法指導(dǎo)是生物學(xué)模型建構(gòu)教學(xué)有效性獲得提高的法寶。以往教師在實(shí)施生物模型建構(gòu)教學(xué)時(shí)，僅是粗略向?qū)W生講解建模方法，缺乏細(xì)致、深入的方法滲透，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)生物模型建構(gòu)過程的認(rèn)知非常淺顯，生物學(xué)模型建構(gòu)教學(xué)質(zhì)量難以得到保障。因此，教師在對(duì)生物學(xué)模型建構(gòu)教學(xué)模式開展改革工作時(shí)，必須意識(shí)到方法指導(dǎo)的重要性，著力加強(qiáng)并落實(shí)建模方法指導(dǎo)。生物學(xué)模型建構(gòu)方法主要有物理模型建構(gòu)法、數(shù)學(xué)模型建構(gòu)法以及概念模型建構(gòu)法，對(duì)應(yīng)的教學(xué)措施也有以下三項(xiàng)。

第一， 物理模型建構(gòu)法。該方法主要是運(yùn)用實(shí)物或者圖像描述、概括生物研究對(duì)象的性質(zhì)特征。教師在向?qū)W生傳授這種建模方法時(shí)，可以指導(dǎo)學(xué)生參照生物模型結(jié)構(gòu)圖，運(yùn)用各種生活材料動(dòng)手制作實(shí)物型生物模型，在學(xué)生制作過程中，教師應(yīng)該啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維，注意對(duì)生物模型大小比例和相對(duì)數(shù)量的設(shè)定，力求制作出能夠客觀呈現(xiàn)生物研究對(duì)象主要特點(diǎn)的生物模型。教師還可以利用電子白板的繪圖功能，指導(dǎo)學(xué)生以樹狀圖、氣泡圖等形式繪制生物模型圖像，鼓勵(lì)學(xué)生合作分析討論，在圖像中準(zhǔn)確、完整描述生物模型的結(jié)構(gòu)和功能，從而鍛煉學(xué)生對(duì)實(shí)物模型的手動(dòng)制作能力，以及對(duì)圖像模型的繪制能力，落實(shí)物理模型建構(gòu)法滲透目標(biāo)[2]。

第二， 數(shù)學(xué)模型建構(gòu)法。該方法利用的是生物學(xué)和數(shù)學(xué)學(xué)科知識(shí)之間的交叉性，采用數(shù)學(xué)語言或者數(shù)學(xué)符號(hào)描述生物模型的主要特征，或生物知識(shí)點(diǎn)之間的內(nèi)在聯(lián)系。教師在實(shí)施數(shù)學(xué)模型建構(gòu)法指導(dǎo)教學(xué)時(shí)，可以先利用微課件向?qū)W生展示生命現(xiàn)象的變化規(guī)律，鼓勵(lì)學(xué)生以小組合作學(xué)習(xí)模式開展互動(dòng)討論，將生命現(xiàn)象的變化規(guī)律整理、歸納為易于理解的文字信息。接下來，教師就可以組織學(xué)生分析文字信息，初步了解生物模型的主要結(jié)構(gòu)和功能，然后根據(jù)這些特點(diǎn)指導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用數(shù)字、字母、各種數(shù)學(xué)符號(hào)列等式或者不等式，或者繪制曲線圖、圖表和框圖，以數(shù)學(xué)的形式去描述生物研究對(duì)象的客觀特征。最后，教師還應(yīng)該指導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用生物語言和數(shù)學(xué)語言，去識(shí)讀和表達(dá)數(shù)學(xué)生物模型所反映的生命變化規(guī)律，如果發(fā)現(xiàn)模型中存在不合理之處，教師應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生改變其中的某個(gè)字母或數(shù)字，對(duì)數(shù)學(xué)模型結(jié)構(gòu)式進(jìn)行校正，從而培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)、縝密的生物科學(xué)思維和探究精神，幫助學(xué)生扎實(shí)掌握數(shù)學(xué)模型建構(gòu)法。

第三， 概念模型建構(gòu)法。該方法主要是通過敘述、分類、視覺化等方式，對(duì)生命現(xiàn)象之間的變量關(guān)系進(jìn)行定義、解釋或者概括。教師在向?qū)W生滲透概念模型建構(gòu)法時(shí)，可以先向?qū)W生出示生物研究對(duì)象和課題，然后向?qū)W生創(chuàng)設(shè)三個(gè)問題情境：（1）該研究對(duì)象和課題涉及哪些概念？請(qǐng)將概念羅列在演算紙上。（2）這些概念之間是否存在內(nèi)在聯(lián)系？請(qǐng)將演算紙上有聯(lián)系的概念勾連起來。（3）該生命現(xiàn)象是如何產(chǎn)生或者實(shí)現(xiàn)的，請(qǐng)?jiān)谘菟慵埳蠂L試?yán)L制圖解式模型。問題情境創(chuàng)設(shè)后，教師可以鼓勵(lì)學(xué)生分組對(duì)問題展開思考和討論。在此期間，教師應(yīng)該流動(dòng)巡視各組探究情況，指導(dǎo)學(xué)生對(duì)演算紙上的概念進(jìn)行梳理和排列，基于概念間的變量關(guān)系和內(nèi)在聯(lián)系，繪制對(duì)應(yīng)的概念圖或者流程圖。

三、結(jié)語

綜上所述，教師整合多元化教學(xué)措施提高生物學(xué)模型建構(gòu)教學(xué)有效性，不但可以深化學(xué)生對(duì)生物學(xué)概念知識(shí)的認(rèn)知，而且有助于鍛煉學(xué)生運(yùn)用生物學(xué)模型，歸納和概括生命變化規(guī)律的意識(shí)和能力，還能幫助學(xué)生開展高效生物學(xué)自主探究活動(dòng)。因此，教師在更新生物學(xué)模型建構(gòu)教學(xué)模式時(shí)，應(yīng)該加強(qiáng)應(yīng)用多媒體技術(shù)、發(fā)展問題導(dǎo)學(xué)、設(shè)計(jì)合作建模任務(wù)以及指導(dǎo)建模方法，使學(xué)生以濃厚興趣主動(dòng)參與建模探索，得到科學(xué)思維能力、自主建模能力與合作探究精神的全面培養(yǎng)，從而提高生物學(xué)模型建構(gòu)教學(xué)有效性。

參考文獻(xiàn)：

[1] 何毅瓏.模型建構(gòu)與初中生物概念教學(xué)[J].名師在線，2021（15）：27.

[2] 楊昭君.指向科學(xué)思維的初中生物模型建構(gòu)的教學(xué)策略[J].新課程導(dǎo)學(xué)，2020（30）：53.

[責(zé)任編輯 竇伊沙]