初中生物建模教學(xué)的實(shí)施策略

魏秀珍+陳遵志

摘 要 立足義務(wù)教育階段生物學(xué)教學(xué)的重點(diǎn)：圍繞學(xué)科核心素養(yǎng)的生成，引導(dǎo)學(xué)生掌握生物的基本形態(tài)和基本結(jié)構(gòu)，初步形成結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點(diǎn)。推進(jìn)建模教學(xué)融入課堂，能更好地促進(jìn)學(xué)生對知識的理解和應(yīng)用，是培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的有效途徑。

關(guān)鍵詞 建模教學(xué) 初中生物 模型構(gòu)建 實(shí)踐

中圖分類號 G633.91 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 B

在傳統(tǒng)生物學(xué)科教學(xué)中，教師過分強(qiáng)調(diào)理論知識的傳授和原理的應(yīng)用，無意之中忽視了學(xué)生動手能力、創(chuàng)新精神的培養(yǎng)。這導(dǎo)致學(xué)生理所當(dāng)然地認(rèn)為，初中生物學(xué)科的學(xué)習(xí)就是簡單的背誦過程。結(jié)合我?！渡飳W(xué)建模教學(xué)模式的實(shí)踐研究》省級基地校課題開展研究的契機(jī)，筆者在七年級學(xué)生入學(xué)時，嘗試引導(dǎo)學(xué)生從制做植物細(xì)胞模型開始，在課堂教學(xué)中嘗試使用了建模教學(xué)的策略。

1 利用元認(rèn)知理論，引導(dǎo)學(xué)生主動參與模型構(gòu)建

中學(xué)建模的元認(rèn)知理論認(rèn)為，建模就是在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生通過實(shí)際去體會、領(lǐng)悟、總結(jié)、概括，也就是讓學(xué)生在已有知識經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上經(jīng)歷一個主動構(gòu)建的過程。在初次植物細(xì)胞模型（類比模型構(gòu)建）制做過程的實(shí)踐中，筆者有意識地引導(dǎo)學(xué)生遵循先大后小、先簡后繁的原則，由表及里、先框架后細(xì)節(jié)進(jìn)行逐步建構(gòu)，將課本知識與模型相結(jié)合，鼓勵學(xué)生發(fā)揮想象、大膽創(chuàng)新。在學(xué)生建構(gòu)好模型后，開展小組交流、展示并討論。在突出基礎(chǔ)知識的同時，教師肯定學(xué)生的活動成果。

由于是初次制做模型，學(xué)生制做的模型只能反映出他們對模型建構(gòu)的原有認(rèn)識：外形相似。此時，教師要及時指出其優(yōu)點(diǎn)與不足，并要求他們進(jìn)一步審查模型的科學(xué)性和美觀性：如細(xì)胞器的大小比例、數(shù)量是否科學(xué)？能不能選擇更適合的材料，更形象地說明細(xì)胞各結(jié)構(gòu)的功能？做好的模型如何固定、保存？學(xué)生學(xué)在其中，樂在其中。討論總結(jié)之后，學(xué)生根據(jù)教師的評價，重新修正模型，進(jìn)而初步完成動物細(xì)胞的模型。同時，教師把課堂活動制作的模型的照片上傳到班級QQ群，讓學(xué)生在課后繼續(xù)討論、完善。

在“動物細(xì)胞”課堂上，令人驚喜地看到，學(xué)生用五花八門的材料制作出了各種極富想象力的模型。在小組匯報中，學(xué)生詳細(xì)地闡述了模型制作的過程，并對其他同學(xué)提出的質(zhì)疑進(jìn)行了現(xiàn)場解答，同時還談了制作過程中的體會與感受。通過建模實(shí)踐，學(xué)生既實(shí)現(xiàn)了完整的知識體系構(gòu)建，也體會到小組合作與共享的快樂。課后交流中，許多學(xué)生還談及，模型制作因?yàn)橐c同學(xué)合作而沖淡初入中學(xué)的陌生感和不適應(yīng)。從學(xué)生對生物建模課的期待可以發(fā)現(xiàn)：有嘗試就有收獲，有興趣就充滿希望。

當(dāng)然，要提高建模的課堂教學(xué)效果還應(yīng)注意3個方面。首先，教師必須在建模之前，引導(dǎo)學(xué)生明確建模的目的：是側(cè)重生物體的外形和基本結(jié)構(gòu)組成，還是要幫助人們了解生物體及其運(yùn)行機(jī)制，然后根據(jù)目的選擇模型的表征形式。其次，在建模過程還要關(guān)注選定的模型與所學(xué)知識是否相關(guān)，構(gòu)建模型的材料是否熟悉、常見，教師和學(xué)生能否用最直接的視覺、最簡單的語言來表達(dá)模型。最后，學(xué)生基于自身構(gòu)建模型而開展小組或全班的討論后，依據(jù)評價對模型進(jìn)行修正、完善。教師在建模之后，根據(jù)學(xué)生反饋的情況，反思模型是否清楚、有用，能否有助于學(xué)生形成概念。

2 篩選教學(xué)內(nèi)容，構(gòu)建靈活多樣的建模教學(xué)模式

模型的構(gòu)建就是通過模型，抓住事物的最主要的特征和功能，以簡化的形式去再現(xiàn)原型的各種復(fù)雜結(jié)構(gòu)和功能，是連接理論和應(yīng)用的橋梁，可以幫助學(xué)生認(rèn)識客觀世界中最本質(zhì)的東西，以便預(yù)測和指導(dǎo)實(shí)踐。不同模型在構(gòu)建過程中有所區(qū)別，但主要步驟還是一致的：① 明確模型建構(gòu)的目的；② 選擇模型表征形式；③ 構(gòu)建模型；④ 對模型進(jìn)行檢驗(yàn)評價和修正。在初中生物課堂建模教學(xué)中，常用到的模型有類比模型、尺度模型、系統(tǒng)模型。學(xué)生在課堂上構(gòu)建生物學(xué)模型，會擠壓課堂上基礎(chǔ)知識的教學(xué)時間，因此教師可以讓學(xué)生課前完成模型建構(gòu)，課上結(jié)合教學(xué)實(shí)際需要，重點(diǎn)選擇模型建構(gòu)的某個步驟，進(jìn)行課堂教學(xué)。

當(dāng)然，不是所有的知識點(diǎn)都可以實(shí)施建模教學(xué)。所以建模教學(xué)之前，教師應(yīng)根據(jù)模型建構(gòu)的目的，結(jié)合教學(xué)內(nèi)容，篩選出適合建模教學(xué)的典型知識，形成教學(xué)案例。結(jié)合教學(xué)實(shí)踐，初中生物學(xué)適合建模的內(nèi)容見表1。

一般，當(dāng)知識內(nèi)容涉及到解釋現(xiàn)象發(fā)生過程和機(jī)制時，教師可以適時進(jìn)行建模教學(xué)。如水是如何在植物體內(nèi)運(yùn)輸?shù)模垦貉h(huán)的途徑、尿液是如何形成等內(nèi)容。當(dāng)知識內(nèi)容用建模教學(xué)更形象易懂時，教師也可以進(jìn)行建模教學(xué)。如建構(gòu)肘的運(yùn)動模型幫助學(xué)生理解肘部的運(yùn)動；建構(gòu)心臟模型幫助學(xué)生理解心臟內(nèi)部結(jié)構(gòu)和運(yùn)行機(jī)制等。而有些內(nèi)容其實(shí)沒有必要進(jìn)行建模教學(xué)，例如植物的分類、動物的分類、生物和非生物的區(qū)別等內(nèi)容。

不同的模型具有不同的功能和優(yōu)勢，在一些情況下，為了解釋復(fù)雜現(xiàn)象，需要同時使用多種模型。因此在課堂教學(xué)中，教師要結(jié)合教學(xué)內(nèi)容，依據(jù)不同模型的功能，以一種模型為主、多種模型并用的方式進(jìn)行建模教學(xué)設(shè)計。例如，人教版“輸送血液的泵——心臟”教學(xué)中，教師可以通過語言、視覺、實(shí)物等表征方式對心臟的外部輪廓和結(jié)構(gòu)進(jìn)行類比模型構(gòu)建，用構(gòu)建示意圖方式（系統(tǒng)模型）來講解心臟的運(yùn)行機(jī)制，學(xué)生構(gòu)建的循環(huán)系統(tǒng)模型（圖1）來形成初步概念，最后在修正模型和呈現(xiàn)用動態(tài)圖（系統(tǒng)模型）的過程中，完成整節(jié)課的知識體系構(gòu)建。

3 建模與游戲化教學(xué)相整合，實(shí)現(xiàn)教與學(xué)共同成長

感知覺是學(xué)生認(rèn)識外界事物、增長知識的主要途徑之一。初中階段的孩子仍然習(xí)慣于用現(xiàn)象、聲音、色彩以及動作來思考問題，而游戲就是一種通過操作物體來感知事物的過程。人教版初中教材內(nèi)容主要包括形態(tài)功能部分、原理部分和關(guān)系部分。但由于客觀條件的限制，學(xué)生不可能都通過觀察與實(shí)驗(yàn)，做到事事親歷，而建模課恰好能有效地彌補(bǔ)這一缺憾。此外，在構(gòu)建過程中如果教師融入游戲化教學(xué)，往往還能收到事半功倍的效果。

在形態(tài)部分教學(xué)中，動植物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)與功能、生物體器官的位置、形態(tài)等，教師可以通過繪制生物簡圖、拼圖等方式來構(gòu)建類比模型。如在“心臟的結(jié)構(gòu)”授課中，師生可以一起繪制心臟結(jié)構(gòu)簡圖（圖2），并在簡圖上注明各個結(jié)構(gòu)名稱，通過這種方式形象地說明生物體的形態(tài)構(gòu)造、生理特征，使教與學(xué)的過程“活”起來，進(jìn)而激發(fā)學(xué)生的求知欲，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在知識點(diǎn)小結(jié)時，教師可以利用課前準(zhǔn)備的紙片進(jìn)行拼圖游戲（圖3），來鞏固提升課堂的教學(xué)效果。由于整節(jié)課充分調(diào)動學(xué)生多感官合作，孩子們參與的興趣和熱情高昂，徹底地改變了傳統(tǒng)的教與學(xué)，學(xué)生觀察、動手、模擬等感知能力得到充分的體現(xiàn)；同時，他們對知識的記憶也得以鞏固和發(fā)展，更好地保證了教學(xué)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。在生理學(xué)知識傳授中，如腎單位的組成、尿液的形成，教師可以通過模擬游戲、設(shè)計制作原理模型的方式構(gòu)建類比和系統(tǒng)模型（圖4）。學(xué)生制做模型的過程，實(shí)際上是個不斷試誤、判斷、思考的過程，他們在合作、交流、修正的過程中，也大大提升了在具體情境中解決問題的能力。而在生態(tài)系統(tǒng)教學(xué)中，學(xué)生則可以通過角色扮演方式，完成生態(tài)系統(tǒng)的組成、食物鏈、食物網(wǎng)等知識的教學(xué)，這也是最受學(xué)生歡迎的課堂授課模式。

學(xué)然后知不足，教然后知困。知不足，然后能自反也，知困，然后自強(qiáng)也。在實(shí)踐中，教師將游戲和模型構(gòu)建有效地結(jié)合在一起，開展合作和探究學(xué)習(xí)，既培養(yǎng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，又提高了他們的創(chuàng)新精神和動手能力，有效引導(dǎo)學(xué)生生成生物學(xué)科核心素養(yǎng)，從而實(shí)現(xiàn)了教與學(xué)的共同成長。

當(dāng)然，由于初中生物教學(xué)內(nèi)容有一定的特殊性、局限性，在完成教學(xué)任務(wù)的基礎(chǔ)上，要實(shí)現(xiàn)課標(biāo)對學(xué)生綜合能力的要求，建模教學(xué)模式只是最有效的途徑之一。模型的構(gòu)建和使用實(shí)踐中，還存在一些有待完善的地方，比如，建模與教學(xué)進(jìn)度上的沖突，建模的具體實(shí)施細(xì)節(jié)有待教學(xué)中進(jìn)一步探索、實(shí)踐、修正和完善等。

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