模型與建模在“居家”實驗設計中的應用

摘要：生物學核心素養(yǎng)之一是“科學思維”，而“模型與建?！狈椒ㄊ强茖W思維的重要組成部分。“模型與建?！辈粌H可以運用于課堂學習中，在“重大公共衛(wèi)生事件”期間，還可以作為設置綜合實踐課程的有效方法，通過合理設置“居家”實驗，為學生的“居家”生活增添一抹亮色。

關鍵詞：模型與建模;綜合實踐課程

一、實驗設計思路

（一）理論分析

“模型與建模”幾乎在高中生物的每一節(jié)課中都會涉及到，可見，建模能力應該是每個高中生都必備的能力，在設置實驗的過程中經(jīng)常應用這一方法，能進一步深化學生對于“模型與建模”的認識。

（二）背景分析

重大公共衛(wèi)生事件對世界造成前所未有的影響，給人類帶來更多風險與不確定性，在其面前，最重要的就是保障生命安全，為了切斷感染源頭，各個國家陸續(xù)關閉校園，開始在線教育。在過去的三個月里，不同國家地區(qū)，開展了前所未有的全校性、全市性、甚至全國性的在線教學。

（三）學情分析

在這場線上課程的大潮中，對教育工作者而言既是挑戰(zhàn)，也是機遇。線上授課期間，同學們面對無休止的線上任務、線上作業(yè)和線上評講，沒有老師的面對面指導、同學們的陪伴，當最初的新鮮感褪去之后，疲憊感和孤獨感襲來，提不起學習興趣的學生們亟需一系列“非常規(guī)”課程重新激活思維，這就給我們安排“居家”綜合實踐活動提供了良機。

二、實驗目標

通過實驗課程，幫助學生養(yǎng)成正確價值觀，成為一個主動服務他人、服務社會的人。通過“模型與建模”方法制定實驗方案，培養(yǎng)學生挖掘問題、解決問題的能力。通過完成實驗，培養(yǎng)學生的動手操作能力，培養(yǎng)學生的抗挫能力和運用綜合技能解決實驗中復雜問題的能力。

三、實驗過程

（一）實驗過程模型圖

（二）具體內(nèi)容

1、背景引入：

教師活動：教師為學生提供參與此次重大公共衛(wèi)生事件中醫(yī)護人員的感人事跡。

學生活動：聆聽事跡，并樹立正確的價值觀。

設計意圖：在這場沒有硝煙的戰(zhàn)爭中，醫(yī)護人員是主力軍，他們是學生們的榜樣，呼吁同學們向他們學習，使學生初步體悟個人成長與職業(yè)世界、社會進步、國家發(fā)展和人類命運共同體的關系，強化對中國共產(chǎn)黨的認識和感情，進而樹立正確的價值觀。

2、制定方案：

教師活動：引導學生利用“模型與建?！狈椒ㄍ瓿蛇m合自己家庭的獨一無二的清潔方案，并從多角度進行引導，角度分別為試劑選擇、操作手段、步驟順序等。

學生活動：完成教師布置的任務，收集家中現(xiàn)有的清潔試劑，并通過查閱相關文獻確定是否進行試劑混合。通過與父母交流和文獻記載，選擇不同的操作手段和步驟順序，最終制定好適合于自己家庭清潔的探究性實驗方案。

設計意圖：培養(yǎng)學生們發(fā)現(xiàn)問題、解決問題、深入挖掘問題的能力。通過問題驅動，促使同學們從中國知網(wǎng)等網(wǎng)站查閱資源，進而解決“試劑單一使用和混合使用”、“雜亂無章擦拭和規(guī)則擦拭”、“先清水后清潔劑和先清潔劑后清水”的清潔方案等問題。

3、實施方案：

教師活動：引導學生獨立或與父母共同完成實驗，并且在學生實施實驗的過程中給予必要的線上支持。

學生活動：積極完成實驗。前期探究定位實驗：將切片面包，橫三縱三，切成16塊，用面包塊擦拭家庭中的衛(wèi)生死角，完成后將粘有“臟東西”的面包片放在溫暖潮濕的地方，每天進行觀察，記錄面包塊的長菌狀態(tài)。篩選出長菌最多的面包片，該面包片對應的區(qū)域就是進行后期多組平行實驗的區(qū)域。后期多組平行實驗：在前期實驗挑選出的區(qū)域中實施多組平行實驗，根據(jù)學生自己方案中所設置的與試劑選擇、操作手段、步驟順序有關的內(nèi)容，實施分組實驗。

設計意圖：通過完成實驗，培養(yǎng)學生的動手操作能力。在實驗過程中可能會遇見多種多樣的問題，培養(yǎng)學生的抗挫能力和綜合運用技能解決實驗中復雜問題的變通能力。

4、數(shù)據(jù)分析：

教師活動：為同學們提供“居家”實驗記錄表格，培訓學生如何記錄觀察到的菌體特征及時間節(jié)點。為學生提供數(shù)據(jù)分析軟件，并進行數(shù)據(jù)分析培訓。

學生活動：完成數(shù)據(jù)處理，在處理數(shù)據(jù)的過程中深化知識，思考本實驗是否有考慮不周之處，是否需要補實驗，進而完成實驗報告冊。

設計意圖：通過數(shù)據(jù)分析，培養(yǎng)學生使用不同軟件收集數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)的能力。

5、成果應用：

教師活動：引導實驗效果顯著的部分學生，將實驗報告冊向成果報告進行轉換。在這一過程中引導學生多次進行實驗，確保實驗結果的準確性，盡量減少實驗誤差，并提煉出使用手冊。鼓勵學生將自己研究成功的“居家”清潔方案共享給社區(qū)或學校。

學生活動：積極探索，積極整理，積極推廣，成為一個主動服務他人、服務社會的有社會擔當?shù)娜恕?/p>

設計意圖：希望學生成為主動服務他人、服務社會的人，并能理解并踐行社會公德，提高社會服務能力。

四、教學反思

在“居家”期間推出的這一系列課程獲得了同學們的廣泛歡迎。

對學生而言，該課程不僅能有效提高學生的自我衛(wèi)生意識，在本課題實施過程中由于材料收集復雜、方案制定波折、平行實驗眾多，培養(yǎng)了學生的耐心和抗挫能力。

對家庭而言，學生親自制定方案和實際操作，并通過自己家庭中現(xiàn)有的各種清潔試劑進行消毒，進而探究出適合自己家庭的獨一無二的清潔方案，隨后通過勞動，打造衛(wèi)生干凈的家庭，使自己與家人的關系更為融洽，并且感恩父母，通過勞動體會父母平時對家庭的辛勤付出。

對社會而言，居家不外出，就是普通人在面對重大公共衛(wèi)生事件時作出的最大貢獻。重大公共衛(wèi)生事件為學生們平常忙碌的學習生活按下暫停鍵，我們的課程可以為學生的“居家”生活增添一抹色彩，讓學生的“居家”生活仍然充滿正能量。

隨后，在同學們原意分享的基礎上，幫助同學們將效果比較好的“居家”清潔方案，應用于開校后的校園清潔中。

參考文獻：

[1]汪祝兵.用兩套實驗裝置設計“pH對過氧化氫酶的影響”實驗[J].生物學教學，2020（3），41-42.

作者簡介：劉占英，女，漢族，河北省景縣，理學碩士，單位：成都市龍泉中學校。