高中生物學(xué)科應(yīng)用模型構(gòu)建提升學(xué)生素養(yǎng)的策略

梁彬

摘 要：生物是高中學(xué)科體系中的一部分，它具有較強的實踐性，而且教學(xué)內(nèi)容中涉及到很多關(guān)于生命本質(zhì)的問題，所以具有鮮明的抽象性，這無疑給學(xué)生學(xué)習(xí)帶來了諸多的困難。而模型構(gòu)建的方式則為學(xué)生構(gòu)建了直觀的學(xué)習(xí)情景，有效提升了學(xué)生的生物素養(yǎng)。因此本文以高中生物學(xué)科應(yīng)用模型構(gòu)建為方向，分析模型構(gòu)建的種類以及作用，進而提出在高中生物學(xué)科中應(yīng)用模型構(gòu)建提升學(xué)生素養(yǎng)的策略。

關(guān)鍵詞：高中;生物學(xué)科;應(yīng)用模型;構(gòu)建;學(xué)生素養(yǎng)

引言：模型構(gòu)建是研究生物學(xué)的重要方法，它可以將復(fù)雜、抽象的知識形象化、直觀化，因此在高中生物學(xué)科教學(xué)中，為了提升學(xué)生的生物素養(yǎng)，教師要重視模型構(gòu)建的應(yīng)用，除了強化學(xué)生對知識的理解和吸收，還需要幫助學(xué)生理解模型構(gòu)建的方法，并有效培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用模型構(gòu)建的能力。

一、高中生物學(xué)科主要應(yīng)用的模型構(gòu)建種類

（1）概念模型

概念模型是高中生物教學(xué)中應(yīng)用非常廣泛的一種模型構(gòu)建類型，它依靠概念圖形的模式，構(gòu)建出知識框架，在這個框架中將相互關(guān)聯(lián)的概念進行整理，進而形成清晰、簡單的知識網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

（2）數(shù)學(xué)模型

數(shù)學(xué)模型是充分利用數(shù)學(xué)中的數(shù)學(xué)、符號等元素，將生物知識中的數(shù)學(xué)關(guān)系進行展示，或者是借助于坐標(biāo)曲線圖等方式來構(gòu)建。

（3）物理模型

物理模型則是運用圖畫或者是簡單的事物模型直觀地來展現(xiàn)生物概念或者是生物演變過程的模型，比如說細胞模型結(jié)構(gòu)、有絲分裂中染色體的行為變化等。特別是沃森以及克里克構(gòu)建的DNA雙旋結(jié)構(gòu)模型，它非常形象地將所有DNA分析結(jié)構(gòu)的相同特征展現(xiàn)了出來，因此在生物學(xué)科中是非常典型的一種物理模型[1]。

二、高中生物學(xué)科應(yīng)用模型構(gòu)建的作用

模型構(gòu)建在生物教學(xué)中對于提升學(xué)生素養(yǎng)具有突出的應(yīng)用價值。首先它可以促使生物教學(xué)課堂更具生動性。其中模型構(gòu)建按照生物教材知識的結(jié)構(gòu)，比如概念、實驗等部分，可以選擇不同類型的模型進行構(gòu)建，繁雜易于混淆的概念、細小的生物組織、生物實驗等內(nèi)容都可以形象化、簡單化地進行展示，轉(zhuǎn)變了傳統(tǒng)教學(xué)中依靠單一、固化模式進行教學(xué)的狀態(tài)，促使生物課堂教學(xué)更加豐富多彩，充滿活力。其次，生物學(xué)科中抽象的內(nèi)容學(xué)生部分除了可以使用顯微鏡觀察，很多基本依靠教材來理解，這在很大程度上限制了學(xué)生的思維空間。而模型構(gòu)建可以把靜態(tài)的內(nèi)容轉(zhuǎn)化成一種動態(tài)的事物，形象化的建立可以活躍學(xué)生思維，激發(fā)興趣，讓學(xué)生更加深入地探究生物的本質(zhì)，建立良好的素養(yǎng)[2]。另外，生物教學(xué)中模型構(gòu)建的應(yīng)用，需要每一個學(xué)生進行參與，而且要思考多種問題，各項操作需要學(xué)生之間相互交流、協(xié)作來完成模型的構(gòu)建，這一過程可以有效強化學(xué)生的自主探究能力以及協(xié)作能力。

三、高中生物學(xué)科應(yīng)用模型構(gòu)建提升學(xué)生素養(yǎng)的策略

從高中生物的教學(xué)內(nèi)容來看，其跨度非常大，抽象的問題占比很大，比如生態(tài)學(xué)、變異和進化理論、基因與遺傳、細胞代謝等要點，要在教學(xué)中指導(dǎo)學(xué)生認識生命觀念、形成理性思維，并建立科學(xué)探究以及良好的社會責(zé)任，需要在構(gòu)建模型中加強應(yīng)用效果，促使抽象的問題更加具體化，學(xué)生能夠更容易理解和掌握。

（1）明確不同模型構(gòu)建的具體流程，提升學(xué)生的自主應(yīng)用能力

模型構(gòu)建在高中生物學(xué)科中具有一定的應(yīng)用價值，但要在應(yīng)用的過程中提升學(xué)生的素養(yǎng)，得到良好的效果，需要教師能夠指導(dǎo)學(xué)生掌握不同構(gòu)建模型的含義、具體操作流程，從而讓他們在學(xué)習(xí)的過程中可以自主應(yīng)用模型構(gòu)建，強化生物綜合能力。關(guān)于模型構(gòu)建，具體的步驟和方法尤為重要，以物理模型為例，首先學(xué)生要明確構(gòu)建的原型[3]。即以教材內(nèi)容為基礎(chǔ)，確定構(gòu)建模型的特征，包括了模型的顏色、構(gòu)成部分占據(jù)的比例等，從而在腦海中形成具體的模型輪廓。其次，要指導(dǎo)學(xué)生判斷材料，在構(gòu)建模型時可以選擇正確的材料。比如在構(gòu)建細胞模型時，可塑性較強的橡皮泥是最為適宜的材料，而在構(gòu)建DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型時，可以選擇支撐性能較好的材料。緊接著要完成模型構(gòu)建的執(zhí)行，這個過程中要特別指導(dǎo)學(xué)生分清主次，先整體后部分，要留心細節(jié)，以明確的計劃來分工協(xié)作完成。最后，課堂中要特別完成構(gòu)建模型的展示和評價，這個過程是不可忽略的一部分。一方面通過解說，學(xué)生能夠表達自己的構(gòu)思過程，再一次深化對知識的理解;另一方面評價的過程也可以讓學(xué)生完善自我，增加成就感，從而更好地提升生物綜合素養(yǎng)。

（2）引導(dǎo)學(xué)生做好充分的準確，在針對模型構(gòu)建開展分組活動

在具體的教學(xué)設(shè)計中，根據(jù)教材內(nèi)容，可能需要在不同環(huán)節(jié)分別應(yīng)用不同種類的模型構(gòu)建，從而引導(dǎo)學(xué)生層層突破生物教學(xué)的重難點知識。而且現(xiàn)代化的教學(xué)更加強調(diào)學(xué)生能夠體驗學(xué)習(xí)的過程，親自參與[4]。因此教師需要指導(dǎo)學(xué)生做好充分的準備，除了材料的準備，還需要進行小組協(xié)作，生生之間進行良好的溝通，以保證能夠在課堂中順利完成模型的構(gòu)建。例如在“減數(shù)分裂和受精作用”的學(xué)習(xí)中，學(xué)生需要扎實掌握細胞分裂、染色體等相關(guān)的基礎(chǔ)知識，進而需要明確本節(jié)課的重點和難點。教師需要制定完整的教學(xué)計劃，層層遞進來應(yīng)用模型構(gòu)建的方法。首先要通過多媒體播放減數(shù)分裂中染色體變化過程的視頻，讓學(xué)生在腦海中有具體的輪廓意識。因為精子的生成過程是一種微觀且抽象的連續(xù)動態(tài)變化過程，涉及到很多繁雜的概念，而且生成過程也很復(fù)雜，學(xué)生正確理解并不容易。教師需要指導(dǎo)學(xué)生劃分小組，分工協(xié)作準備材料，進而在小組內(nèi)形成完整的一套模型構(gòu)建材料，在課堂中共同完成同源染色體結(jié)構(gòu)這一模型。并且在這個過程中要指導(dǎo)學(xué)生時刻記錄流程，編寫制作方法[5]。同時，要注意提出問題，讓學(xué)生可以在實際操作中思考問題，活躍思維，更全面、更深入地掌握這一節(jié)課的內(nèi)容。

（3）以生物教材為導(dǎo)向，靈活選擇適宜的構(gòu)建模型開展教學(xué)

教材是教學(xué)的主要方向，教師需要在應(yīng)用模型構(gòu)建方法的過程中，深刻理解教材，以教材為導(dǎo)向，在不同環(huán)節(jié)選擇合理的模型進行構(gòu)建。以生物相關(guān)概念的教學(xué)來說，單一地進行講解，學(xué)生很難快速理解，而且極易混淆部分概念，但借助版圖的形式來構(gòu)建模型，一方面不會受限于空間、材料等條件要求，另一方面繪制模型版圖不僅速度較快，而且可以去繁化簡，能夠很好地幫助學(xué)生理解概念以及概念之間的聯(lián)系。

例如在“遺傳和變異”的學(xué)習(xí)中，“變異”可以劃分為“可遺傳變異”和“不可遺傳變異”兩種，而這兩種變異種類分別包含多種類型的概念[6]。讓學(xué)生快速、清晰地理解這些繁雜的概念，需要建構(gòu)概念圖，讓各個概念之間的從屬關(guān)系一目了然，而且零散的知識點通過連接整合，條理更加明晰，學(xué)生更容易掌握。此外在學(xué)習(xí)具體細胞結(jié)構(gòu)、分子結(jié)構(gòu)等知識時，教師可以選擇物理模型構(gòu)建，讓學(xué)生能夠通過真實的模型架構(gòu)來理解生命的演變結(jié)構(gòu)，以此在心中構(gòu)建形象化的結(jié)構(gòu)圖形。例如在學(xué)習(xí)“DNA分子的結(jié)構(gòu)”時，其中DNA分子的雙螺旋是兩條方向平行的長鏈盤旋組成，教師可以通過圖片、視頻的方式向?qū)W生演示DNA分子的雙螺旋模型結(jié)構(gòu)，讓學(xué)生能夠在腦海中初步構(gòu)建模型框架。進而指導(dǎo)學(xué)生借助泡沫、紙片等相關(guān)材料，親自動手操作模型的構(gòu)建，然后拉伸DNA平面結(jié)構(gòu)的兩端，順著相反的方向進行旋轉(zhuǎn)，最后形成結(jié)構(gòu)模型[7]。在這個過程中，不僅可以讓學(xué)生更清晰地理解DNA分子的結(jié)構(gòu)特點，在腦海中形成深刻的印象，還可以在體驗物理模型構(gòu)建的過程中強化動手和協(xié)作能力，可以說是提升學(xué)生生物素養(yǎng)的有效措施。

四、結(jié)語

高中生物學(xué)科教學(xué)中應(yīng)用的模型構(gòu)建方法，包括物理模型、概念模型以及數(shù)學(xué)模型，要提升學(xué)生的生物素養(yǎng)，教師需要指導(dǎo)學(xué)生明確不同種類模型的應(yīng)用方法和流程，并根據(jù)學(xué)習(xí)內(nèi)容選擇合適的構(gòu)建模型，在具體操作時，做好充分的準備，以此有效發(fā)揮模型構(gòu)建的價值。

參考文獻

[1]施裕紅.立足高中生身心特點運用個性化教學(xué)提升學(xué)生生物素養(yǎng)[J].新課程導(dǎo)學(xué)，2014，39（34）：69-69.

[2]程煒月.高中生物學(xué)教學(xué)中數(shù)學(xué)模型的構(gòu)建與應(yīng)用[J].中學(xué)生物學(xué)，2018，11（23）：25-26.

[3]李園.高中生物教學(xué)中提升學(xué)生生物科學(xué)素養(yǎng)的策略研究[J].學(xué)周刊，2016，14（14）：158-159.

[4]王雪慧，胡興昌.高中生物學(xué)教學(xué)提高學(xué)生人文素養(yǎng)的策略[J].生物學(xué)教學(xué)，2015，40（5）：8-10.

[5]佚名.基于“模型建構(gòu)”的生物學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)[J].科學(xué)咨詢（教育科研），2019，21（31）：43-44.

[6]佚名.高中生物教學(xué)中學(xué)生核心素養(yǎng)培養(yǎng)策略初探[J].中國校外教育，2019，661（35）：68-69.

[7]陳文媛.高中生物教學(xué)中提升學(xué)生生物科學(xué)素養(yǎng)的策略研究[J].新課程（中學(xué)），2017，10（25）：879-879.