挖掘教材的模型資源，提升學(xué)生的科學(xué)思維

沈益明 歐陽榮金 陳秋香

摘要：闡述了在教學(xué)過程中教師要充分挖掘教材的模型資源，有目的的滲透建模思維。通過課堂教學(xué)、書面作業(yè)建構(gòu)模型、課后實(shí)物建模等多種方法，為模型建構(gòu)搭建平臺(tái)，幫助學(xué)生理解重要概念，發(fā)展學(xué)生科學(xué)思維品質(zhì)。

關(guān)鍵詞：模型 科學(xué)思維 血管 生物學(xué)教材

中圖分類號(hào)：G633.91 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

科學(xué)思維作為生物學(xué)核心素養(yǎng)的主要內(nèi)容，是形成生命觀念的重要途徑，也是科學(xué)探究的重要組成部分。形成生物學(xué)概念一般需要進(jìn)行分析、比較、歸納、演繹、綜合、抽象和概括等科學(xué)思維的過程和方法?？茖W(xué)思維既重視概念形成的結(jié)果，也關(guān)注概念的形成過程，因此，發(fā)展學(xué)生科學(xué)思維的能力和品質(zhì)是生物學(xué)教學(xué)的重要目標(biāo)之一。模型建構(gòu)是在師生、生生互動(dòng)協(xié)作中完成的，能有效地培養(yǎng)學(xué)生的問題意識(shí)和探究意識(shí)。模型建構(gòu)需要教師挖掘教材的模型資源，有目的地滲透建模思維，通過模型教學(xué)、書面作業(yè)完成模型、課后實(shí)物建模等方式方法，為模型建構(gòu)搭建平臺(tái)。學(xué)生在教師的引領(lǐng)下認(rèn)真思考、積極探究，分析、比較、理解、完善模型，認(rèn)識(shí)模型在實(shí)際的學(xué)習(xí)、生產(chǎn)和生活中的作用，發(fā)展科學(xué)思維。

“血流的管道——血管”是人教版七年級(jí)下冊(cè)第四單元第四章第二節(jié)的教學(xué)內(nèi)容。在本節(jié)課的教學(xué)過程，教師通過課堂教學(xué)、書面作業(yè)、課后實(shí)物操作等環(huán)節(jié)挖掘模型資源，能有效地提升學(xué)生的科學(xué)思維。

1課堂教學(xué)建模，學(xué)習(xí)概念，提升科學(xué)思維

蘇霍姆林斯基認(rèn)為：“讓學(xué)生體驗(yàn)到一種自己在親自參與掌握知識(shí)的情景，乃是喚起青少年特有的對(duì)知識(shí)的興趣的重要條件?！闭n堂教學(xué)的關(guān)鍵是讓學(xué)生積極主動(dòng)地參與到學(xué)習(xí)活動(dòng)中去。教師要善于創(chuàng)設(shè)情景，挖掘教材中學(xué)生可動(dòng)“手”的模型資源，采用學(xué)生直接動(dòng)“手”操作進(jìn)行課堂教學(xué)，是學(xué)生積極主動(dòng)地參與到學(xué)習(xí)活動(dòng)的有效途徑。學(xué)生的手、眼、口、腦等多種感官一起參與課堂的學(xué)習(xí)過程，必能激起學(xué)生主動(dòng)參與的欲望。這樣，學(xué)生在動(dòng)中學(xué)，在學(xué)中動(dòng)，人人都動(dòng)“手”操作實(shí)踐，在思考中完成學(xué)習(xí)，學(xué)生的科學(xué)思維能力得到提升，學(xué)生真正成為課堂的主人。

課堂學(xué)習(xí)動(dòng)脈、靜脈、毛細(xì)血管的過程中，教師可以指導(dǎo)學(xué)生擺出如圖1所示的“手勢(shì)”，規(guī)定“血流”的方向：由下面一只手“流向”上面一只手，讓學(xué)生思考、分析、比較“雙手”組合圖與三種血管關(guān)系的相似性。如此，學(xué)生對(duì)動(dòng)脈、靜脈、毛細(xì)血管之間的關(guān)系必能隨“手”可得。

學(xué)生用自己的“手”來表征學(xué)習(xí)的生物學(xué)概念。這種簡(jiǎn)單類比模型能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，學(xué)生在觀察、比較、分析模型的過程中，找到模型——“手”與概念的共性。這些直觀、形象、生動(dòng)、學(xué)生親“手”參與的模型，有利于培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會(huì)主動(dòng)思考，在思考中去質(zhì)疑，在質(zhì)疑中走向深度學(xué)習(xí)，深化重要概念及之間關(guān)系的理解，學(xué)生的科學(xué)思維能力也自然得到提升。

2書面作業(yè)建模，鞏固概念，提升科學(xué)思維

科學(xué)模型是對(duì)概念的簡(jiǎn)化、優(yōu)化，是對(duì)已有的認(rèn)識(shí)進(jìn)行去偽存真、去粗存精建立起來的。建立模型的過程是對(duì)原有概念的分析、比較、歸納、演繹、綜合、抽象和概括。以圖畫形式構(gòu)建物理模型在生物學(xué)教學(xué)過程中被經(jīng)常應(yīng)用。學(xué)習(xí)后，教師以作業(yè)的形式，布置學(xué)生用圖畫形式構(gòu)建相應(yīng)的模型。通過畫圖構(gòu)建模型，學(xué)生嘗試用簡(jiǎn)單的圖形理解抽象的生物學(xué)知識(shí)，不斷地探索思考，使用模型方法將研究對(duì)象內(nèi)化為認(rèn)知圖式，實(shí)現(xiàn)認(rèn)知水平的提升。

學(xué)習(xí)了“血管”后，教師可以布置作業(yè)：根據(jù)血流方向，畫出動(dòng)脈、毛細(xì)血管、靜脈和心臟的關(guān)系。學(xué)生完成的模型可能有多種方式，圖2是學(xué)生完成的一個(gè)模型。該模型能很好地表達(dá)動(dòng)脈、毛細(xì)血管、靜脈的概念，也為下一節(jié)課學(xué)習(xí)血液循環(huán)打好基礎(chǔ)。完成作業(yè)建構(gòu)模型的過程，學(xué)生根據(jù)課堂的學(xué)習(xí)，通過自己的構(gòu)思完成模型建構(gòu)過程，分析概念的內(nèi)涵、比較概念的差別，歸納概念的關(guān)系，會(huì)較大地提升科學(xué)思維。

3課后實(shí)物建模，應(yīng)用概念，提升科學(xué)思維

實(shí)物模型的建構(gòu)對(duì)材料用具、具體制作有一定的要求，在生物教學(xué)中運(yùn)用有局限性。構(gòu)建模型有利于學(xué)生理解和掌握知識(shí)，也使學(xué)生學(xué)會(huì)從具體的生物學(xué)現(xiàn)象中揭示出本質(zhì)和規(guī)律。建構(gòu)實(shí)物模型是學(xué)生對(duì)模型建構(gòu)原理的理解和具體操作過程的大檢閱，需要廣大教師在教學(xué)過程中引導(dǎo)，不斷向?qū)W生滲透模型建構(gòu)思想，逐步培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用模型建構(gòu)的方法解決生物學(xué)問題的能力。

學(xué)生獨(dú)立或合作構(gòu)建實(shí)物模型，教師提供模型展示和評(píng)比的平臺(tái)，同學(xué)指出模型的優(yōu)缺點(diǎn)。學(xué)生在交流的過程中，分析、比較、理解、完善模型，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了學(xué)習(xí)的合作與共享，提升了科學(xué)思維。

圖3是學(xué)生利用廢舊電線制作的3種血管關(guān)系的模型。模型中，①是黑色電線絕緣皮，②是白色電線絕緣皮，③是細(xì)銅絲。血流方向是①一③一②，那么①、②、③分別代表動(dòng)脈、靜脈、毛細(xì)血管。通過交流，有學(xué)生指出模型的不足：毛細(xì)血管是中空，細(xì)銅絲是實(shí)心的。如何完善該模型？討論后，學(xué)生提出了用若干中空小的電線絕緣皮代替細(xì)銅絲，小的電線絕緣皮兩端插入大的電線絕緣皮（圖4）。

學(xué)生繼續(xù)討論，有學(xué)生指出圖4所示的模型的不足之處：動(dòng)脈或靜脈并不是若干毛細(xì)血管獨(dú)立匯總而成的。要完善這點(diǎn)不足，學(xué)生目前無法完成。學(xué)生在制作、質(zhì)疑、完善、再質(zhì)疑……的過程中，不斷地加深了對(duì)概念的理解，科學(xué)思維得到了提升。

模型教學(xué)方法多種多樣，提升學(xué)生的科學(xué)思維方法也是多種多樣。模型建構(gòu)可以幫助學(xué)生理解概念的本質(zhì)，可以幫助學(xué)生體會(huì)科學(xué)探究過程，可以培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維。教師充分挖掘教材中的模型資源，有目的地滲透建模思維，提供模型交流的平臺(tái)。在“血流的管道——血管”一節(jié)的教學(xué)過程中，教師挖掘了手模型、圖模型、物模型。通過三者在三個(gè)階段的綜合利用，學(xué)生能更好地理解重要概念，并提升了科學(xué)思維。