西工大启迪中学 王亚亚
摘要 在高中生物教学中，用模型方法探讨生物问题,遵从实验到理论的过程,符合从感性到理性的认知规律, 在生物教学中增加模型建构过程可以在掌握知识的同时，发展学生的逻辑思维能力和科学探究能力等 ,可有效促进学生学科核心素养的发展。
关键词 高中生物 核心素养 模型构建
生物学核心素养由四个要素组成：生命观念、理性思维、科学探究、社会责任，这四个要素是一个统一的整体。生命观念是生物学核心素养的基础和支柱；生命观念的形成过程中离不开理性思维和科学探究，理性思维和科学探究互为倚重，理性思维是科学探究的重要内涵，科学探究是理性思维的实证过程；在形成生命观念、进行理性思维和科学探究的过程中，最终形成一定的社会责任意识和义务。
一、在生物教学中进行模型建构教学研究的原因
模型教学是对认知对象所做的一种简化的概括性的描述。模型的形式很多,包括物理模型、概念模型、数学模型等。模型构建是做的经验，把抽象的事物具体化，引导学生进行探究，在探究的过程中发展能力锻炼思维。
生物教材中，不少地方运用了模型建构的原理或方法介绍了有关生物学知识，如概念图、概率计算、样方调查、细胞模型，DNA的双螺旋结构等等。模型构建教学旨在发展学生的生物学科核心素养，以学生为主体，通过建模的过程主动认知和思考，动手动脑相结合，培养主动获取新知识的能力、批判性思维的能力、分析和解决问题的能力，以及交流与合作的能力。这种教学能充分调动学生的学习积极性，培养学生的科学思维和科学探究能力，促进了学生之间的交流和合作。无论是从落实学科核心素养的角度，还是从教学的实际效果来看，模型构建教学都不失为一种值得提倡的教学形式。因此加强模型建构研究，用于指导生物新课程内容的教学就有极其重要的价值。
二、高中生物教材中常见的模型构建的要求：
生物模型的形式有很多，高中生物教学中常见的有三种：概念模型、数学模型和物理模型。
（一）概念模型：
概念模型是用文字、图线和符号将有联系的名词或者过程连接起来，用来表示生命现象和规律的一种较为抽象的模型。其主要表现形式是流程图模型和概念图模型[2]。流程图模型可表示生物过程的先后顺序，概念图可将新旧知识连接在一起，他们都可使知识的内在联系一目了然，形成完整体系，便于学生理解。常见的概念模型有光合作用与呼吸作用图解、体液免疫与细胞免疫流程图，生物圈中的碳循环图解等。构建的一般步骤：（1）理清概念之间关系；（2）画出初步关系图并建立连接；（3）标明概念之间关系；（4）修改和完善。
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（二）数学模型：
数学模型是用字母、数字及符号建立起来的等式或不等式以及图像、框图等描述事物特征及联系的数学表达式，可用来描述生命现象，逻辑推理并求解，从而解决问题。数学模型可把数学和生物中的实际问题联系起来，揭示事物的本质和规律。数学模型再具体可分为函数、方程模型，如种群出生率和死亡率的计算公式；图表、图像模型，如酶活性受温度和 pH 的影响示意图；统计、概率模型，如种群密度的计算。构建的一般步骤：（1）观察研究对象，提出问题；（2）提出模型假设；（3）根据实验数据，建构模型；（4）进一步观察，修正模型。
（三）物理模型：
物理模型是以实物或者图画的形式，表示生物体某部分结构或某个生命过程。它是按照一定比例放大或者缩小的，使所观察到的结构或过程更加形象化、直观化、具体化。以实物形式展现的物理模型称为实物模型，常见的有：细胞膜的流动镶嵌模型、细胞核的结构模型等；以图画形式展现的物理模型称为图画模型，常见的有动植物细胞的亚显微结构图、DNA 转录图、氨基酸分子结构通式等。构建的一般步骤：（1）了解构建模型的基本构造；（2）制作模型构建的基本原件（单位）；（3）了解各基本原件之间的关系；（4）按照相互关系连接各基本原件；（5）检验与修补[3]。
三、生物课堂模型构建对发展学生核心素养的意义：
1培养学生的创新能力．
通过基于小组合作学习的模型构建和应用，让学生体验生物世界生命之美和生物学习成就感，转变学生学习方式：动手实践、交流互动、评价改进、自主开发，凸显学生的主体地位，充分发挥学生的创造性和积极性，培养学生的科学精神和创新实践能力，提升生物学科学习兴趣，模型构建的过程，是学生根据自己所获取的知识进行创新的过程。因此，在高中生物学教学中应该充分利用模拟实验及构建模型的机会来培养学生的创新能力。
2．培养学生的批判性思维能力
生物科学发展中的批判性思维活动是非常关键的，在学习前人遗留给我们的宝贵知识财富同时，要勇于质疑，并通过研究使其科学化或加以丰富，在模型构建教学中，可以利用课本中的素材来培养学生的批判性思维能力[4]。
3．发展学生的建模思维和建模能力
建模思维，是学生所认识到的关于建立模型及进行模拟实验必需的理论、概念、原则、方法等方面的知识。而建模能力是在建模思想的指导下，综合建立模型，进行知识或技术创新所必需的知识、理论、技能，最终达到建立模型，完成创新过程的能力[5]。在进行高中生物学教学时应充分利用模拟实验和构建模型的内容培养学生的建构思维和建构能力。
4．培养学生搜集信息和处理信息的能力
在模型构建过程中，要大量收集和处理信息，搜集和整理资料过程的本身就是培养搜集和处理信息能力的过程。感兴趣的学生还可以通过相关链接搜集有关现代遗传学发展的更多资料，使学生的学习空间更加广阔。
5．提高学生解决实际问题的能力
生命科学与人类生活、生产联系密切，这类实际问题可以让学生通过建立模型来理解。因此模型教学有助于培养学生解决实际问题的能力。
基于核心素养的模型建构研究，一方面使教师在针对高中生物不同的教学内容时能够以模型构建为主线，通过模型的构建、评价、完善等活动的完成，为学生提供一定的高中生物学习策略。在教学过程中，以提升学生发展核心素养为指导思想，以模型为载体，围绕模型展开学习的教学设计策略和实践研究，推动学生学习方式的转变和教师教学行为的改变，从而真正培养和提升学生发展核心素养。
论文作者: 王亚亚
论文发表刊物:《现代中小学教育》2019年第1期
论文发表时间:2019/1/15
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