【摘要】模型建构有助于生物学科核心素养落地，本文通过问卷调查方式初步确定了模型建构的可行性，以高中生物教学中具体的实例探讨了模型建构对学科核心素养如何落地的作用及意义。
【关键词】核心素养；模型建构；概念模型；物理模型；数学模型
中图分类号：G623.8文献标识码：A文章编号：ISSN1672-2051 （2019）03-082-02
一、核心概念
模型建构是现代科技研究和社会实践中人们经常采用的一种方法，人们常常运用模型建构来分析和研究实物，解决实际问题。它既是一种科学方法，也是一种思维模式。
在人教版必修一中对模型的定义是：模型是人们为了某种特定目的而对认识对象所做的一种简化的概括性的描述，这种描述可以是定性的，也可以是定量的；有的借助于具体的实物或者其他形象化的手段，有的则通过抽象的形式来表达。在教材中，把模型分为物理模型、概念模型、数学模型等。
其中，以实物或图画形式直观地表达认识对象的特征，这种模型就是物理模型，如自制动植物细胞模型。概念模型指的是为了某一应用目的，运用语言、符号和图形等形式，对真实世界系统信息进行的抽象和简化，包括图解式解释模型和概念图。图解式解释模型指的是通过图解将抽象的生命活动规律、原理等图示化、直观化、模式化，如呼吸作用过程的图解。概念图指的是将有关概念或相似易混淆的概念用箭头等方式组织在一起使知识成线、成面。高中生物学中的数学模型主要分为两类，一类是确定性的数学模型，一类是随机性的数学模型。确定性的数学模型是用各种方程式、关系式、代数方程、微分方程和积分方程等来进行表示,例如《分子与细胞中》中，细胞的无氧呼吸方程式，有氧呼吸方程式和光合作用方程式。随机性数学模型，即用过程论，概率论和数理统计得一些方法研究和描述一些随机的现象。
二、模型建构的可行性
针对全校高一、高二、高三学生进行了“模型教学在高中生物学科素养提升中的研究调查问卷”，有效填写人数554人，其中，高一年级199人，高二年级275人，高三年级80人。数据显示，有83.3%的学生认为模型建构会提高自己的能力；分别有29.8%和61.4%的学生认为在课堂上进行模型建构教学非常有必要和有必要；有92.64%的学生希望老师在课堂上实施模型建构教学；有94.08%的学生愿意参与模型建构的过程，这些数据表示学生是很愿意主动参加模型建构的教学的。这为今后模型建构教学的实施提供了支持。
三、模型建构对学科核心素养落地的作用
学科核心素养是学科育人价值的集中体现，是学生通过学科学习而逐步形成的正确价值观念、必备品格和关键能力。生物学学科核心素养包括生命观念、科学思维、科学探究和社会责任。而模型建构对于学科素养的形成起着至关重要的作用。
通过建构模型能使研究对象直观化、简约化，利于学生理解，便于学生研究，又促使新问题的生成，帮助学生寻找解决问题的途径与方法，从而能更有效地把知识与能力相结合。模型建构思路下，教师可以带领学生切实参与到课堂实验以及各种观察活动中，不再受到传统灌输式教学模式的限制。学生作为课堂教学活动的参与主体，投入学习活动的积极性高、主动性高，利用模型建构工具辅助学习，能够从现象到本质、从形象至抽象，以全方位的掌握生物概念与知识点，进而起到提高学生学习效率的目的。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆将模型建构的过程与高中生物课堂教学相结合，能够促进学生深入探究所学生物知识点。模型建构自设计至应用本质上就是一个探究发展的过程，学生可以利用所掌握的生物知识点，发散思维并设计构建合理模型，以探究新知识与概念。同时，模型建构还可以培养学生思维灵活性，对增强小组内学生合作意识以及小组间竞争意识有重要意义，并且对培养学生细致严谨的学习态度也有重要意义。模型建构教学实践活动前，教师必须对课堂教学内容进行优化设计，选择教材中可进行模型建构教学的内容，提高课堂设计水平，优化教师教学水平。同时，在模型建构教学过程中，教师与学生能够形成良性互动关系，一方面可促进师生关系的和谐发展，另一方面对提高教师教学水平也有促进作用。
四、高中生物模型建构教学的几个实例
1、概念模型。概念模型是使用最普遍的模型。人教版教材中，几乎每节课都可以使用概念模型，每一章节结束后，又可用概念模型加以总结或练习，来深化学生对知识的理解。另外，在高三复习的过程中，概念模型的建构对于学生知识的整合、知识间的联系有着重要的指导性作用。比如在学习物质跨膜运输的实例之后，可构建如下概念模型：
这样既有利于学生提高科学思维能力，又对学生的探究能力打下一定的基础。
图示染色体复制过程和姐妹染色单体分离过程
2、物理模型。物理模型的建构主要是针对教学过程中一些比较抽象的、属于微观层面学生难以理解的对象进行表达。学生可以主动参与模型的建构过程中来，既可以促进学生的科学思维和科学探究能力，同时也有利于学生学科生命观念的形成。比如细胞模型的制作、蛋白质结构模型、生物膜的流动镶嵌模型、DNA分子结构模型等。本人在有丝分裂和减数分裂教学中针对学生比较难理解染色体、姐妹染色单体及DNA之间的关系和变化，制作了染色体的物理模型，借此可以展示染色体复制之后的情况，以及每条染色体上DNA的数目，在这堂课上，学生首先展现了高度的兴趣，随着教师的演示，慢慢理解此过程。当然，物理模型的使用要考虑实际效果，最好可以让学生主动参与进来，比如叶有员老师的基于核心素养的学科教学案例——《DNA的复制》中，在探究DNA复制方式的时候，让每位学生用模型摆出不同假说的结果在进行探究，这样的课堂就不再是教师一个人讲课的课堂，大大提高了教学的效率。
3、数学模型 数学模型的建构也是比较常见的。比如蛋白质的相关计算中一些公式的总结、酶相关的曲线变化、细胞呼吸中有氧呼吸和无氧呼吸的表达式及相关曲线、光合作用的表达式及相关曲线、细胞增殖的相关曲线、DNA分子结构的相关计算公式、DNA复制的相关公式、种群基因频率计算的相关公式、不同条件下Aa自交或随机交配后子代纯合子与杂合子所占比例等。这些都是在学生对知识掌握的一定层面上建构的，并在此基础上加以发挥，有助于培养学生科学思维、科学探究能力。
五、模型建构的意义
一是有利于提高学生学习的兴趣和思想认识，把知识和能力紧密结合，让学生有成就感，激发学生乐于探究、勤于动手，使学生快乐的学习，促进知识的生成。二是有利于整合课程资源，有利于提高学生解决问题的能力，促进学生逻辑思维的发展，使课堂教学形式多样化。三是有利于促进教师专业发展，提高教师专业发展水平，达到不断更新教师的教学理念，使学生学习方式得到转变，有利于高效课堂的形成。四是有利于创新教研方式，提高教学教研的水平和实效。五是有利于培养学生的创新精神和实践能力，也做到落实解决高中生物探究性实验，使模型在高中生物课堂中真正服务于教学。
注
此论文参与甘肃省十三五规划省级课题《“建构模型”在高中生物学科素养提升中的研究》，课题立项号GS[2018]GHB3286。
论文作者:李昕,兰富刚
论文发表刊物:《中国教师》2019年3月刊
论文发表时间:2018/12/26
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