模型構建在高中生物教學中運用

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【摘要】進入到高中階段，學生所需要學習的科目相對較多，且知識點具有一定難度，這就無形中為學生帶來一定的學習壓力。生物學作為高中的重要科目之一，為優化教學效果，幫助學生在有限課堂時間內盡可能多地掌握知識，強化自身的知識理解與知識應用能力，形成學科核心素養，需要教師引入多樣化教學方法，運用模型構建輔助學生直觀性學習，以收獲理想化的教學成效。本文首先分析新教材背景下模型構建在高中生物教學中的運用作用，其次從幾個方面深入說明并探討模型構建的教學運用策略，以供參考。

【關鍵詞】新教材；高中生物；模型構建

模型屬于簡化、概括形式的描述，但是此種描述分別有定性與定量兩種。部分模型需要依托實物、其他形象化手段來實現，而部分模型則是強調通過抽象形式來表達。在新課程改革進程中，生物課堂對生命規律的闡述已經不再局限于語言，而且考慮到生物學知識的復雜性，為實現既定教學目標，很多教師開始嘗試運用模型構建法來實施教學，并且在實際應用中，該方法的作用愈加突出。不僅有效解決了生物教學中的理解困難、教學形式單一的問題，同時也讓學生感受到生物世界的奇妙之處，調動學生積極學習生物的內在動力。

一、新教材背景下模型構建在高中生物教學中的運用作用

（一）提高學習積極性

高中階段的生物知識已經具備一定難度，且知識內容具有抽象性特點，學生在進行理論知識學習時，通常需要通過記憶知識定義進行學習，但是此種學習方式相對枯燥，長此以往極其容易弱化學生的生物學習興趣。為切實轉變這一現狀，教師可引入模型構建法，將教材中的理論知識生動立體地呈現給學生，輔助學生在理解生物概念與知識重難點的基礎上，掌握知識應用方式。而且模型構建法有助于營造良好的課堂氛圍，有效調動學生知識探究的欲望。以《細胞器——系統內的分工合作》教學為例，教師可在課堂中為學生展示細胞構造模型，讓學生直觀看到細胞中的各個部位，然后結合教材及對細胞構造展開深入探究，突出模型構建法在生物課堂中的應用效能。在課后，教師可繼續為學生布置實踐性作業任務，鼓勵學生應用線繩、鐵絲、木板、大頭針、泡沫板等材料，分組合作制作真核細胞的三維結構模型，同時為了方便觀察，教師可建議學生用不同顏色對細胞結構進行區分，使之各部位結構特點更加突出，讓學生真實感受模型構建的操作過程以及觀察過程。進入到正式操作之前，教師要讓小組成員自主分工，確定模型制作的操作過程，并讓學生就制作完成的模型展開探究性學習，以達到知識鞏固的目的。

（二）深化對生物學概念的理解

生物學概念屬于生物課程中最為基礎的知識內容，是學生進行理性判斷與客觀推理的重要依據。高中階段的生物教學，既有理論性知識，也不乏實驗性知識，所涉及到的概念都要求學生一字不落地記憶在腦海中，但是由于概念較為抽象，因此需要學生掌握其中的記憶技巧。如果可以將生物學概念轉化為關鍵詞、箭頭連接的形式，必然可以讓生物學概念更加直觀具體、簡單易懂，讓學生借助此圖像便可了解到事物基本特征。有氧呼吸過程、中心法則、體溫調節、光合作用過程等均可用圖解來表現，通過模型構建與生物教學的有機結合，促使學生對生物學概念建立深刻理解，并學會用語言正確表述，充分鍛煉學生歸納與概括能力，形成科學思維的習慣。以《細胞的基本結構》教學為例，教師可帶領學生利用概念模型總結歸納細胞結構相關知識點，進而形成一個完整的知識網絡。由于學生親身參與到概念模型的構建中，所以對于單層膜細胞器、雙層膜細胞器、無膜細胞器等易錯知識點的形成清晰理解，了解它們的異同，這也就避免后續知識應用時出現混淆。

（三）提高課堂教學效率

生物學科知識并非是獨立存在的，與其他學科之間存在密切聯系，教師僅應用傳統方法進行授課，必然無法滿足當前的教學與學習需求。對此，教師可將生物知識與數學知識聯系起來，通過構建數學模型，來形象描述生物學現象。數學模型適用于一個系統的描述及性質的描述，曲線圖、數學方程式均是數學模型的表現形式，將其應用到高中生物教學中，可以將抽象問題具體化，在一定程度上降低理解難度，增加解題準確率，是解決生物學科中包含的數學問題的關鍵方式。通常情況下，生物學科中關于描述、解釋、預測種群數量變化等知識內容，都可以將其轉化為數學模型。以《種群的數量變化》教學為例，在探究“種群數量如何變化”這一問題時，教師可為學生提供已知條件“細菌每20分鐘分裂一次”，讓學生結合條件補充教材中的表格，并且在坐標圖中標注出數據結果，用曲線將各個點連接起來。經過自主填表繪圖后，學生得出“J”型的增長曲線，進而了解到細菌數量的增長趨勢。曲線圖與數學方程式相對比，其優勢是簡潔、明了，所以說數學模型的應用有助于簡化生物知識點的理解難度，讓學生以喜聞樂見的方式進行學習，使生物課堂教學效率得到顯著提升。

二、新教材背景下模型構建在高中生物教學中的運用策略

（一）構建靜態模型

教師在開展生物學教學的過程中，如果僅僅是要求學生機械化記憶染色體、胰島素、光合作用等概念性知識點，必然會降低課堂的生動性，甚至弱化學生的生物學習興趣。常言道，興趣是最好的老師。教師在組織教學時，可鼓勵學生自主制作靜態模型，促使學生借助模型制作的這一過程，深刻理解知識重難點，并掌握生物知識之間的內在規律。以“蛋白質”知識點教學為例，為輔助學生理解概念，教師可出示雞蛋、豆漿、牛奶等食物圖片，然后引導學生思考：“為什么人體每天都要保證蛋白質的攝入？”學生在思考問題時注意力也會高度集中，這時教師便可基于學生的回答，為其出示蛋白質元素分析圖，在此基礎上鼓勵學生小組合作，共同分析氨基酸結構特點以及識別方法，并為其提供氨基酸結構的卡片，要求學生參照教材，利用手中卡片材料，制作蛋白質實物靜態模型，最后每組安排一名代表介紹模型制作原理以及蛋白質形成過程。待完成上述步驟后，正式導入新知識，展開深入教學，這樣既能有效改善以往固化刻板的教學現狀，而且便于加深學生對知識的印象，使生物課堂教學效率大大提升，并顯著激活學生對生物學科的喜愛度，促使其自主學習與探究意識得到增強，持續優化生物教學的實效性。

（二）制作動態模型

教師在組織生物教學時，為有效調動學生的主觀能動性，彰顯學生在課堂學習中的主體地位，要引導學生掌握模型的制作技巧，增進學生對生物學原理的認知。需要教師注意的是，教師要盡量減少指示性語言的應用，適當引入教學問題，以更好地啟發學生思考，使學生積極主動投入到動態模型制作中。以“滲透現象”教學為例，教師需要在課前提前為學生準備好制作材料，比如玻璃紙、漏斗等，然后指導學生將漏斗外部用玻璃紙密封好，再向內緩慢滴入蔗糖溶液，最后把漏斗放在盛滿清水的透明杯內，讓學生留心觀察漏斗中產生的變化現象。學生經過觀察后發現，蔗糖溶液的液體表面在緩緩升高，經過對這一現象的總結分析后得出“蔗糖溶液滲透壓要比清水更大”，進而了解到溶劑從稀溶液側透過膜流到濃溶液側的現象便是滲透現象。經過本次模型構建式教學實踐可以明顯了解到，雖然生物知識抽象晦澀、涉及范圍廣，但是應用模型構建法實施教學，卻可以將抽象知識轉化為直觀形象的形式，使學生獲得驗證并鞏固知識。

（三）構建虛擬模型

為提高模型應用效能，教師在講解知識重難點時，可嘗試借助多媒體教學設備輔助模型構建式教學，而且此種方式也是學生所喜聞樂見的。具體到教學實踐中，教師可將虛擬模型轉化為課件形式或者動畫形式，以“細胞的生活環境”教學為例，為加深學生對本節課的知識印象，教師可借助課件向學生演示“血細胞生活在血漿”以及“組織液的形成與回流”的虛擬模型，讓學生直接通過模型觀察去了解血漿、血清等概念性知識。在此基礎上，繼續以幻燈片的形式為學生演示血液循環系統、呼吸系統、消化系統等模型，助力學生在直觀形式下輕松掌握氣體交換、營養物質轉化的過程。最后，通過動畫形式模擬演繹生物內環境與外環境進行物質交換的過程。用多媒體教學給學生構筑一個虛擬現實，使學生對生物知識建立充分的感性認知。生物學科知識之間具有內在關聯性，實施模型建構式生物教學，一方面可以輔助學生將新知識與舊知識串聯起來，逐步構建起屬于學生自己的知識體系，另一方面也能提高學生對生物知識點的記憶效果。

（四）觀察實物模型

發展學生模型構建思維，是優化生物教學成效的有效方式。教師在實際授課階段，應著重帶領學生對實物模型展開觀察與探究，讓學生在這一過程中充分發揮主觀能動性，促使學生在自主構建模型、觀察模型、討論模型中充分鍛煉自身的模型構建水平，為生物學知識的靈活應用奠定基礎。以“染色體的變化過程”知識點教學為例，為讓學生充分發揮主體性，教師可要求學生按照小組制作染色體實物模型、擺出染色體行為。然后，為學生留出5～8分鐘觀察思考時間，讓學生自由談一談染色體行為的具體依據，并每組安排一名學生借助模型演示本組分析結論。此種模式的教學過程，可以有效提高全體學生對課堂教學活動的參與程度，促使學生通過染色體相關模型的構建掌握到生物知識的內涵。由此可見，構建模型可以讓學生在生物學知識學習中做到觸類旁通，在有限課堂時間內將知識重點、難點內化于心，持續提高課堂教學效率。

三、結束語

綜上所述，模型構建強調學生的主體性，將其應用到高中生物教學環節，有助于促進學生學科能力與學科核心素養的提升。因此，教師在組織教學階段，需要帶領學生對多種模型展開深入觀察探究，使學生掌握到靜態模型、動態模型、虛擬模型、實物模型的構建技巧，并在多種形式模型的輔助下對生物學科知識建立深刻理解，逐步培養學生歸納概括、邏輯推理、理性分析等能力，通過改善以往枯燥單一的授課形式，有效激活其生物學知識的探究欲望，促進其生物學科素養的提升，穩步提升其生物學科成績。

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作者:王春晴 單位:深圳市寶安第一外國語學校高中部