提高生物學(xué)模型建構(gòu)教學(xué)有效性的探索

1、PAGE 8 -提高生物學(xué)模型建構(gòu)教學(xué)有效性的探索胡正飛摘要：在生物學(xué)教學(xué)中，模型建構(gòu)是一個非常重要的教學(xué)板塊，高質(zhì)量的模型建構(gòu)教學(xué)設(shè)計，不但可以提升學(xué)生對生物學(xué)模型的建構(gòu)技能和應(yīng)用水平，而且能促進學(xué)生科學(xué)思維與自主學(xué)習(xí)意識的發(fā)展。然而現(xiàn)階段生物學(xué)模型建構(gòu)教學(xué)有效性并不是非常樂觀，致使模型建構(gòu)教學(xué)對學(xué)生生物核心素養(yǎng)培育的積極作用無法充分發(fā)揮。本文主要探索了提高生物學(xué)模型建構(gòu)教學(xué)有效性的策略，希望可以為相關(guān)教學(xué)工作者提供有價值的參考信息，從而增強模型建構(gòu)教學(xué)質(zhì)量，突破生物課程教改工作重難點。關(guān)鍵詞：生物學(xué);模型建構(gòu);有效性中圖分類號：G63文獻標識碼：A文章編號：1673-9132（2022）1

2、3-0086-03DOI：10.16657/ki.issn1673-9132.2022.13.029在生物學(xué)教學(xué)中，模型建構(gòu)不僅是一種理性思維，也是學(xué)生開展生物探究、掌握自然現(xiàn)象變化規(guī)律的必備學(xué)習(xí)技能，學(xué)生養(yǎng)成良好的模型建構(gòu)思維和能力，就意味著掌握了研究生物學(xué)的真諦。針對目前生物學(xué)模型建構(gòu)教學(xué)有效性不足的問題，教師有必要明確創(chuàng)新模型建構(gòu)教學(xué)手段的必要性和緊迫性，為學(xué)生打造更具吸引力的模型建構(gòu)課堂，從而驅(qū)動學(xué)生生物探究興趣、模型建構(gòu)思維和能力的穩(wěn)步發(fā)展，從源頭上提高模型建構(gòu)教學(xué)有效性，下面我們就對這一目標進行教學(xué)路徑探索。一、提高生物學(xué)模型建構(gòu)教學(xué)有效性的意義縱觀生物學(xué)模型建構(gòu)教學(xué)的現(xiàn)實情況，教

3、學(xué)有效性并未達到預(yù)期水準，深入剖析其原因，主要是教師對于模型建構(gòu)教學(xué)重視程度不足，并未針對模型建構(gòu)教學(xué)開展系統(tǒng)化設(shè)計創(chuàng)新。模型建構(gòu)是開展生物學(xué)課程學(xué)習(xí)和研究的重要方法之一，學(xué)生掌握模型建構(gòu)方法和技能，可以更為流暢地參與其他生物學(xué)探究活動。經(jīng)過細致的分析總結(jié)，筆者將提高生物學(xué)模型建構(gòu)教學(xué)有效性的意義歸納為以下三個方面。第一，有利于深化學(xué)生對生物學(xué)概念知識的認知。在生物學(xué)教學(xué)中，引導(dǎo)學(xué)生正確認知和掌握生物概念知識是基礎(chǔ)性目標。所謂模型，主要是指描述生物概念知識的形象化工具，而模型建構(gòu)就是描述生物學(xué)概念知識的過程。教師著力提高生物學(xué)模型建構(gòu)教學(xué)有效性最顯著的意義，就是可以深化學(xué)生對生物概念知識的認知

4、，利用模型建構(gòu)幫助學(xué)生直觀了解生物學(xué)理論的來龍去脈，簡化概念知識的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，這樣學(xué)生對生物學(xué)概念知識的記憶和理解會更為深刻。第二，有助于鍛煉學(xué)生運用生物學(xué)模型歸納和概括生命變化規(guī)律的意識和能力。以往生物教學(xué)偏重于課本概念知識的程式化講解和輸出，致使學(xué)生思維能力得不到良好發(fā)展，學(xué)生的演繹與推理、歸納和概括能力都存在一些薄弱點。有效的模型建構(gòu)教學(xué)可以增強學(xué)生的思維能力和建模能力，指導(dǎo)學(xué)生運用生物學(xué)眼光和語言去描述生命現(xiàn)象，從而培養(yǎng)學(xué)生依托生物模型歸納概括生命變化規(guī)律的意識和能力。第三，有利于幫助學(xué)生開展高效生物學(xué)自主探究活動。新課程標準下的生物學(xué)教學(xué)目標是引導(dǎo)學(xué)生自主探究，基于生命科學(xué)思維和探究方

5、法，審視或論證生物學(xué)社會議題。模型建構(gòu)是學(xué)生開展各項生物自主探究活動的前提條件，教師致力于整合多元化教學(xué)措施和資源，提升模型建構(gòu)教學(xué)有效性，不僅有利于引領(lǐng)學(xué)生開展高效探究活動，而且能激發(fā)學(xué)生協(xié)同合作解決生物問題的意識和能力，從而順應(yīng)新課程標準提出的自主探究思想立意。二、提高生物學(xué)模型建構(gòu)教學(xué)有效性的策略（一）應(yīng)用多媒體技術(shù)，激發(fā)學(xué)生的模型建構(gòu)興趣學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的濃厚程度直接決定著生物學(xué)模型建構(gòu)教學(xué)有效性的高低。生物學(xué)模型建構(gòu)教學(xué)所傳授的知識技能，本身就具有較強的抽象性，以往教師在進行模型建構(gòu)教學(xué)時采用的教學(xué)措施趣味性不足，不僅無法調(diào)動學(xué)生參與模型建構(gòu)探索的積極情緒反應(yīng)，而且難以引導(dǎo)學(xué)生抓住生物現(xiàn)

6、象事實的主要特征和功能，從而影響學(xué)生對生物模型要素的準確把握。多媒體教學(xué)技術(shù)具有優(yōu)越的直觀教學(xué)功能，非常適用于生物學(xué)模型建構(gòu)的形象化教學(xué)需求，是創(chuàng)新模型建構(gòu)教學(xué)模式的重要工具。因此，教師想要切實提高生物學(xué)模型建構(gòu)教學(xué)有效性，就必須加強應(yīng)用多媒體技術(shù)，使枯燥、沉悶的模型建構(gòu)課程變得生動有趣，從而激發(fā)學(xué)生的模型建構(gòu)興趣，促進學(xué)生對模型建構(gòu)探索式學(xué)習(xí)的主動參與。具體的技術(shù)應(yīng)用方法主要有兩種。第一，教師可以在生物學(xué)模型建構(gòu)教學(xué)的導(dǎo)入環(huán)節(jié)為學(xué)生創(chuàng)設(shè)多媒體情境。模型建構(gòu)是運用簡化形式再現(xiàn)生命現(xiàn)象的復(fù)雜結(jié)構(gòu)和主要功能，學(xué)生必須先了解生命現(xiàn)象的原型，才能順利投入生物模型建構(gòu)探索。教師可以根據(jù)生物學(xué)模型建構(gòu)教學(xué)

7、的具體內(nèi)容，為學(xué)生在互聯(lián)網(wǎng)資源庫中查找對應(yīng)的生命現(xiàn)象資料，如植物、動物的生長變化圖片、視頻等等，然后利用多媒體教學(xué)系統(tǒng)將這些資料投放在大屏幕上，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)具象、直觀的多媒體情境，鼓勵學(xué)生和身邊伙伴認真觀察、互動討論多媒體情境內(nèi)容，最后集中反饋討論結(jié)果，幫助學(xué)生對生物模型的原型和現(xiàn)實表現(xiàn)產(chǎn)生初步感知，通過多媒體情境導(dǎo)入激發(fā)學(xué)生模型建構(gòu)學(xué)習(xí)興趣1。第二，教師可以預(yù)先為學(xué)生設(shè)計開發(fā)多媒體形式的模型建構(gòu)微課件。生物學(xué)模型建構(gòu)是對生物概念的概念性描述，教學(xué)所需的材料非常多。除了創(chuàng)設(shè)圖片、視頻形式的多媒體情境以外，教師還可以利用課件制作軟件，將模型建構(gòu)教學(xué)需要用到的文本資料、案例資料、視圖影像資料匯集起來

8、，制成集圖、文、聲、像于一體的微課件，然后把微課件投放到多媒體屏幕上，引導(dǎo)學(xué)生以小組合作形式觀看微課件，探討和記錄微課件中的模型建構(gòu)信息，作為后續(xù)建模學(xué)習(xí)的重要依據(jù)，這樣既可以避免教學(xué)素材零散化，也能提升學(xué)生參與生物學(xué)模型建構(gòu)的積極性。（二）發(fā)展問題導(dǎo)學(xué)，鍛煉學(xué)生的思維能力和模型建構(gòu)能力生物學(xué)模型建構(gòu)教學(xué)的關(guān)鍵目標是發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維能力，使學(xué)生能夠洞察生命現(xiàn)象的本質(zhì)和變化規(guī)律，并運用定量或定性等方式去概括總結(jié)，得到完整的生物學(xué)模型，教師想要攻克這個目標，問題導(dǎo)學(xué)措施必不可少。好奇是學(xué)生普遍具有的心理特點和傾向，教師在生物學(xué)模型建構(gòu)教學(xué)中引入問題導(dǎo)學(xué)手段，可以引導(dǎo)學(xué)生開展自主性的思考和探究活動

9、，激發(fā)學(xué)生質(zhì)疑和釋疑的意識，切實鍛煉學(xué)生的科學(xué)思維能力和模型建構(gòu)能力，從而提升模型建構(gòu)教學(xué)有效性。在具體的策略實施上，教師可以將生物實驗教學(xué)和問題導(dǎo)學(xué)措施相整合，帶領(lǐng)學(xué)生在實驗探究和思考中建構(gòu)生物模型。如針對某生物學(xué)研究對象，教師可以先為學(xué)生出示多媒體形式的研究資料信息，然后讓學(xué)生以分組模式觀察、分析研究對象資料信息，將觀察分析結(jié)果反饋集中起來。接下來，教師可以根據(jù)模型建構(gòu)教學(xué)目標向?qū)W生提出問題，并鼓勵學(xué)生結(jié)合觀察分析結(jié)果自主發(fā)現(xiàn)和提出問題、對研究結(jié)論做出合理的假設(shè)，通過分組實驗得到具體數(shù)據(jù)，去驗證之前的假設(shè)是否成立。最后，教師就可以引導(dǎo)學(xué)生抓住實驗結(jié)論中研究對象的主要特征和功能，對研究對象的

10、性質(zhì)進行描述和表達。如果建模過程中出現(xiàn)歧義，教師應(yīng)該提出跟進問題，組織學(xué)生開展進一步的實驗和觀察，檢驗和修正先前建構(gòu)的生物模型，直到研究對象的基本特征和功能被準確、完整地描述出來，學(xué)生的科學(xué)思維能力、實驗探究能力和模型建構(gòu)能力都能得到同步強化。（三）設(shè)計合作建模任務(wù)，培養(yǎng)學(xué)生探究能力與合作精神任務(wù)型教學(xué)措施不僅非常適用于生物學(xué)模型建構(gòu)教學(xué)，而且在提高教學(xué)有效性方面也發(fā)揮積極作用。生物學(xué)模型建構(gòu)教學(xué)想要取得成功，重在遵循自主、合作、探究性教學(xué)思想，將枯燥的建模學(xué)習(xí)內(nèi)容轉(zhuǎn)化為任務(wù)形式呈現(xiàn)給學(xué)生，這樣一來可以激發(fā)學(xué)生的好勝心理，強化學(xué)生投入模型建構(gòu)學(xué)習(xí)的內(nèi)驅(qū)動力，二來也能產(chǎn)生集思廣益的教學(xué)效用，提高

11、學(xué)生探索和發(fā)現(xiàn)生物模型要素的效率。在具體的合作建模任務(wù)設(shè)計和實施上，教師可以針對模型建構(gòu)教學(xué)為學(xué)生設(shè)計資料收集和數(shù)據(jù)統(tǒng)計任務(wù)。模型建構(gòu)教學(xué)需要的資料信息非常多，資料信息的完整性決定生物模型的建構(gòu)質(zhì)量。為此，教師在生物學(xué)模型建構(gòu)教學(xué)中，可以向?qū)W生設(shè)計并發(fā)布資料收集和數(shù)據(jù)統(tǒng)計任務(wù)，使學(xué)生自主探查和獲取模型建構(gòu)所需的客觀事實依據(jù)。如在針對某生物研究對象進行模型建構(gòu)時，教師就可以先在多媒體屏幕上展示研究課題，然后以微課形式為學(xué)生呈現(xiàn)資料收集和數(shù)據(jù)統(tǒng)計任務(wù)，鼓勵各小組學(xué)生自主分工，在電子書包、生物學(xué)史料庫以及互聯(lián)網(wǎng)信息庫中輸入關(guān)鍵詞，查找和下載與研究對象密切相關(guān)的資料信息，鍛煉學(xué)生應(yīng)用多媒體工具合作采集

12、建模信息的能力。資料收集完畢后，教師可以跟進引導(dǎo)學(xué)生開展數(shù)據(jù)統(tǒng)計任務(wù)，根據(jù)建模資料信息的具體類型，讓學(xué)生合作整理計算數(shù)據(jù)，繪制成對應(yīng)的扇形、條形、直方或折線型統(tǒng)計圖。最后，教師就可以鼓勵學(xué)生根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計結(jié)果和影像資料，合作分析、概括生物研究對象的基本性質(zhì)、特征或是功能，實現(xiàn)對生物模型的順利建構(gòu)和描述。（四）加強建模方法指導(dǎo)，提高學(xué)生自主建構(gòu)生物模型的能力俗話說學(xué)無定法、貴在得法，科學(xué)的方法指導(dǎo)是生物學(xué)模型建構(gòu)教學(xué)有效性獲得提高的法寶。以往教師在實施生物模型建構(gòu)教學(xué)時，僅是粗略向?qū)W生講解建模方法，缺乏細致、深入的方法滲透，導(dǎo)致學(xué)生對生物模型建構(gòu)過程的認知非常淺顯，生物學(xué)模型建構(gòu)教學(xué)質(zhì)量難以得到保

13、障。因此，教師在對生物學(xué)模型建構(gòu)教學(xué)模式開展改革工作時，必須意識到方法指導(dǎo)的重要性，著力加強并落實建模方法指導(dǎo)。生物學(xué)模型建構(gòu)方法主要有物理模型建構(gòu)法、數(shù)學(xué)模型建構(gòu)法以及概念模型建構(gòu)法，對應(yīng)的教學(xué)措施也有以下三項。第一，物理模型建構(gòu)法。該方法主要是運用實物或者圖像描述、概括生物研究對象的性質(zhì)特征。教師在向?qū)W生傳授這種建模方法時，可以指導(dǎo)學(xué)生參照生物模型結(jié)構(gòu)圖，運用各種生活材料動手制作實物型生物模型，在學(xué)生制作過程中，教師應(yīng)該啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維，注意對生物模型大小比例和相對數(shù)量的設(shè)定，力求制作出能夠客觀呈現(xiàn)生物研究對象主要特點的生物模型。教師還可以利用電子白板的繪圖功能，指導(dǎo)學(xué)生以樹狀圖、氣泡

14、圖等形式繪制生物模型圖像，鼓勵學(xué)生合作分析討論，在圖像中準確、完整描述生物模型的結(jié)構(gòu)和功能，從而鍛煉學(xué)生對實物模型的手動制作能力，以及對圖像模型的繪制能力，落實物理模型建構(gòu)法滲透目標2。第二，數(shù)學(xué)模型建構(gòu)法。該方法利用的是生物學(xué)和數(shù)學(xué)學(xué)科知識之間的交叉性，采用數(shù)學(xué)語言或者數(shù)學(xué)符號描述生物模型的主要特征，或生物知識點之間的內(nèi)在聯(lián)系。教師在實施數(shù)學(xué)模型建構(gòu)法指導(dǎo)教學(xué)時，可以先利用微課件向?qū)W生展示生命現(xiàn)象的變化規(guī)律，鼓勵學(xué)生以小組合作學(xué)習(xí)模式開展互動討論，將生命現(xiàn)象的變化規(guī)律整理、歸納為易于理解的文字信息。接下來，教師就可以組織學(xué)生分析文字信息，初步了解生物模型的主要結(jié)構(gòu)和功能，然后根據(jù)這些特點指導(dǎo)

15、學(xué)生運用數(shù)字、字母、各種數(shù)學(xué)符號列等式或者不等式，或者繪制曲線圖、圖表和框圖，以數(shù)學(xué)的形式去描述生物研究對象的客觀特征。最后，教師還應(yīng)該指導(dǎo)學(xué)生運用生物語言和數(shù)學(xué)語言，去識讀和表達數(shù)學(xué)生物模型所反映的生命變化規(guī)律，如果發(fā)現(xiàn)模型中存在不合理之處，教師應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生改變其中的某個字母或數(shù)字，對數(shù)學(xué)模型結(jié)構(gòu)式進行校正，從而培養(yǎng)學(xué)生嚴謹、縝密的生物科學(xué)思維和探究精神，幫助學(xué)生扎實掌握數(shù)學(xué)模型建構(gòu)法。第三，概念模型建構(gòu)法。該方法主要是通過敘述、分類、視覺化等方式，對生命現(xiàn)象之間的變量關(guān)系進行定義、解釋或者概括。教師在向?qū)W生滲透概念模型建構(gòu)法時，可以先向?qū)W生出示生物研究對象和課題，然后向?qū)W生創(chuàng)設(shè)三個問題情境：（1）該研究對象和課題涉及哪些概念？請將概念羅列在演算紙上。（2）這些概念之間是否存在內(nèi)在聯(lián)系？請將演算紙上有聯(lián)系的概念勾連起來。（3）該生命現(xiàn)象是如何產(chǎn)生或者實現(xiàn)的，請在演算紙上嘗試繪制圖解式模型。問題情境創(chuàng)設(shè)后，教師可以鼓勵學(xué)生分組對問題展開思考和討論。在此期間，教師應(yīng)該流動巡視各組探究情況，指導(dǎo)學(xué)生對演算紙上的概念進行梳理和排列，基于概念間的變量關(guān)系和內(nèi)在聯(lián)系，繪制對應(yīng)的概念圖或者流程圖。三、結(jié)語綜上所述，教師整合多元化教學(xué)措施提高生物學(xué)模型建構(gòu)教學(xué)有效性，不但可以深化學(xué)生對生物學(xué)概念知識的認知，而且有助于鍛煉學(xué)生運用生物學(xué)模型，