科學·自然新課程背景下模型建構(gòu)在高中生物中的應用

1、    科學·自然新課程背景下模型建構(gòu)在高中生物中的應用    陳美玲摘要：模型建構(gòu)能在新課程的背景下幫學生理清生物學概念間的相互聯(lián)系，內(nèi)在邏輯關(guān)系，同時學生在構(gòu)建過程形成的思維有益于審題、解題，實現(xiàn)了對學生科學思維的培養(yǎng)?；诮＝虒W，做到優(yōu)化教學模式。關(guān)鍵詞：模型;教學;新課程：g633.91：b：1672-1578（2020）13-0203-01國家教育部制定的普通高中生物學課程標準（2017年版）（以下簡稱標準）中的課程目標高中生物學課程的四大基本理念：“核心素養(yǎng)為宗旨”、“內(nèi)容聚焦大概念”、“教學過程重實踐”、“學業(yè)評價促發(fā)展”。在課

2、程內(nèi)容各模塊的“教學提示”和“學業(yè)要求”中也明確的提到：“教師幫助學生達成對概念的理解需要創(chuàng)造條件讓學生參與制作相應的結(jié)構(gòu)模型，學生也需要學會并構(gòu)建模型，并且能結(jié)合模型闡述有關(guān)特征和作用機理”1。高中生物學涉及的模型主要包括物理模型、概念模型及數(shù)學模型。1.概念模型在高中生物課堂中的應用在高中生物學課程中滲透概念模型，可促進學生闡明生物學知識，理清概念間關(guān)系，提升科學思維能力，從而達成生物學核心素養(yǎng)，提升生物學課程效果。概念模型建構(gòu)教學，能夠促進學生運用歸納與演繹、分析與綜合、比較與分類等思維方法建構(gòu)生物學知識系統(tǒng)，概念模型是用圖示、文字、符號的形式，描述、闡明生命活動的規(guī)律和原理的一類模型，

3、它能將大腦中隱形的知識可視化、顯性化，在高中階段應用比較多的是概念圖，它能夠表達概念間的聯(lián)系，并呈現(xiàn)生物學知識的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。例如：筆者在高三復習課中，每節(jié)課內(nèi)容基本涵蓋一章。在引領(lǐng)學生復習的過程，以種群的基因頻率的改變與生物進化的一節(jié)課中，首先課前布置學生構(gòu)建上節(jié)課現(xiàn)代生物進化由來一節(jié)課的概念模型，有的學生知識比較清晰，在把握內(nèi)在邏輯的前提下，又增添了新的形式，個別學生思維不夠發(fā)散，呈現(xiàn)的是知識的羅列，上課前投影展示了優(yōu)秀學生的概念模型。在此基礎(chǔ)上本節(jié)課的講解，將基礎(chǔ)的大概念的依次呈現(xiàn)在黑板上，課上稍作引導，講了進化理論的核心是自然選擇，種群是現(xiàn)代生物進化理論的進化單位，突變和基因重組是進化的原

4、材料，在此過程中，種群的基因庫會發(fā)生變化，介紹了兩個基本概念。不難看出，所有的知識指向都圍繞著“進化”展開，課上嘗試讓學生構(gòu)建本節(jié)課的概念模型，學生的完成情況，明顯好于課前。讓學生去黑板上嘗試建構(gòu)，呈現(xiàn)了本節(jié)課的概念模型。2.物理模型在高中生物課堂中的應用物理模型建構(gòu)教學，能夠促進學生運用觀察和分析、歸納與概括等科學思維方法認識生命現(xiàn)象和原理。物理模型是根據(jù)相似性理論，借助實物或圖畫的形式，直觀展現(xiàn)原型的形狀結(jié)構(gòu)特征的一類模型，如“真核細胞的三維結(jié)構(gòu)模型”和“dna的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型”。物理模型使原型變得直觀化、簡單化，利于人們在認識原型的基礎(chǔ)上，理解并傳播其中的相關(guān)知識。例如：筆者在講解dna

5、的復制一節(jié)課中，學生對dna的復制過程總是理解不透徹，本身dna屬于微觀層次，基于物質(zhì)的結(jié)構(gòu)決定功能這一特性，課前我首先布置了學生結(jié)合所學內(nèi)容并利用一些現(xiàn)有的教具中零件，自行組裝出dna分子的結(jié)構(gòu)。學生們興趣極高，完成情況都不錯，更加明確了dna雙螺旋結(jié)構(gòu)和堿基互補配對的特點。在課上講解dna半保留方式的過程中，以紅色、綠色不同的彩紙代表不同的dna的鏈，模擬了過程，學生直觀的感受到半保留的特點，區(qū)分了和全保留的區(qū)別。3.數(shù)學模型在高中生物課堂中的應用數(shù)學模型建構(gòu)教學，能夠促進學生運用分析和歸納、抽象和概括等思維方法研究事物之間的聯(lián)系，從而對生物學現(xiàn)象進行解釋、預測、判斷。數(shù)學模型是用數(shù)學語言

6、描述研究對象的一類模型，即使用數(shù)字、公式、比例關(guān)系、曲線、表格、幾何圖（柱形圖、餅狀圖、塔形圖等）的形式反映研究對象的模型2。筆者在教學中涉及物質(zhì)跨膜運輸?shù)乃俾逝c濃度差的關(guān)系”、“種群增長j、s型變化曲線”的圖像模型，以及“標記重捕法”方程式n=m*n/m的函數(shù)表達式模型以及不同因素對光合作用的影響曲線變化等。將看似無序的生命活動用高度簡潔的數(shù)學邏輯思維表達出來是一種十分實用的技能方法，促進學生科學的統(tǒng)計生物數(shù)據(jù)，闡釋生物現(xiàn)象以及對生活實踐等方面具有指導作用。模型建構(gòu)法有利于培養(yǎng)學生生物學科核心素養(yǎng)，更是培養(yǎng)學生科學思維與能力的重要手段，模型是為了某種目的而存在的，目的不同，表征出來的模型也就不可能一成不變，也就是說同一個表征對象，基于不同的目的可以表征出不同的模型。模型方法在生物科學的研究及發(fā)展中有著重要作用，這也決定了它在生物學課程中的重要