牛延平

【內(nèi)容摘要】生物模型的設(shè)計(jì)和制作活動(dòng)主要以對(duì)學(xué)生建模的思維與能力培養(yǎng)作為目標(biāo)，以促使學(xué)生更好的理解與掌握生物學(xué)科概念。學(xué)生通過親自參與到生物模型的制作及應(yīng)用模型對(duì)生物知識(shí)進(jìn)行演示中，不僅能深化學(xué)生對(duì)生物知識(shí)的理解，而且還能對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)的知識(shí)進(jìn)行鞏固與掌握，從而使學(xué)生的動(dòng)手能力及創(chuàng)造力得到有效提高。

【關(guān)鍵詞】開發(fā) 制作 生物模型 核心素養(yǎng) 教學(xué)原則

生物學(xué)科是集實(shí)踐性、實(shí)驗(yàn)性、科學(xué)性的一門自然學(xué)科，實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為其重要的部分，不僅有助于學(xué)生感性的認(rèn)識(shí)到理論知識(shí)，而且還能從具體思維逐漸轉(zhuǎn)變抽象思維的重要環(huán)節(jié)。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)教學(xué)，學(xué)生不僅能充分了解到科學(xué)發(fā)展的過程，而且還能掌握科學(xué)化思維方式，從而使學(xué)生形成良好實(shí)驗(yàn)習(xí)慣。模型設(shè)計(jì)和制作作為實(shí)驗(yàn)的組成部分。生物課程標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)中明確提出，了解構(gòu)建模型等科學(xué)的方法及其在研究當(dāng)中的作用，并對(duì)學(xué)生建模的思維及能力進(jìn)行培養(yǎng)，通過建模等方法及其運(yùn)用，得到生物學(xué)相關(guān)的概念、原理、規(guī)律、模型等相關(guān)知識(shí)?；诖?，本文主要對(duì)開發(fā)與制作生物模型對(duì)學(xué)生的核心素養(yǎng)進(jìn)行培養(yǎng)的教學(xué)原則及策略進(jìn)行探究。

一、開發(fā)與制作生物模型的教學(xué)原則

1.必要性原則

模型構(gòu)建不僅是種科學(xué)方法，而且還是種思維模式。現(xiàn)代化社會(huì)實(shí)踐與科技研究中，人們通常會(huì)以構(gòu)建模型的形式對(duì)事物進(jìn)行分析與研究，并對(duì)實(shí)際問題進(jìn)行解決。當(dāng)前，中學(xué)階段的大多數(shù)學(xué)科都涉及到構(gòu)建模型，以促使學(xué)生將復(fù)雜問題簡(jiǎn)單化、抽象問題具體化，并對(duì)學(xué)生通過現(xiàn)象看事物本質(zhì)的思維能力進(jìn)行培養(yǎng)。由此可知，生物教學(xué)過程中模型構(gòu)建是必要的[1]。例如，對(duì)光合作用、減數(shù)分裂、細(xì)胞周期、細(xì)胞呼吸等概念模型都需重點(diǎn)構(gòu)建。同時(shí)，真核細(xì)胞亞顯微、DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)等相關(guān)模型的構(gòu)建，不僅能使學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣得到有效提高，而且還能對(duì)學(xué)生觀察、動(dòng)手、問題分析的能力進(jìn)行培養(yǎng)，從而使學(xué)生實(shí)現(xiàn)有效學(xué)習(xí)。

2.簡(jiǎn)易便操作原則

模型并非原型復(fù)制品，其通常是根據(jù)研究目的，再次呈現(xiàn)研究對(duì)象的內(nèi)容，以此讓人們進(jìn)行檢驗(yàn)、論證以及認(rèn)識(shí)原型。在具體制作模型中，通常要求操作較為簡(jiǎn)單，且材料便于獲得，也就是遵循簡(jiǎn)易便操作的原則。同時(shí)，模型的制作需能反復(fù)使用，以便于學(xué)生實(shí)施分組操作與實(shí)驗(yàn)。例如，彩色卡紙、泡沫塑料、細(xì)鐵絲、橡皮泥、毛線等，這些都是較為常見與常用的制作模型的材料，通過這些材料對(duì)DNA分子的結(jié)構(gòu)模型、有絲分裂的模型、細(xì)胞結(jié)構(gòu)的模型進(jìn)行制作，并應(yīng)用于生物教學(xué)中，通?？梢允箤W(xué)生學(xué)習(xí)的效果得到有效提高。

3.類比準(zhǔn)確性提高的原則

類比性也就是模型類比或者模擬原型。因?yàn)樵蜁?huì)受到時(shí)空的限制，人們通常無法隨意的檢驗(yàn)與反復(fù)分解，而模型則相反，可根據(jù)研究需求對(duì)原型的實(shí)質(zhì)進(jìn)行隨時(shí)分解與整合，更便于學(xué)生探索。但是，模型并非是“真實(shí)”的，需接受相應(yīng)的檢驗(yàn)，特別是細(xì)節(jié)的構(gòu)造以及規(guī)律的尋找，都需和原型實(shí)施反復(fù)類比，確保其能對(duì)原型的特點(diǎn)進(jìn)行準(zhǔn)確反映。將模型和相關(guān)知識(shí)實(shí)施印證、對(duì)比與應(yīng)用等，對(duì)其契合度實(shí)施分析，找出不相似或者不匹配的原因，對(duì)其不斷修正與完善，以構(gòu)建出科學(xué)合理的模型。正是由于生物模型可以被檢驗(yàn)與修正，具有較強(qiáng)的可塑性與靈活性，因此，更有助于學(xué)生主觀能動(dòng)性的充分發(fā)揮，并全面、深刻、準(zhǔn)確的掌握相關(guān)生物現(xiàn)象與規(guī)律。

二、教師引導(dǎo)下的開發(fā)與制作實(shí)施策略

1.基于情境創(chuàng)設(shè)的生物原型觀察與分析

生物教學(xué)中，僅通過教師直接呈現(xiàn)出模型引導(dǎo)學(xué)生分析，通常會(huì)顯得教學(xué)較枯燥，這就致使學(xué)生對(duì)生物知識(shí)的學(xué)習(xí)缺乏興趣，無法獲得良好的教學(xué)效果。而教師通過具體狀況引出相應(yīng)的研究?jī)?nèi)容，并通過情境創(chuàng)設(shè)讓學(xué)生主動(dòng)參與進(jìn)來，通常更能調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。同時(shí)，生物學(xué)產(chǎn)生與發(fā)展的歷程就是觀察、發(fā)現(xiàn)和探究實(shí)驗(yàn)的歷程。生物模型的構(gòu)建，首先，需關(guān)注對(duì)原型的分析與觀察，對(duì)原型的結(jié)構(gòu)與外形進(jìn)行觀察，對(duì)原型的變化規(guī)律與特點(diǎn)進(jìn)行分析，思考其應(yīng)用領(lǐng)域與適用范圍等。而生物教師在該過程中，就需注重引導(dǎo)學(xué)生積極尋找與發(fā)現(xiàn)規(guī)律，并指導(dǎo)學(xué)生對(duì)相應(yīng)的方法進(jìn)行制定，啟發(fā)學(xué)生不斷發(fā)現(xiàn)問題，以促使學(xué)生勇于質(zhì)疑[2]。例如，對(duì)“細(xì)胞的有絲分裂”的模型進(jìn)行制作時(shí)，生物教師可引導(dǎo)學(xué)生對(duì)教材圖片實(shí)施觀察，或者是通過顯微鏡對(duì)植物細(xì)胞的有絲分裂裝片進(jìn)行觀察，或者對(duì)有絲分裂的視頻進(jìn)行播放，以此使學(xué)生全面了解分裂過程。然后通過小組合作的形式，對(duì)不同時(shí)期的細(xì)胞變化進(jìn)行歸納，并對(duì)易錯(cuò)點(diǎn)實(shí)施對(duì)比分析。

2.基于學(xué)生首創(chuàng)和與動(dòng)手訴求的模型構(gòu)建

新課改下，教學(xué)不再是一味地灌輸與傳授理論知識(shí)，而需通過問題進(jìn)行誘導(dǎo)，以促使學(xué)生能夠在學(xué)習(xí)中主動(dòng)獲取知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)。對(duì)于中學(xué)生而言，其雖然經(jīng)驗(yàn)有限，但是，當(dāng)其對(duì)自己有興趣的問題進(jìn)行極力探討時(shí)，就會(huì)像一個(gè)真正科學(xué)家，費(fèi)心血與動(dòng)腦筋的進(jìn)行學(xué)習(xí)。因此，在明確模型的種類之后，學(xué)生需做好相應(yīng)的準(zhǔn)備，并按照研究目標(biāo)，對(duì)有關(guān)資料進(jìn)行查閱，合理的實(shí)施假設(shè)，通過分析獲得原型的本質(zhì)，將其中非本質(zhì)或不中的部分去除，然后實(shí)施組內(nèi)分工，充分發(fā)揮自身的長(zhǎng)處，準(zhǔn)備好材料，實(shí)施模型構(gòu)建。同時(shí)，在模型構(gòu)建的時(shí)候，學(xué)生自身的深思熟慮、仔細(xì)認(rèn)真，防止出現(xiàn)知識(shí)性錯(cuò)誤，而教師則在必要時(shí)給予相應(yīng)的指導(dǎo)。例如，對(duì)《分子與細(xì)胞》開展教學(xué)時(shí)，學(xué)生可按照教材中的有關(guān)材料描寫與課前所收集的資料相結(jié)合，對(duì)體液免疫的相關(guān)概念圖模型進(jìn)行初步獲得，教材當(dāng)中與體液免疫作用及機(jī)制的描述量通常較大，學(xué)生可按照討論的形式，對(duì)抗原、T細(xì)胞、B細(xì)胞、吞噬細(xì)胞、抗體、記憶細(xì)胞等核心概念進(jìn)行系統(tǒng)的提出，然后再提出二次免疫、淋巴因子等次要概念，之后對(duì)其概念之間的關(guān)系實(shí)施整體，如T細(xì)胞與吞噬細(xì)胞之間是承接的關(guān)系，記憶細(xì)胞與漿細(xì)胞之間則是并列關(guān)系。通過整理后，學(xué)生就能把各級(jí)的概念都排列于紙上，使用箭頭進(jìn)行連接，從而深化學(xué)生對(duì)各個(gè)概念及其關(guān)系的學(xué)習(xí)與掌握。同時(shí)，在該環(huán)節(jié)中，生物教師則需為學(xué)生提供足夠的表現(xiàn)機(jī)會(huì)，并搭建交流與展示的平臺(tái)，以調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣及其優(yōu)勢(shì)潛能。例如，在“有絲分裂”的教學(xué)中，生物教師可指導(dǎo)學(xué)生通過簡(jiǎn)單的材料，對(duì)有絲分裂在不同時(shí)期的模型進(jìn)行制作，并通過投影的方式讓學(xué)生實(shí)施講解與展示，然后師生對(duì)模型實(shí)施完善。需要注意的是，教師在該教學(xué)中，只發(fā)揮引導(dǎo)作用，而不能完全的替代學(xué)生實(shí)施模型構(gòu)建，從而使學(xué)生在該過程中實(shí)現(xiàn)建模思維以及能力的鍛煉，并形成相應(yīng)的建模意識(shí)。

3.生物原型與生物模型的對(duì)比分析

模型的構(gòu)建過程主要是從原型當(dāng)中按照研究目標(biāo)對(duì)模型進(jìn)行抽象的過程，可通過實(shí)驗(yàn)歸納、演繹推理等方式實(shí)施分析，并獲得一般規(guī)律，另外，還需對(duì)生物模型的內(nèi)涵及外延實(shí)施探討，這也是學(xué)生對(duì)原型構(gòu)建的科學(xué)理論。模型通常具有主觀性與間接性，需通過原型進(jìn)行檢驗(yàn)，以此對(duì)模型的構(gòu)建進(jìn)行驗(yàn)證與修正，對(duì)于每個(gè)學(xué)生所構(gòu)建的模型都有一定的差異，此時(shí)則是對(duì)其模型構(gòu)建的可信性與正確性進(jìn)行檢驗(yàn)，通過原模型與新模型之間的對(duì)比分析，觀察其本質(zhì)的相同與異同，并刪減去多余的部分。因此，需注重生物原型和生物模型二者的對(duì)比分析，并對(duì)模型實(shí)施完善，以促使模型更科學(xué)可行，并使學(xué)生充分掌握相關(guān)內(nèi)容。例如，制作“細(xì)胞結(jié)構(gòu)的模型”時(shí)，可通過列表的方式，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)細(xì)胞的結(jié)構(gòu)、分布、功能等特征實(shí)施總結(jié)。除此之外，生物教師還可創(chuàng)設(shè)相應(yīng)的情境實(shí)現(xiàn)模型的運(yùn)用，并在該過程中，找出模型的錯(cuò)誤或需提高的部分，并對(duì)其實(shí)施相應(yīng)的修改與完善。同時(shí)，在每次檢驗(yàn)修正之后，還需重新檢驗(yàn)，直至模型毫無問題為止。

結(jié)語

綜上所述，生物教學(xué)中，開發(fā)與制作生物模型，不僅有助于學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，而且還有助于學(xué)生對(duì)生物知識(shí)的產(chǎn)生與形成過程的體驗(yàn)，并對(duì)生物學(xué)的現(xiàn)象本質(zhì)進(jìn)行體悟，從而獲得顯著的教學(xué)效果。

【參考文獻(xiàn)】

[1]陳永琴.基于“模型建構(gòu)”的生物學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)[J].科學(xué)咨詢（教育科研），2019（01）：43-44.

[2]吳美秀. 運(yùn)用模型方法解決生物學(xué)問題[D].溫州大學(xué)，2018.

【本文系甘肅省教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃2019年度一般課題，課題名稱：制作生物模型對(duì)學(xué)生核心素養(yǎng)培養(yǎng)的研究，立項(xiàng)號(hào)：GS〔2019〕GHB0598.】

（作者單位：甘肅省白銀市靖遠(yuǎn)縣第四中學(xué)）