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高中生物教學中模型建構的價值與實踐探析

2024-04-03 15:22:20何國強陳鵬
成才之路 2024年7期
關鍵詞:模型建構生物教學高中生物

何國強 陳鵬

摘要:隨著教育改革的不斷深化,高中生物教學也在尋求更加有效的教學方法。其中,模型建構是一種直觀、形象的教學手段,被廣泛應用于高中生物教學中,具有重要的價值和實踐意義。在此背景下,高中生物教師要積極探索總結教學經(jīng)驗,并在實踐中不斷反思、完善和創(chuàng)新,找到模型建構與生物教學之間的完美結合點,以此提升教學效果。文章分析高中生物教學中模型建構的價值,結合高中生物教學中模型建構的現(xiàn)狀,探討高中生物教學中模型建構的實踐策略,以供同人參考和借鑒。

關鍵詞:高中生物;生物教學;模型建構;價值;實踐

中圖分類號:G633.91文獻標志碼:A文章編號:1008-3561(2024)07-0121-04

生物,這門探尋生命奧秘的學科,蘊含著豐富而精妙的生命元素。如何讓高中生在有限的學習時光中揭開生物理論知識的神秘面紗,同時洞悉其內(nèi)在的科學機理,一直是教育者孜孜以求的教育目標[1]。在這一背景下,模型建構如破曉的曙光,為高中生物教學帶來了新的希望。它不僅是一種知識展示手段,更是一種科學探究方法。通過參與模型建構的過程,學生可以鍛煉觀察、思考、分析生物現(xiàn)象的能力,培養(yǎng)科學思維。本文對高中生物教學中模型建構的價值與實踐進行探析,旨在促進生物教學方法的創(chuàng)新和改進。

一、高中生物教學中模型建構的價值

1.培養(yǎng)學生的科學思維

科學思維是學生探究未知、分析問題、推理論證的必備素養(yǎng),而模型建構為培養(yǎng)學生的科學思維提供了良好契機。其一,模型建構能夠幫助學生將抽象的知識具體化,從而更好地理解生物現(xiàn)象和規(guī)律。通過建構模型,學生可以將復雜的生物系統(tǒng)簡化為易于理解的組成部分,進而探究各個部分之間的關系和作用機制。這種簡化的過程需要學生運用科學思維進行分析和歸納,從而加深對生物知識的理解。其二,鼓勵學生進行自主探究。與傳統(tǒng)的知識灌輸模式相比,模型建構更強調(diào)學生的主體地位,允許他們基于已有知識,運用科學思維自行建構、修正模型。在這一過程中,學生不斷地進行假設、驗證、反思,習得科學研究的基本方法,使其科學思維能力得到鍛煉與提高[2]。

2.提高學生的自主學習能力

模型建構要求學生對已有知識進行整合、再現(xiàn),從而啟發(fā)其主動參與、深度探究。此過程并非簡單的知識重述,而是要求學生篩選、組織、重構知識,深化對學科內(nèi)容的理解。這種自主整合與再現(xiàn)不僅能夠鍛煉學生的認知技能,更能培養(yǎng)他們在面對未知問題時的獨立思考能力,促使學生轉(zhuǎn)變角色,從被動接受者轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃犹剿髡遊3]。此外,在模型建構的過程中,學生需要自主設定目標、規(guī)劃路徑并解決問題,這種學習方式要求學生具備主動求知和勇于挑戰(zhàn)的學習態(tài)度。通過不斷地設定目標、規(guī)劃路徑和解決問題,學生能夠逐漸培養(yǎng)出對生物學科的濃厚興趣和深入研究的意愿,這種勇于挑戰(zhàn)和不斷嘗試的精神對于提高學生的自主學習能力具有重要的意義。

3.增強學生的建模能力

其一,促進知識結構化與系統(tǒng)化處理。模型建構要求學生從實際生物現(xiàn)象中提煉核心概念,將抽象的生物知識與具體的情境緊密聯(lián)系起來,這一過程促使學生將所學知識進行結構化、系統(tǒng)化的處理,以便構建一個清晰、完整的知識框架。通過與實際情境的結合,學生能夠更加深入地理解生物知識的價值,增強學習的動力。其二,培養(yǎng)探究能力。在解決生物學問題時,模型建構能夠使學生擺脫對教科書或教師的依賴,主動自行探索、驗證及調(diào)整模型,這種方式能夠培養(yǎng)學生的探究能力,使他們在面對問題時能夠保持好奇心和求知欲,積極主動地尋找解決方案。

二、高中生物教學中模型建構的現(xiàn)狀

1.模型引入有限且簡化過度

目前,高中生物教材中引入的模型數(shù)量相對有限,而且往往過于簡化,難以全面、準確地反映生物現(xiàn)象和過程的本質(zhì),這種簡化雖然在一定程度上降低了學習難度,但同時也限制了學生對生物世界的深入理解。例如,部分教材在描述細胞結構或生物過程時,往往只提供簡化的示意圖或公式,而缺乏對這些結構和過程的詳細解釋和深入剖析,導致學生在面對復雜的生物問題時,往往感到無所適從,難以將所學知識應用于實際問題的解決中。

2.缺乏模型建構的教學指導

在高中生物教學中,部分教師往往只注重知識的傳授,而忽視對學生建模能力的培養(yǎng)。部分教師直接引用教材中的現(xiàn)成模型,而缺乏對模型建構過程的深入剖析和教學指導,導致學生往往只知其然,而不知其所以然,難以真正掌握模型建構的方法和技巧。同時,由于缺乏對模型建構過程的了解,部分學生難以將所學知識與實際生物現(xiàn)象聯(lián)系起來,從而限制了他們科學思維和創(chuàng)新能力的發(fā)展。

3.評價方式單一,難以評估模型建構的效果

當前,高中生物教學的評價方式仍然以傳統(tǒng)的筆試為主,對于模型建構的效果往往難以進行有效評估。一方面,筆試主要考查學生的記憶和理解能力,而難以全面評估學生的建模能力和科學思維水平。另一方面,模型建構過程本身具有復雜性和多樣性,很難用單一的筆試題目來全面評價學生的建模能力和表現(xiàn)。這種單一的評價方式不僅限制模型建構在高中生物教學中的廣泛應用和推廣,也阻礙學生對生物學科的深入學習和探索。

三、高中生物教學中模型建構的實踐策略

1.借助模型建構,開啟新知導入

隨著教育改革的不斷深入,高中生物教學也在不斷探索新的教學方法和策略,以提高學生的學習興趣和效果。為此,借助模型建構開啟新知導入,不僅符合當前教育改革的趨勢和要求,也是提高高中生物教學效果的重要途徑[4]。首先,直觀化抽象知識,降低理解難度。模型建構能夠?qū)⒊橄?、復雜的生物知識以直觀、生動的形式呈現(xiàn)出來,從而降低學生的認知難度。借助模型建構,教師可以為學生展示一個立體、形象的生物世界,使學生能夠通過觀察、操作模型來感知生物現(xiàn)象,從而降低理解難度。其次,引導學生積極參與,提升課堂互動性。模型建構是一種創(chuàng)新型的教學策略,其核心在于引導學生積極參與。在傳統(tǒng)的教學模式中,學生往往處于被動接受的狀態(tài),缺乏深入探究和自主思考的機會。而借助模型建構,教師可以設計一系列的操作和實踐活動,引導學生積極參與其中。最后,實現(xiàn)新舊知識的有效銜接。在學習新知識時,學生需要將其與已有的知識體系進行聯(lián)系和整合,這樣才能更好地理解和記憶新知識。借助模型建構導入新知,可以實現(xiàn)新舊知識的有效銜接。在高中生物教學中,新知識的導入往往建立在舊知識的基礎之上。通過模型建構,教師可以將新舊知識緊密地聯(lián)系起來,幫助學生在鞏固舊知的同時理解新知。例如,在教學“細胞的基本結構與功能”一課時,教師可以在課前導入環(huán)節(jié)引導學生回顧“組成細胞分子”的相關內(nèi)容,為新知識的學習做好鋪墊。然后,教師可以展示一個細胞模型,該模型應突出細胞的主要組成部分,如細胞膜、細胞核、細胞質(zhì)等,而不必涉及過于詳盡的結構。這樣的設計可以幫助學生形成對細胞的初步印象,同時避免過多的細節(jié)信息干擾學生的理解。在對模型有了基本了解后,教師可進一步提出問題,引導學生思考植物細胞與動物細胞之間的結構差異。通過討論和比較,讓學生逐漸明確高等植物細胞中特有的葉綠體和中央液泡,以及它們所具有的細胞壁的功能,并加深學生對細胞結構多樣性的認識。為了鞏固學生的理解并提升他們的實踐能力,教師可以組織實踐活動,如讓學生利用橡皮泥或其他可塑材料制作細胞模型。在模型制作過程中,學生不僅需要運用剛剛學到的知識來確定模型的各個部分,還需要發(fā)揮創(chuàng)造力來設計一個立體、生動的細胞模型,這個活動既鍛煉了學生的動手能力,也促進了學生之間的合作與交流。

2.善用教材內(nèi)容,建立模型思維

生物教材內(nèi)容是學生學習生物知識、建立模型思維的重要載體。善用教材內(nèi)容,能夠有效幫助學生建立模型思維,提高學習效果[5]。首先,深入挖掘教材內(nèi)容,為模型建構提供堅實基礎。教材是學生生物知識的主要來源,其中包含了大量的基本概念、原理和規(guī)律。教師需要仔細研讀教材,深入理解其中的知識點,并將其與模型建構相結合。通過引導學生參與模型建構的過程,教師能夠幫助學生將抽象的概念轉(zhuǎn)化為具體的形象,加深對生物知識的理解和記憶。其次,注重教材內(nèi)容的啟發(fā)性,培養(yǎng)學生的模型建構能力。教材中的知識點往往具有一定的啟發(fā)性,能夠引發(fā)學生的思考和探究。教師可以通過設計問題、組織討論等方式,激發(fā)學生的好奇心和求知欲,引導他們主動參與到模型建構中來。在模型建構過程中,教師要著重引導學生運用所學的生物知識進行分析、推理和創(chuàng)新,以提升他們的模型建構能力。最后,拓展教材內(nèi)容的應用性,提升學生的模型建構水平。生物知識與現(xiàn)實生活密切相關,具有廣泛的應用價值。教師可以引導學生將所學的生物模型應用到實際生活中,比如構建生態(tài)模型、制作細胞結構模型等,將理論知識轉(zhuǎn)化為實踐經(jīng)驗。通過教材內(nèi)容的拓展應用,教師能夠引導學生更加深刻地理解生物知識的意義和價值,進而提升他們的模型建構水平。例如,在教學“生物膜的流動鑲嵌模型”一課時,教師可以利用教材內(nèi)容來幫助學生建立科學思維。在課前,教師可以布置預習任務,要求學生閱讀教材中關于生物膜流動鑲嵌模型的相關內(nèi)容,初步了解模型的基本概念和特點。通過預習,學生能夠建立起對生物膜結構的初步認知,為后續(xù)深入學習打下基礎。在課堂上,教師可以結合教材內(nèi)容,設計一系列具有啟發(fā)性的問題,如為什么生物膜能夠流動?鑲嵌在生物膜中的蛋白質(zhì)有什么作用?這些問題能夠激發(fā)學生的好奇心和探究欲望,引導他們主動思考生物膜的結構與功能。在學生對生物膜有了基礎認知后,教師可以引導他們利用教材中的信息,嘗試建構生物膜的流動鑲嵌模型。通過模型建構,學生能夠更加深入地理解生物膜的結構與功能,培養(yǎng)模型思維和實踐能力。

3.開展示范教學,搭建模型支架

在生物教學中,示范教學和模型支架的搭建是相輔相成的兩個重要環(huán)節(jié)。通過示范教學,教師可以向?qū)W生展示科學的思維方法和解決問題的策略,而模型支架的搭建可為學生提供一個直觀、具體的學習工具,使學生更好地理解和掌握生物知識。首先,示范教學在生物教學中具有引領作用。通過教師的示范,學生可以觀察到科學思維的形成過程,了解如何運用生物學原理和方法去分析和解決問題。這種引領作用不僅有助于學生掌握生物知識,更重要的是能夠培養(yǎng)他們的科學思維能力。其次,模型支架在生物教學中具有重要的輔助作用。通過搭建模型支架,教師可以幫助學生更好地理解生物學知識,形成清晰的知識結構,并提高他們的學習興趣和積極性。最后,開展示范教學和搭建模型支架相結合,可以促進學生深度學習。示范教學能使學生了解科學思維的形成過程,而模型支架則為學生提供了實踐和應用的機會。學生在觀察和模仿教師示范的過程中,可以逐步掌握科學思維方法和問題解決策略,而在搭建和應用模型支架的過程中,學生可以進一步加深對生物知識的理解,形成自己的知識體系,并培養(yǎng)實踐能力。這種深度學習不僅能夠提高學生的學業(yè)成績,更能為他們未來的科學研究和職業(yè)發(fā)展打下堅實的基礎。例如,在教學“真核生物細胞的三維結構模型”一課時,教師可以通過開展示范教學和搭建模型支架,幫助學生更好地理解和掌握真核生物細胞的結構和功能。在課堂上,教師可以向?qū)W生展示真核生物細胞的三維結構模型,并詳細講解模型的各個組成部分和功能。在示范過程中,教師要注重引導學生觀察模型的結構特點,分析細胞器之間的相互作用和位置關系,從而培養(yǎng)學生的觀察力和空間思維能力。在示范教學的基礎上,教師可以引導學生利用紙板、橡皮泥等材料模仿搭建真核生物細胞的三維結構模型。在搭建過程中,教師要鼓勵學生自主思考、合作探究,根據(jù)細胞器的形態(tài)和功能特點選擇合適的材料和方法進行制作。通過搭建模型支架,學生能夠?qū)⒊橄蟮闹R具體化,更加直觀地理解真核生物細胞的結構和功能。同時,這一過程也鍛煉了學生的動手能力和創(chuàng)造力[6]。

4.活用信息技術,完善模型建構

隨著科技的進步,信息技術被納入教育體系,成為生物模型建構的有力工具,不僅幫助學生在視覺上理解生物結構,還促使他們思考結構背后的生物過程。首先,提升模型的精確性。信息技術可以通過提供先進的建模工具和軟件,使得高中生物教學中的模型建構更加精確和科學。這些工具能夠準確地模擬生物分子、細胞或組織的結構和功能,幫助學生更好地理解生物學的核心概念。通過信息技術的輔助,教師可以糾正模型中存在的誤差或不足,從而使模型結構更加完善。其次,實現(xiàn)模型的動態(tài)化和交互性。傳統(tǒng)的生物模型往往是靜態(tài)的,難以展示生物過程的動態(tài)變化,而信息技術可以通過動畫、模擬和交互式界面等手段,將靜態(tài)的模型轉(zhuǎn)化為動態(tài)、可交互的學習工具。這種動態(tài)化和交互性的模型能夠更生動地展示生物過程,激發(fā)學生的學習興趣,并幫助他們更深入地理解生物學的復雜性和相互關聯(lián)性。最后,整合多源數(shù)據(jù),優(yōu)化模型設計。生物模型建構過程往往需要整合來自不同實驗或研究的數(shù)據(jù)。應用信息技術可以高效地處理和分析這些數(shù)據(jù),幫助教師篩選出關鍵信息,并將其整合到模型建構中。通過運用信息技術,教師能夠更加全面地掌握各種生物因素,優(yōu)化模型的結構和功能,從而提升模型的教學價值和實用性。例如,在教學“DNA分子結構”一課時,教師可以利用信息技術極大地豐富教學內(nèi)容,完善模型建構,提升學生的學習體驗。首先,教師可以利用專業(yè)的生物信息學軟件和分子建模工具,建構高度精確的DNA分子結構模型,并向?qū)W生展示。學生可以通過這些模型直觀地觀察堿基配對、磷酸骨架和雙螺旋結構等關鍵特征,深入理解DNA分子的構造。其次,通過動畫和動態(tài)模擬,教師可以向?qū)W生展示DNA的復制、轉(zhuǎn)錄和修復等關鍵生物過程,學生不僅可以觀察這些過程中DNA分子結構的變化,還能夠深入理解相關的酶和蛋白質(zhì)是如何與DNA相互作用的。這種動態(tài)演示極大地增強了學生對DNA生物功能的理解,并激發(fā)了他們的學習興趣。最后,教師可以引導學生利用生物信息學數(shù)據(jù)庫和在線資源平臺,搜集有關DNA分子結構的最新研究成果和數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)包括DNA序列信息、三維結構坐標、堿基配對規(guī)則等。通過整合這些數(shù)據(jù),教師可以確保模型建構的科學性和準確性,這不僅能夠促進學生對 DNA分子結構的深入理解和掌握,還能培養(yǎng)他們解決問題的能力。

四、結語

模型是一種重要的科學工具和方法,用于簡化和抽象地表示現(xiàn)實世界中的事物或系統(tǒng),旨在捕捉和表達所研究對象的本質(zhì)特征和關系。隨著科學技術的不斷進步,高中生物教學模型建構的方法和手段也在日益多樣化和精細化。通過實施借助模型建構、開啟新知導入,善用教材內(nèi)容、建立模型思維,開展示范教學、搭建模型支架,活用信息技術、完善模型建構等策略,高中生物教學模型建構能夠更加生動、有效。這將有助于提升學生的學習效果,培養(yǎng)他們的科學素養(yǎng)和創(chuàng)新能力,為他們在生物學科的學習和發(fā)展奠定堅實基礎。

參考文獻:

[1]袁剛.基于生物科學史和模型建構的減數(shù)分裂深度教學設計[J].名師在線,2023(21):82-84.

[2]沈露霞.基于模型建構的高中生物學項目化教學實踐———以“基因工程賦予生物新的遺傳特性”為例[J].中學生物學,2023(06):42-46.

[3]周曉靜.基于深度學習理念的高中物理模型建構的教學研究[D].濟南:山東師范大學,2023.

[4]孫東敏.高中生物學教學中運用科學史促進學生模型建構的研究[D].沈陽:沈陽師范大學,2023.

[5]盧永凱.基于科學思維培養(yǎng)的高中生物模型建構教學策略的行動研究[J].甘肅教育研究,2022(08):43-45.

[6]張旭.高中生物教學中模型建構的價值與實踐探究[J].教學管理與教育研究,2022(01):77-78.

Exploration of Analysis of the Value and Practice of Model Construction in Senior Middle Biology Teaching

He Guoqiang, Chen Peng

(Huixian County No.1 Middle School, Gansu Province, Huixian 742300, China)

Abstract: With the continuous deepening of educational reform, senior middle school biology teaching is also seeking more effective teaching methods. Among them, model construction is an intuitive and visual teaching method, widely used in senior middle school biology teaching, with important value and practical significance. In this context, high school biology teachers should actively explore and summarize their teaching experience, and constantly reflect, improve, and innovate in practice, finding the perfect combination between model construction and biology teaching, in order to improve teaching effectiveness. The article analyzes the value of model construction in senior middle school biology teaching, combined with the current teaching situation of model construction in senior middle school biology, and explores practical strategies for model construction in senior middle school biology teaching, for reference and reference by peers.

Key words: senior middleschoolbiology;biologyteaching; modelconstruction;value;practice

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