探索生物模型建构类内容在思维型课堂中的教学

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　　内蒙古自治区自2018年开始实施新高考模式，学校、教师和学生进入了新高考的过渡期。为此，一线教师利用现有教材研究新教材，利用现有课程资源开展新的模块教学，从思想和行动上做出了积极的调整。在此，针对高中生物中的模型建构类内容，探索“师生互动，学思结合”的思维型课堂的教学过程。
　　一、高中生物教学中的模型建构
　　模型建构是自然科学中常用的方法。当人们难以对研究对象进行操作或观察时，可采取建构模型的方法。学生在高中阶段的生物课程中会陆续接触到物理模型、概念模型和数学模型，初步掌握模型的建构方法。与初中阶段相比，高中生物课程标准在学习方法和探究能力方面对学生提出了更高的要求，学生需要通过构建模型和研究模型来理解生物学概念，提高生物学科的探究能力。
　　能够以直观的实物或图画来认识对象的模型属于物理模型。物理模型包括静态的结构模型（如真核细胞三维结构模型）和动态过程模型（如减数分裂中染色体的变化模型）。真核细胞三维结构模型是高中阶段需要学生建构的第一个模型，教材中提供了有关模型建构的方法和可参考的例子。如提供了两张模型的照片，同时也提出了评价模型的参考指标，如科学性、艺术性、成本低廉等。在生物必修二“遗传与进化”部分还提供了DNA双螺旋分子结构的物理模型。这一由美国生物学家沃森和英国物理学家克里克建构的DNA模型，最终模型与原型DNA结晶的X射线衍射图相符，已经获得科学界的认可。但是，教材虽然提供了指导方法，却并未说明所要使用的具体材料和工具，也未列出详细的制作步骤，这就为学生发挥创造性留出了空间，也为教师的创造性教学留出了空间。教师可以引导学生以科学家的故事为背景，根据“基本单位―单链结构―平面结构―空间结构”的顺序逐步体验模型的建构过程和方法。
　　生物概念模型的分析与构建是高中课程标准提出的新要求，教师可利用概念图解、细胞亚显微结构、生物学过程图解等概念模型的分析与建构等，锻炼并考查学生分析、获取及处理信息的能力。教师在初期可通过概念图和思维导图来培养学生的相关能力。
　　孟德尔的遗传定律是应用数学模型的典型范例。在必修三“稳态与环境”中有“尝试建立数学模型解释种群的数量变动”的内容，教材的“问题探讨”中提到细菌的繁殖速度非常快，并给出了基本已知条件，可以让学生基于学过的数学知识，计算在营养和生存空间不受限制的条件下2至9代细菌的数量，并推算出第n代的数量关系，画出细菌种群增长的曲线，进而更好地理解较为复杂的数学模型Nt=N0λt，让学生从中体会到生物学规律可以用数学语言表达，同时也从具体的生物学现象中理解数学的本质。
　　二、模型建构类内容在思维型课堂上的教学
　　高中新课程改革，一方面是对课程标准和教材的改变，另一方面是对传统课堂的改变。为此，内蒙古呼和浩特市第十四中学在过去“3+1”（“3”指教师讲授时间不得超过30分钟；“1”指学生自主学习时间不得少于10分钟）教学模式的基础上，开始实施“师生互动，学思结合”的思维型课堂，包括“创设情境、提出问题、自主探究、合作交流、总结反思、应用迁移”六个环节。生物教师结合本校学生的特点，对模型建构类教学内容在思维型课堂中的教学进行了探索和总结。
　　1.情景创设要符合学生的学情。教师准备建构活动前，要全面了解学生的认知水平和能力范围，根据学生的预习情况创设情景，避免盲目创设不熟悉的情景，以提高教学的有效性。例如，在建构真核细胞三维结构模型时，教师可向学生展示已完成的简单的细胞模型，使学生在情景中得到启发，并认识到自己可以做得更好。
　　2.提出问题要有针对性。问题的提出要能引起学生的思考，要有拔高或强化思维的作用。问题常设置在建模过程中的难点、疑点和学生的争论点。如“设计并制作细胞模型时最先要保证的是什么”这样的问题，会促使学生思考并认识到：最重要的是科学性和准确性，要特别注意辨别内质网和高尔基体，其次才是模型的美观。教师要通过恰当的问题为学生的自主学习搭建脚手架，提高学生课前预习、课上和课后学习的效率。
　　3.学会自主探究学习。在建构真核细胞结构模型自主学习的过程中，倡导学生利用容易获得且成本低廉的材料，例如馒头屑、大头针、各种颜色的橡皮泥、酸奶瓶盖子、凉粉等。学生在制作模型的过程中，提高了相关的理论知识水平，对核糖体、叶绿体、线粒体、高尔基体等各种细胞器的结构和功能加深了理解，增强了识别亚显微结构模式图的能力。为此，学生在制作过程中认真观察了必修一46页的图3-7，仔细分辨了细胞器之间的区别和大小比例，突破了学习中的重难点。
　　在建构DNA双螺旋物理模型的自主学习中，各组学生利用自制的教具、纸和铁丝，分工合作，按照“基本单位脱氧核苷酸―脱氧核苷酸链―两条脱氧核苷酸链DNA平面结构―DNA空间结构”的顺序，完成了4次建模，沿著科学家的足迹，尝试建构了多种双螺旋和三螺旋结构模型。
　　4.合作交流培养学生团队意识。教师放手让课代表和小组长组织合作学习，包括准备工作、制作模型、问题讨论和成果展示，使学生之间加强了沟通，增进了友谊，培养了集体意识和合作学习的能力。小组学习使学生的成就感增强，尤其是提高了基础较差的学生学习生物的兴趣。
　　5.以总结反思训练学生思维。真核细胞结构模型的构建，既是“细胞的基本结构”一节的总结提升课，也是小组建设的德育课。学生在自评互评的过程中培养了批判性思维，提高了思维的缜密性。
　　6.注重学习迁移。教学中应注重迁移，使学生可以沿着“具体―抽象―具体”的思路，通过“分析问题―探究生物规律―解决实际问题―建构模型”的方法，体验具体到抽象的思维转化。
　　三、总结
　　学生在模型建构活动中表现出极大的热情，发挥了想象力与创造力，获得了丰富的课堂体验，而“师生互动，学思结合”的思维型课堂则充分体现了“以学生为主体，以教师为主导”。但是教学中仍然存在一些问题，如学生常因表述能力较差而影响展示效果等。为此，教师还要进一步研究如何做好教学互动的设计者，如何使学生更深入地“学思”并提高表达能力，使学生在思维型课堂上获得更大进步。
　　参考文献（编者略）
　　（责任编辑 郭向和）
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