| 标题 | 浅析支架式教学法在高中生物模型构建过程中的融合与运用 |
| 范文 | 吴玉章 张亮 韩挡丽 摘? 要：探讨如何将基于建构主义和最近发展区理论的支架式教学法融入高中生物模型建构教学活动，有效地提高高中生物教学中模型建构的有效性和普及性，促进落实学科核心素养如科学思维的形成，并切实提高学生认识事物、解决实际问题的能力。 关键词：高中生物? 支架式教学法? 模型构建? 学科核心素养 中图分类号：G633.91? ? ? ? ?文献标识码：C? ? ? ? ? ? 文章编号：1672-1578（2020）01-0122-02 2017版人教社高中生物新课标已将模型与建模列为学生认识事物解决实际问题的一项重要科学思维和能力[1]。教师需要在教学中通过引导学生进行模型建构活动来发展学生的这一科学思维和能力。高中生物课程中涉及到模型与建模的内容较多，但较微观、抽象，学生学习起来比较困难，不利于模型的分析与建构。支架式教学法基于“最近发展区”和“建构主义”理论，站在学生角度，以学生为主体，教师可充分地运用情境、协作、对话等要素，积极调动学生自主学习，构建自己的知识体系，最终促使学生成长为独立的学习者[2]。因此，笔者在教学中尝试搭建支架帮助学生构建模型，降低模型建构的难度，使学生对建模学习活动不再畏难，使老师重视并主动践行模型与建模教学，顺应新教改的发展。 1? ?创设情境，准备支架 在高中生物模型构建的教学活动中，如何让学生对即将进行的模型构建活动保持最大的热情和兴趣，最佳的方法莫过于让学生置于特定的情境。该情境一定是在学生现有的知识和能力水平范围内所了解或熟知。创设的情境应与学生生活存在一定的关系或与学生所向往或憧憬的事物有密切联系，又或对学生有较大的启发或帮助。这样的情境有助于学生点燃好奇心、引爆求知欲，进而通过构建模型，解决实际问题。例如开展构建真核细胞三维模型，创设情境：为什么经过台盼蓝染色后，活细胞不容易着色而死细胞着色？说明细胞膜具有什么样的功能？若提供塑料袋、普通布和弹力布作为制备细胞膜的材料，哪一种材料更能体现细胞膜的功能？构建真核细胞有丝分裂过程中染色体及其DNA的数目变化模型，创设情境：真核细胞的有丝分裂犹如两兄弟分家，细胞中的染色体及其DNA作为该家庭最重要的财富该如何进行分配呢？请思考，亲代细胞需要经过怎样的生理活动既要保证两个子细胞获得均等的财富，同时又要保证子代细胞获得的财富与亲代细胞保持一致？构建DNA双螺旋结构模型则以富兰克林和威尔金斯的科学故事作为情境，富兰克林令人扼腕叹息的命运，使学生产生了强烈的共鸣，迸发出励志献身科学的热情。提出问题：DNA双螺旋结构是怎样构建而成的？模拟制作DNA双螺旋结构模型需要经过哪些过程？等。 进一步需要说明的是，模型的构建活动是否需要创设情境，需要视学生的学习和掌握的基本知识情况而定，有的在课堂进行模型建构时及时导入情境，有的则需要在此前相关的学习内容中创设情境。情境使学生对模型构建活动产生了思考和向往，利于模型构建活动的开展和完成。 2? ?搭建支架，构建模型 支架式教学最重要的内容是依据学生现有的能力和知识水平，在最近发展区区间搭建支架，并最终运用支架顺利构建模型。在支架式教学中，对于支架的种类，定义不一而足，常见的支架包括范例支架、问题支架、建议支架、工具支架、实验支架等[3]。笔者在教学中以情境激发学生对模型建构的兴趣，然后在学生现有的知识能力水平和模型之间搭建各类支架，帮助学生跨越最近发展区，最终帮助学生顺利构建模型，并提高动脑动手能力。例如，在构建生物膜流动镶嵌模型时，搭建工具支架如：锤子、钉子、铁丝、蜡纸药丸盒子、泡沫塑料等。建议支架如：选择乒乓球和铁丝制作磷脂分子模型、选择泡沫和铁丝制作蛋白分子模型，最终构建生物膜流动镶嵌模型。在构建减数分裂过程中染色体变化模型时，提供工具支架如：细胞减数分裂过程示意图，提供概念支架包括：同源染色体、姐妹染色单体、四分体、联会等。提出问题支架如：①判断初级精母细胞处于减一前期的依据是什么？同源染色体如何行动？四分体是如何形成？②每一个四分体包括几对同源染色体，含几条染色体和几条姐妹染色单体？③判断初级精母（或卵母）细胞处于减一分裂中期的依据是什么？同源染色体如何行动？四分体出现在细胞何处？④进入减一后期，同源染色体怎样行动？四分体还存在吗？建议支架如：剪下三个椭圆形纸板作为处于减一分裂前、中、后三个时期的三个初级精母细胞，并利用颜色不同的两条橡皮泥构建同源染色体模型、四分体模型;利用两条不同颜色的橡皮泥在三个细胞中依次模拟四分体的形成、四分体的移动、四分体解散等过程。在构建体内细胞通过内环境与外界环境进行物质交换的模型时，先提供三个工具支架如：小肠绒毛吸收葡萄糖图解、肺泡中氧气与二氧化碳的交换过程图解，尿液的形成過程图解等。其次搭建问题支架如：①消化系统由哪些消化器官组成？葡萄糖被小肠绒毛上皮细胞吸收后进入毛细血管，需要穿越几层膜？②来自空气中的氧气和人体产生的二氧化碳在肺泡进行交换，氧气由肺泡进入毛细血管和血液中的二氧化碳进入肺泡各自需要穿越几层膜？③细胞代谢废物如尿素又是如何借助于内环境排出体外的？[4]④请你利用概念、方框和箭头绘制出体内细胞通过内环境与外界环境进行物质交换的模型。有了以上支架的支撑和帮助，在教师的演示下，学生胜利地完成了模型的构建。又如在构建生态系统的结构模型时，提供工具支架如池塘生态系统图解，对该支架进行问题探究：①池塘中你熟知的动物植物有哪些？②“大鱼吃小鱼、小鱼吃虾米”，表示由大鱼、小鱼和虾米通过食物联系形成的食物链，这样的食物链在池塘中还有几条？③有句成语叫“如鱼得水”，水、空气和光照对于这个生态系统来说是必不可少的吗？④大鱼、小鱼、虾米、藻的生存都离不开物质和能量，藻类是怎样获取物质和能量的？大鱼、小鱼又是怎样获得物质和能量的？⑤大鱼、小鱼、虾米和水藻获取物质和能量的途径方法一样吗？⑥请将池塘中的植食性鱼、肉食性鱼、杂食性鱼、水藻、浮萍、虾米、微生物和空气、水按生产者、消费者、分解者和非生物物质和能量分类。⑦参照一般系统结构模式图（又是一个支架），尝试画出生态系统结构模型。最终，在解答上述问题后，学生都能够自主绘制出模型。 3? ?撤出支架，协作交流 学生构建出模型以后，可以不再依赖于支架的作用，而是通过小组合作、展示与交流，对模型进行进一步的比较、修正和完善。在展示、交流与对话中，学生之间互相评价，教师提出问题，引发学生思考，从而进一步完善模型，形成建模的思维。例如，生物膜流动镶嵌模型在学生互相展示，交流与互评的环节，有同学提出糖蛋白如何制作的问题？跨膜的蛋白分子如何体现？具有孔道的蛋白分子如何表现等问题。促使各组学生对模型的不合理之处进行修改，使模型更加完善。在构建血糖平衡调节模型后，教师可进一步做出针对胰岛素和胰高血糖素的提问。例如;①胰岛素降低血糖的作用途径有哪些？②胰岛素的靶细胞主要有哪些？③胰岛素是怎样运输到靶细胞的？④靶细胞如何识别与接收胰岛素？⑤胰岛素参与细胞内的化学反应吗？⑥如何理解胰岛素和胰高血糖素之间的拮抗作用关系？等。促进学生思考，进一步加深了对模型及其内涵的理解。在构建体液免疫和细胞免疫内容模型时，请同学进一步思考：①体液免疫和细胞免疫发挥免疫的物质或结构相同吗？②体液免疫中产生抗体的细胞是什么细胞？细胞免疫中增殖分化出效应T细胞的母细胞是什么细胞？③两种免疫途径针对的免疫对象有何不同？④在体液免疫中必要的细胞是哪种细胞？在细胞免疫中必要的细胞是又是哪种细胞？⑤什么是记忆细胞，它有什么作用？二次免疫是怎样发生的？在系列的问题思考后列表比较体液免疫和细胞免疫的区别与联系，进一步巩固了模型，加深了对模型内容的理解。 4? ?以新的支架檢验模型，运用模型 通过协作交流环节，学生构建的模型在不断修正和补充后已经基本完成，但模型的构建活动并未结束。因为构建模型的目的最终是为了解决实际问题，所以在模型建构完成后，需要对模型进行检验。一般是运用模型内容和原理去解释一些生物活动现象，解答生物问题。例如，运用生物膜流动镶嵌模型解释分泌蛋白的分泌、白细胞对病菌的吞噬、质壁分离与复原过程中细胞膜的膨胀与收缩、糖蛋白在细胞间的信息交流中的作用等。运用DNA双螺旋结构模型解答DNA的复制、遗传信息的存储、基因与DNA的相互关系等问题。构建种群数量增长J型模型和S型模型可以解释虫害、鼠害泛滥成灾的问题和提出虫害、鼠害的生物防治策略，也可以解释渔业生产可持续发展的问题等。构建生态系统能量流动模型则可以指导农业生产实践，例如桑基鱼塘生产模式、除草的目的，解答学生在涉及到能量传递效率的运算等。只有学会构建模型、完善模型、运用模型，最终才能形成建模的科学思维和思想。 综上所述，模型与建模既是一种科学思维和能力，也是学生进行学习和教师进行教学的有效方法。支架式教学法由于教学者在情境中通过一步一步的提供一些线索或暗示（支架），使学生攀援支架，顺利构建对新知识的理解，因而可有效降低学习难度。将支架式教学理论、方式和程序有选择性地融入模型建构教学活动，可谓一举多得，在提高学生学习积极性、改变教师教学方式、适应新课改需要、落实生物学科核心素养都必将发挥重要作用。 参考文献： [1] 中华人民共和国教育部.普通高中生物课程标准（修订稿）[M].北京：人民教育出版社，2017：7-8. [2] 唐李铭.化学支架式教学设计的原则[J].中学生数理化（教与学），2011（12）：9-9. [3] 王哲学.郭承育等.化学支架式教学中搭建支架的策略[J]. 亚太教育，2015（11）：102-102. [4] 王亚杰.利用归纳法理解“新陈代谢”[J].学科教育，2001（5）：38-39. |
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