| 标题 | 基于模型与建模法发展学生科学思维 |
| 范文 | 许云洲 摘 要：通过DNA分子结构及能量流动分析模型在高三生物复习课中的应用，发现模型和建模不仅能有效帮助学生突破学习难点，提高复习效率;同时还发展了学生的科学思维，有利于提高学生的生物学核心素养。 关键词：模型;科学思维;核心素养 《普通高中生物学课程标准（2017版）》指出生物学课程的设计宗旨要发展学生的学科核心素养。生物学核心素养包括生命观念、科学思维、科学探究和社会责任四个方面，其中科学思维包括运用模型与建模等方法，探讨、阐释生命现象及规律，审视或论证生物学议题。可见，模型与建模在高中生物学教学中具有其独特的应用价值。在高三生物复习课中，教师如果可以正确使用该方法，不仅可以帮助学生提高复习效率，还能发展其科学思维，提升其生物学核心素养。 模型，按照人教版生物必修1教材中的定义是人们为了某种特定目的而对认识对象所做的一种简化描述，这种描述可以是定性的，也可以是定量的;有的借助于具体的实物或其他形象化手段，有的则通过抽象的形式来表达。而建模，则是根据研究的任务或目的，抽象出被研究对象的本质特征。模型建构过程其实是一个知行统一的过程，需要将已知的知识，通过一定的科学方法，建立新的模型并检验之。因此，模型建构对于提高学生的生物学核心素养是大有益处的。 然而，笔者在高三生物复习教学实践中发现学生对于模型和建模这一方法虽有了解，但在上生物新课时由于多种原因而未能真正理解物理模型或概念模型。正因为如此，笔者在施教的两个高三班级开展了这一方法的教学实践与应用，取得了理想的课堂复习教学效果。 一、建构DNA分子双螺旋结构模型，有效克服认知障碍，提升复习效率 首先，教师分发彩色硬性卡纸、剪刀和订书钉给学生。然后，要求前后四个学生为一组分工合作，使用剪刀和订书机在15分钟内按各自大脑中已有的DNA相关知识完成一个DNA分子的平面结构模型拼接。最后，教师利用智能手机及实时投屏将小组的DNA结构模型投影到黑板的大屏幕上，并邀请学生代表解释各自模型的含义。 通过小组合作构建DNA分子双螺旋结构模型，学生能快速回忆起DNA分子的化学组成和结构特点，并通过相互交流及时纠正各自知识认知上的错误。例如，有些小组学生剪出了圆形代表磷酸，五边形代表戊糖—脱氧核糖，长方形代表含氮碱基;而有的小组的学生则剪出了六边形和双环结构来分别代表嘧啶和嘌呤。有些小组的模型中两条双链清晰地展现了反向平行的特点，这些不同之处，在实时展示过程中，教师再进行适当的引导，从而可以使得学生加深对DNA分子化学组成和结构特点的理解，从而提高了复习效率。 学生通过分工合作拼接模型，不仅高效复习了课本知识，还培养了实践能力、交流能力和合作能力。在反思交流中，学生能相互学习，潜移默化地养成了运用科学的思维方法认识事物、解决实际问题的思维习惯和能力，发展了学生的科学思维，提升了生物学核心素养。 二、建构能量流动分析模型，有效厘清能量流动方向，强化复习效果 首先，构建第一个营养级的能量来源和去路。学生知道第一营养级——生产者，常通过光合作用来固定太阳能。故教师要求每个学生在2min内利用A4纸和剪刀，剪出一个10cm×10cm见方的纸片，然后提问该部分和剩余部分分别代表什么。学生能根据面积大小说出见方纸片代表生产者固定的太阳能，另一部分代表未固定的能量。教师补充植物仅能利用1%～2%的太阳能，然后请学生讨论、思考如何剪开10cm×10cm见方的纸片？此问可帮助学生厘清第一营养级的能量去路：用于自身呼吸消耗的能量（R）和用于自身生长、发育和繁殖的能量（NP）。即10cm×10cm见方纸张可以先剪成大小不等的两部分，可标上“呼吸消耗量”和“净初级生产量”。 有学生提出流向下一个营养级和流向分解者，师生共同分析：代表用于生长发育繁殖的那部分纸片才能再剪出三部分：流向下一个营养级、流向分解者和未利用。教师再进一步提问：未利用的这一小片纸最终会怎样？学生思考后得出最终会流向分解者和下一个营养级。 其次，构建第二个营养级的能量来源和去路。有了第一个营养级的纸片模型，第二个营养级的分析学生便有迹可循。教师巡视并及时利用手机拍摄学生的裁剪情况。再利用投屏将学生成果进行展示并请学生相互评价。教师应该加以强调该營养级的摄入量和粪便量，以区别于生产者营养级。另外需要注意提醒学生次级生产量的辨析。 最后，构建最高营养级的能量来源和去路。该营养级的能量来源与第二个营养级相同，但能量去路却少了流向下一个营养级。纸片大小根据十分之一法则，只有1cm×1cm，故处理要格外谨慎。 简单易操作的纸片模型，能直观地将能量流动的来源去路表现出来。学生也能清晰地掌握每个营养级能量的来龙去脉，同时通过实物纸片大小，学生真真切切感受到能量流动“逐级递减”的特点，并深刻理解营养级之间能量传递效率为10%～20%的原因。 高三复习课，如果教师一味地利用讲授法，教学效率和质量都会大打折扣。若能结合教学实际，利用自制模型或者和学生一起建构模型，不仅能提高学生课堂的参与度，促进学生由被动学习向主动学习转变，从而提高复习效率;而且学生能在复习中主动建构知识，并能够基于生物学事实运用模型和建模方法，发展科学思维，提升生物学核心素养。 参考文献： 楚昕颖.构建模型深化教学[J].中学教学参考，2018（8）：83-84. 编辑 杜元元 |
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