基于核心素养的建模教学在生物学教学中的研究

摘 要：生物学科课程标准将模型方法规定为高中生必须掌握的科学方法之一。本文就如何优选模型方法、倡导合作学习解决实际问题等方面阐述了生物建模策略在教学中的应用和思考，主要侧重于如何在生物课堂这块“自留地”上进行实践的思考。

关键词：生物学教学;模型建构;核心素养

“发展学生的科学素养”是生物学教学的宗旨之一，科学素养最基本的含义是指学生能够合理地將所学到的科学知识运用到社会及个人生活中。生物学核心素养主要是指生命观念、理性思维、科学探究和社会责任，这些素养的渗透在模型构建中多有体现。

一、建构模型需在理性思维中渗透生命观念

在现有的江苏高考的模式下，高中生在学习生物的过程中留给生物的学习时间大幅度缩小，教师在生物课堂上更注重高效到位，在这块仅有的“自留地”上舍不得浪费点滴时间。生物课并不是简单的手工课，教师需要引导学生对原型的特征进行理解和简化，注重在构建物理模型的过程中启发学生思维渗透生命观念。如在介绍酶的作用机理——降低化学反应活化能一节中，教材就很好的用一个小汽车爬坡的例子阐释降低活化能这一概念。用生活中的小汽车爬山坡和钻山洞，哪个油耗高的生活案例解决了降低活化能这个核心概念的抽象难题。除了教材提供的生活实例，我们还利用多媒体手段设计一个动画，小球在加热的情况下跳跃门槛，加了酶的反应相当于一个低门槛，只要少许加热小球就能跳过去，而没有催化剂的反应就是一个高门槛，必须加热足够多的情况下才能跳过去。教学活动依托模型方法，既侧重于教学目标在思维过程的体现，发展学生的思维分析、科学表述和实践操作等能力，又在糅合知识点的构建过程中让学生感知了生命观念在生物学中的体现。

二、建构模型重在遵循认知规律发展科学思维

学生在认知某个现象时，一般从学习到模仿再到创新。教师在运用建模策略教学时要充分考虑学生的认知水平和规律，鼓励学生通过观察和分析建构出原型最本质属性，允许学生试错、讨论从而修正直至优化模型。例如以蛋白质为例，可用“△”“○”等不同符号表示氨基酸的种类，并且用“△-△-△ ”“△-△-△-△ ” “○-○-○-○”“○-○-△-○”“○-○-○-△”等不同组合和排列，用来呈现蛋白质结构多样性的原因。同时，也可用它来简化对脱水缩合过程的数学推理。如对“肽键数=氨基酸个数-肽链条数”的推理，如采用以下步骤：1.由“○-○”“○-○-○”“○-○-○-○”“○-○-○-……○”，推理出“单链中，肽键数=氨基酸个数-1”;2.由“○-○;○-○”“○-○-○; ○-○-○-○-○”“○-○-○-○;○-○-○-……○”，推理出“双链中，肽 键 数=氨 基 酸 个 数-2”;3.由“○-○-○-……○”“○-○ ○-○-○-○-○-……○”“○-○;○-○;○-○-○-……○”“○-○;○-○;○-○;……;○-○-……○”，推理出“多链中，肽键数=氨基酸个数-肽链条数”，这样就可以明确推理过程，简单而有效。在探究过程中学生的求知欲决定了参与度，学生探究能力决定了达成度，小组成员间的有效交流体现了思维广度，这样激发的思维冲突体现了传统课堂模式的淡化和学生思维品质的深化。

三、建构模型能在实验教学中进行科学探究

探究性实验教学过程也具有建构性和生成性，探究性实验教学过程同时也是学习者与他人（学习伙伴）的合作、对话和互动中逐渐形成自己的认知结构的过程。教材实验形式是多样的，建立相应的模式是提高实验能力的策略之一。以“探究pH影响酶的活性”为例，教师主要设计了三个环节：教学过程，实验方案，实验设计。其中教学过程只要以问题情境导入，启发学生总结影响酶活性的因素有哪些？从而明确实验课题“探究pH影响酶的活性”。实验方案主要是学生自己动手设计表格，预测在酸性和碱性环境下对酶活性的影响。实验设计指具体操作实验的过程，以及把对应的实验结果写好。学习者是知识发生过程的探索者，是现实客体的变革者，是新的认知结构的构建者，所以尽可能引导学生进行自主学习。

四、建构模型要在实践中学会承担社会责任

对于学生而言，通过建模来学习相关知识，可以完善知识体系，让所学的知识在头脑中形成思维模型。在创建模型的过程中磨练和培养的能力使学生在独立面对新问题时，能迅速完成对问题的分析、对材料信息的辨识加工，从而提升了思维能力和解决问题的能力，在此过程中理解需要承担的社会责任。例如对学校池塘生态系统稳定性的模型构建，学生通过书本知识了解到维持生态系统稳定性的重要性，在对学生池塘生态系统稳定性进行调查时发现如下几个问题：1.池塘水源有轻微污染;2.池塘生物组成成分分布不均。根据调查发现的问题，学生们分工合作，有分组给校长写池塘调查报告并设计生态化池塘方案，有分组进行池塘水源污染源调查，有分组进行资料查询以便提供给其他小组进行科学设计池塘生态系统稳定性的模型。通过本次实践使得学生的能力训练从课堂内延展到课堂外，让学生的知识和实践环境保护得到很好的融合。学生能更好地了解生命现象，解释生物规律，指导生活决策，承担社会责任。

综上所述，基于核心素养的建模教学策略并不是一个新颖的策略，但是却有着旺盛的生命力和兼容性，可以与时俱进的扎根在生物课堂，为课堂教学这块“自留地”开辟了多样而有效的风景。

参考文献

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作者简介

孙静艳（1981—），女，汉族，籍贯：江苏无锡，硕士，中学一级教师，研究方向：生物教师。