初中生物课堂建模教学实践的探索

王真

摘 要：在现代生物科学研究中，模型方法被广泛运用。在“鸟适于飞行的形态结构特点”教学中，尝试建模教学，将难点分解为多个模型的建立，让学生积极主动地参与到课堂中，发挥学生的主体作用，实践发现建模教学可以使深奥知识浅显化，熟悉事物系统化，抽象概念具体化。

关键词：建模教学；鸟；模型

中国图书分类号：G633.91 文献标识码：A

“鸟适于飞行的形态结构特点”是人教版《生物学》八年级上册第一章第六节“鸟”一节的教学重点、难点，尽管学生能说出鸟适于飞行的一些特点，但难以系统地概况和深入地理解。教学中，作者尝试将难点分解为多个模型的建立，指导学生构建模型、利用模型，巧妙突破难点，达到教学目标。

本文主要涉及的模型有类比模型和概念模型。类比模型是基于相似属性，用熟悉的事物类比和表征不熟悉的事物。类比模型的运用，有助于激发学习兴趣，加深学习者对科学知识的理解。概念模型一定程度上能使抽象概念具体化，隐性内容显性化，更易于揭示原型中的科学原理，有助于学生深入理解学科概念。

一、利用模型提高学生兴趣

为学生提供足够A4纸，以小组为单位制作可以飞行的物体，基本上每组学生都想到了纸飞机，请同学们合作，看看哪组制作出的纸飞机可以飞得最好最远。在此模型构建的过程中，学生通过自主学习、观察及讨论，最终做出了平头纸飞机、尖头纸飞机，还有的小组将多张纸叠在一起增加纸飞机重量，认为重的东西能飞得更远（如图1）。

安排学生做纸飞机飞行实验：（1）1个平头-轻的纸飞机，1个尖头-轻的纸飞机，同一位学生用同样的力度掷向空中；（2）1个尖头-轻的纸飞机，1个尖头-重的纸飞机（多张纸A4纸折叠而成），同位学生用同样的力度掷向空中；（3）同一个纸飞机，2位力量不同的学生（一般选取一个瘦小的女学生和一个高大的男学生）把它扔向空中，观察纸飞机飞行的高度和距离。通过这个模型，学生很容易体验到影响飞行的几个关键条件：外形；体重（轻）；动力（其中纸飞机是依靠学生手部力量作为动能使得纸飞机有了向前飞行的能量，而鸟靠扇动翅膀产生动力，这是一个持久剧烈的运动，需要大量的能量）。

小组讨论和模型构建活动与单纯语言讲授相比，在教具的准备上花费更多时间，课堂上需要留给学生更多的时间，教学过程不易掌控，但教师的“麻烦”却能激发学生的学习兴趣和积极性，最大限度地发挥学生的主体作用。

二、利用模型促进学生理解

鸟类的双重呼吸，学生看不见，摸不着，是生物学上的一种客观生理现象。很多学生会错误理解气囊的作用和肺一样，是气体交换的场所。这种错误概念形成的主要原因是，学生平时没见过气囊，气囊教具的获得又较为困难，但鱼鳔却是十分常见的东西，那么这里就利用两者的相似属性进行讲解。出示鱼鳔，鱼鳔可以说是鱼体内的“气囊”，同学们通过观察鱼鳔的形态结构特点发现，鱼鳔呈椭圆形，像一个透明的气球，内充气体，置于水中会漂浮于水面。鱼鳔外面虽有血管，但从膨胀的鱼鳔推测鱼鳔内气体无法通过渗透作用进入血管。通过这个类比模型，学生就能轻松推出鸟类气囊的作用是储存空气、减轻身体重量，无进行气体交换。

那么，与肺相连的气囊怎样帮助呼吸呢？和学生一起画出气体进出鸟类身体的路径，从图中可以看出鸟类一次吸气能吸入很多的新鲜空气，一部分进入肺，多余的气体进入气囊，肺内气体和血液进行气体交换后排出肺，同时气囊内进入肺，但这部分气体在气囊暂时储存过程中并未发生成分变化，进入肺后又可以发生气体交换，这样鸟类在吸气和呼气时肺内都会发生气体交换，为血液提供充足的氧气，这就是鸟类的双重呼吸。鸟呼吸过程的概念模型（圖2），与单纯用语言讲授或动画演示相比更加直观。

三、利用模型帮助学生归纳

建构概念的过程就是思维的过程，引导学生将本节零散的知识点按其内在联系分类，构建出“鸟类适于飞行的形态结构特点”的概念模型（如图3）。概念图犹如将丰满的课堂内容浓缩成一幅“简笔画”，帮助学生形成系统化的知识体系。学生可以根据不同的思维习惯，构建出不一样的“简笔画”。这样一来，枯燥的课堂笔记变得更加生动有趣，学生参与热情显著提高，知识内化更加主动积极。

此外，在本节其他部分的教学还应用到的模型有家鸽骨骼模型，学生对着光源观察，很容易就能发现家鸽的骨片很薄，长骨中空，自然而然就认同相对于其他生物“鸟类骨骼轻”；通过构建对比家鸽、家鸡和鸵鸟的心脏占体重百分比，胸肌占体重百分比的表格，直观看出鸟适于飞行的特点还有心率快，胸肌发达。利用建模分层突破重、难点，既激发了学生学习的热情，又有效实现本课的教学目标。

通过实践发现，在中学生物课堂中，依托模型构建进行教学，学生在具体的情境中主动参与建模活动既可以使知识呈现的浅显易懂，又可以形成对生物学概念的深入理解，增加解决实际问题的能力。

参考文献：

吴丹丹.模型构建在中学生物学中的教学实践研究与反思[J].生物学通报，2017，52（2）：45-47.

编辑 冯志强