利用建模教学发展学生的理性思维

摘 要：新课标要求教师在课堂教学中要注重培养学生的核心价值素养，生物学科的核心价值素养就是促进学生的理性思维。

关键词：建模教学；理性思维；价值素养

生物学科的学习是需要学生建立在对生物模型、标本等实物的直接观察和实验研究的基础上，在一定意义上讲，学生已具备了相关生物的形态、结构的形象再现能力了。我们知道课程改革最重要的指导理念是培养学生的生物学核心素养，核心素养的DNA是科学思维，促进学生的思维发展应当是生物教学的中心法则。课标提出的科学思维方法有：归纳与概括、演绎与推理、模型与建模、批判性思维等。此时开展建模教学就显得特别重要了，模型是一把有效的钥匙，能够促进学生建构概念，提升理性思维的品质，增强创新和实践能力，就这一点来讲与理性思维养成的生物教学的内涵不谋而合。结合《基于理性思维养成的初中生物教学策略研究》福建省教育科学“十三五”规划2017年度常规课题开展研究的契机，笔者在课堂上尝试运用建模教学。

一、 运用建模教学创设情境，以乐导思，发展创造思维

生物模型是一种表征，是想象的基础。它具有直观性和通用性的特点，能使学生的认知从感性走向思维。苏霍姆林斯基说：“课堂教学的认知活动都应该快乐。”要让学生以学为乐，教师必须在生物教学中创设乐学思维情境，以乐导思，因此课堂上创设与模型有关的资料、实物、问题等情境，使学生在轻松愉悦的氛围中获取知识，激发学生进行合理的思维联想再建立新的模型。如在七年级下册第五章《人体内废物的排出》的一节教学中对“尿液的形成”的新知识的认知，通过投影提供资料分析素材：从健康人身上提取肾动脉的血浆、肾小球的液体和尿液进行对比分析，得到如下数据。请分析这些数据。同时请学生结合肾单位模式图思考讨论题。

讨论：

1. 尿液和血浆的成分有何不同？你认为排出的尿液有哪些物质？

2. 血浆和肾小囊中液体成分有哪些变化，你认为肾小球和肾小囊内壁特点有什么作用？它们具有类似于什么东西的功能？

3. 在尿液中未见葡萄糖而在肾小囊中有，为什么？肾小管有什么作用？我们可以把它比作什么东西呢？

学生观察模型并以小组为单位对问题展开讨论，约5分钟后小组代表回答交流，学生将肾小球和肾小囊壁比作筛子或纱布等具有过滤性作用的东西，将肾小球比作具有吸尘器或回收站的作用。接下来学生根据自带材料进行模型制作，并结合模型描述尿液形成的过程。

因此，情境创设激发联想，观模分析、思考再进行建构类比模型，既培养了学生善于发现信息的意识和获取信息的能力，又能让学生表现出很强的学习兴趣和探究欲望，而且基础差的学生也积极参与合作共同完成模型建构活动。同时设置问题串的引导使学生专注思考，激烈争辩，以便学生在建构模型的过程中能够将丰富的感觉材料加以去粗取精、去伪存真，让思维产生一种质的飞跃

二、 运用建模教学养成学生由表及里、分析和概括重要抽象概念

概念的学习是需要一个从逐步深入到提高的渐进过程，在生物课堂教学中，教师一般都是由现象到本质，由简单到复杂，由具体到抽象的完善过程。因此要加强学生的感性认识，模型和模型的建构有助于学生记忆和理解，使知识概念经验化、直观化。如2017年11月24日在南靖丰田中学华侨中学举行的省级课题展示课《种子植物》，其中观察菜豆种子的结构一环节，学生通过实验观察上对胚的概念理解是模糊的，此时展示自制菜豆的可拆卸的模型以便学生更好确定菜豆种子中胚根、胚轴、胚芽、子叶的位置关系，正确得出胚的概念。并為观察玉米种子结构奠定基础，进一步引导胚将来能发育成一个植物体。再如，《开花和结果》一节中“传粉和受精”，它既是“开花和结果”的重点内容，又是“被子植物个体发育”的基础，而“受精”是一个既抽象的又动态的生理过程。现有的平面静态挂图无法展示该过程，因此建立一个动态模型将这个过程形象化、动态化，才能帮助学生理解这一重要的抽象概念。

三、 运用建模教学养成基于证据和事实基础上解释生物学规律

学生个体存在差异，在认知水平上也参差不齐，有些学生对逻辑性较强的生物学规律难以理解，这让教与学都成了难点。如何在教学中把困难变成简单的困难，是生物学教学中一个永恒的课题。直观模型已经给学生提供了深刻的感性材料。通过手工制作模型，学生可以体验到平时肉眼无法观察到的生物现象，并通过这些现象来解释生物规律，容易解决问题。例如，《基因在亲子代间的传递》一节中的“基因经精子或卵细胞的传递”这一知识点。首先，课件展示：图解比利时的胚胎学家比耐登马蛔虫生殖过程染色体的变化的事实依据。其次，在黑板上再用正方形和圆形卡纸分别代表马蛔虫的两对染色体进一步演示。接着以小组为单位，用桌上的染色体卡纸演示马蛔虫生殖过程染色体的变化（教师启发式与学生一起纠错演示过程）。这样学生利用染色体卡片纸推算“马蛔虫生殖过程中染色体的变化”得出生殖过程中染色体的传递规律的生物学规律。模型构建加强了学生“基因经精子或卵细胞的传递”染色体规律变化的数学模型。

随着生物教育界中生物建模理念不断地深化，提高生物建模教学趋势势在必行。在生物课堂上培养学生的生物建模能力，让学生能很快地从熟悉的情境中引入生物问题，激发学习生物的兴趣，同时也能培养学生的生物应用意识。不仅能让学生掌握学习生物的方法，又能培养学生的创新思维意识、分析和解决实际问题的能力，使“人人学有价值的生物”，这是生物学教学从重视学科知识的传承到学生核心素养的塑造，从知识本位到教育本位的根本转变。

作者简介：郑淑敏，福建省漳州市，南靖县湖美中学。

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