基于模型构建法的高三生物学教学策略研究

摘 要：传统的生物学教学方式很容易使学生丧失自主学习的兴趣与能力，而模型构建法则能够促进学生对生物学知识的充分理解，尤其是一些难懂的微观生物原理，借助模型构建的方式可以有效呈现在学生面前，使原本抽象的生物学知识变得具体生动。因此，在高中阶段，尤其是高三这一阶段的生物学教学过程中，教师借助模型构建法引导学生理解生物学的本质，促使学生掌握科学的学习方法，能够使学生的学习能力和兴趣得到更高的提升。

关键词：模型构建法；高中生物学；教学策略

中图分类号：G633.91   文献标识码：A   文章编号：1673-8918（2025）02-0116-04

随着教育改革的深入发展，高中生物学教学面临提高学生科学素养、培养创新思维和实践能力的挑战，尤其是在高三阶段，如何高效备考同时又能激发学生的学科兴趣成为教学研究的重点。传统教学模式往往侧重于知识点的灌输和应试技巧的训练，忽视了学生主动探索和构建知识体系的重要性。基于此，文章引入基于模型构建的教学策略，旨在通过让学生参与生物模型的构建过程，深化对生物学原理的理解，培养科学思维和解决问题的能力，这对提升高三生物学教学的质量和效率具有重要意义。

一、 高三生物学模型构建过程分析

在高中阶段，尤其是高三阶段的生物学教学过程中，教师开展模型构建法教学时，其模型图如图1所示。

第一步：选择模型

面对各种复杂的生物学问题，教师需要进行模型的选择，模型选择直接关系到后续建模的效率和准确性。教师应深入了解问题的本质，明确建模的目标和需求，然后从众多可用的模型中筛选出最适合当前问题的模型。这不仅要求教师具备丰富的专业知识，还需要教师具备敏锐的问题洞察力和判断力，通过仔细比较和分析不同模型的优缺点，教师可以为接下来的建模工作打下坚实的基础。

第二步：建立模型

当选定合适的模型后，接下来就需要依据其结构和构成进行科学的假设与预测，该步骤要求教师对所选模型有深入的理解，并能够根据模型的特性给出合理的假设条件。在此基础上，教师可利用相关知识和工具，建立初步的模型。这个模型可能是一个简单的物理模型、数学模型，或者是一个更为复杂的系统模型，但无论是哪种形式，都需要确保其能够准确地反映问题的本质特征。

第三步：对模型进行检验

初步模型建立后，就需要对其进行严格的检验，这一步骤的目的是验证模型的适用性和连贯性，确保其能够在实际问题中得到有效的应用。教师可通过实验、模拟、对比等多种方法对模型进行检验，发现其中可能存在的误差和不足之处。对发现的误差，教师需要认真分析其原因，并采取相应的措施进行修正，以确保模型的准确性和可靠性。

第四步：采用有效的模型

经过检验和修正后，如果模型被证明是有效的，那么就可以在相似的情形下确定其适用性，该步骤是模型应用的关键环节。教师需要了解模型的应用范围和限制条件，确保在正确的情境下使用模型，同时，还需要关注模型在实际应用中的表现，以便及时发现并解决问题。

第五步：调试模型并对新问题求解

在实际应用中，教师会遇到一些新的问题，此时需要通过模型的调试来求解这些问题。调试过程包括对模型的参数进行调整、对假设条件进行修正等。通过调试，教师可以使模型更好地适应新的问题情境，从而得出更为准确和可靠的解决方案。并且还需要对模型的适用性进行评估，确保其在新的问题中仍然能够保持有效的性能。

第六步：模型重构

随着问题的不断变化和深入，原有的模型需要改进和优化时，则需要进行模型重构。模型重构包括对模型的结构和功能进行修改、加强和扩展。通过重构，可以使模型更加符合实际问题的需求，提高其准确性和适用性。同时，还应建立心理模型，帮助学生更好地理解问题并找到解决方案。在模型重构的过程中，教师需要保持开放的心态和持续学习的精神，不断探索新的建模方法和工具，以推动生物学教学的不断创新和发展。这一过程是一个连续的循环过程，通过不断的迭代和优化，可以使建模工作更加科学和完善。

图1 模型构建流程

二、 基于模型构建法的高三生物学教学应用策略

（一）注重提高学生技能

在生物学教学的广阔领域中，学校与生物学教师承载着培养未来科学探索者与生命奥秘解读者的重任，因此，教师必须深刻意识到并致力于提升学生的综合素质。而随着我国教育改革的不断深化，高校招生考试制度也在逐步转型，越来越倾向于考查学生的综合能力与素质，而非单纯的知识点记忆与应试技巧。该转变体现了教育政策制定者对培养学生创新思维、实践能力及终身学习能力的重视。在这样的背景下，学校与生物学教师应当积极响应，通过积极开展一系列具有建设性意义的教学活动，来促进学生的全面发展。这些教学活动不应局限于课堂内的知识讲授，而应当鼓励学生走出课本，参与到丰富多彩的课外实践、实验操作、科研项目中来。通过亲身体验与动手操作，学生能够加深对生物学知识的理解和掌握，更重要的是，学生能够在实践中培养起对科学研究的浓厚兴趣，激发探索未知的勇气与决心。此外，教师还应注重培养学生的自主意识，引导学生学会独立思考、主动探究，在教学过程中，教师可通过设置开放性问题、组织小组讨论、引导学生进行文献查阅等方式，激发学生的求知欲与好奇心，使学生在解决问题的过程中不断完善自我，提升综合素质。

（二）帮助学生完成模型

在面对学生提出的各类问题时，教师应当采取积极主动的态度，及时且有效地做出反应。为此，教师需要在课前进行充分的准备工作，设定好应对问题的模型框架。该模型要求教师对可能出现的问题进行详尽的预测，还需对备课过程中可能遭遇的各种挑战与难题做出全面的规划与应对策略，包括对课堂互动中可能发生的意外事件进行预判，并预先设计好相应的处理方案，以确保课堂教学的顺利进行。在教学模式的设计中，教师不应满足于单向的知识传授，而应积极寻求与学生之间的深入互动。通过引导学生探讨与课程内容紧密相关的课题，以及设计具有启发性的测验，教师可以有效地激发学生的学习兴趣，促进学生的主动思考，这种探讨与测验的过程，能够帮助教师了解学生对知识点的掌握情况，还能够为模型的进一步优化提供宝贵的反馈。随着教学实践的深入，教师需要对所设定的模型进行不断的改进与优化，包括对模型进行及时的评价与校对，以便及时发现并纠正其中的错误与不足。在此过程中，教师应明确指出模型所蕴含的规则、知识和技能，帮助学生理解并识别模型的错误之处，从而引导学生进行自我纠正，获得更为准确和深入的知识与技能，通过这样的方式，学生可以逐步建立起正确的思维模式，形成完善的知识结构。而在完成模型设计的相关教学活动后，教师还需与学生进行深入的沟通与交流。该环节是对模型设计活动的一次全面评估与确认，也是为了了解学生在活动中的收获与困惑，以便为学生提供更有针对性的指导。

（三）减轻学生学业负担

开发高质量的模型往往需要投入大量的时间和精力，这是一项既复杂又精细的过程，不仅是对学生知识掌握程度的考验，更是对其创新思维与实践能力的深度挖掘。正因为如此，教师更加需要合理调整学生的学习负担，为学生创造出宽松和有利于成长的学习环境。在实际操作中，教师应深刻意识到减轻学生压力的重要性，并对传统的教学模式进行适度调整，教师可将原本繁重的标准作业量减少一半，旨在为学生腾出更多的时间和精力来专注于模型的创建，尤其是那些能够拓展学生思维边界的概念模型。在创建这些模型的过程中，仔细完成作业不仅是完成任务本身，更是培养学生严谨的科学态度和解决问题的能力。从一开始，教师就应鼓励学生坚持高标准、严要求，确保学生在模型创建的过程中能够真正有所收获。随着模型创建的逐渐深入，教师可将生物学课堂的主导权交给学生，学生在课堂上积极讨论、设计并制作模型，整个过程充满了探索与发现的乐趣。教师应尽量避免占用学生的业余时间，让学生在轻松愉快的氛围中完成模型的制作，这不仅提高了学生的学习效率，也进一步激发了学生对生物学的兴趣。同时，为了进一步优化建模过程，教师可对生物学课堂进行改进和简化，力求在减轻学生学业负担的同时，保证学生能够高质量地完成模型制作任务。由此可见，在高三生物学的课堂教学中，无论是教师还是学生，都应该跳出传统的教学框架，不要盲目地只关注学生的学业成绩，而是应该将更多的目光投向学生技能的发展，真正致力于提高学生的综合素质。

三、 基于模型构建法的高三生物学教学途径

（一）模型准备阶段

在模型构建法的实际操作中，教师可巧妙地设置各种教学情境，这些情境应当与学生的日常生活或已有的知识背景紧密相连，从而激发学生的好奇心和探索欲。因此，教师可引导学生复习与新知识紧密相关的旧知识，这些旧知识就像是新知识的稳固基石，能够帮助学生更好地理解和接纳新知。在此基础上，教师逐步引入新知识，或者通过设计一系列循序渐进的问题，引导学生自主探索和发现新知。这样的教学方式，能够使学生在课堂上以一种积极主动的态度进行学习，从而构建起一个清晰而完整的新知识框架。

以人教版生物学选择性必修3第1章《发酵工程》为例，当教师准备讲授这一单元时，可以先带领学生回顾之前学习的生物学基础知识，特别是与微生物学、生物化学及分子生物学相关的内容。这些旧知识不仅为学生提供了必要的理论支撑，还为学生深入理解发酵工程专业概念奠定了坚实的基础。在复习的过程中，教师可以借助生动的实例、详细的图表或先进的生物学技术模拟软件等教学手段，帮助学生将这些复杂的理论知识转化为易于理解的实际应用。随后，教师可引导学生将发酵过程中的微生物代谢、底物转化和产物分离这三个关键环节联系起来，构建一个全面而系统的发酵工程模型。在该模型中，微生物作为核心的生物催化剂，在特定的条件下利用底物进行代谢活动，产生出具有经济价值的发酵产物。同时，底物的转化过程不仅涉及化学反应，还受到微生物生长周期、环境条件及发酵工艺参数等多种因素的影响。而产物的分离与纯化，则是将发酵液中目标产物有效提取出来的关键步骤，直接关系到发酵产品的质量和成本。通过这样的教学方式，学生能够清晰地看到发酵工程中微生物代谢、底物转化和产物分离这三个环节是如何紧密相连、相互作用的，从而深刻理解发酵工程在工业生产中的重要性以及其在推动生物经济发展中的关键作用。同时，这种系统性的学习也有助于培养学生的实验设计、数据分析及问题解决能力，为学生未来的科研或职业生涯打下坚实的基础。

（二）模型建立阶段

针对概念模型的构建，教师鼓励学生运用网络图或概念过程图的形式来直观地展现研究对象内部的逻辑关系与动态过程。网络图通过节点与连线的组合，清晰地勾勒出各个概念之间的关联与层级关系，帮助学生把握整体框架，而概念过程图则侧重于描绘事物发展的时间序列或流程，使学生能够深入理解研究对象的变化规律。在构建这些模型的过程中，学生需仔细分析研究对象的基本特征，思考不同概念之间的内在联系与区别，从而提炼出最为核心的信息，并将其以图表的形式准确表达出来。对数学模型的建立，教师则要求学生运用数学语言来描述研究对象的数量关系或变化趋势。因此需要学生根据已有的数据或实验结果，推导出适当的数学表达式、公式或绘制出相应的曲线图。数学模型的建立不仅要求学生具备一定的数学基础，更考验学生的抽象思维与逻辑推理能力。学生需要深入分析数据之间的关联，寻找潜在的规律，然后通过数学模型来精确地刻画这些规律。无论是概念模型还是数学模型，学生在构建过程中都必须充分发挥自己的聪明才智，进行深入的思考与探索。学生只有不断地调整和完善模型，才能确保其能够准确地反映研究对象的本质特征。同时，学生还需要对模型进行严格的验证与评估，以检验其有效性和可靠性，这一系列的过程有助于提高学生的专业素养，更培养了学生的创新思维与实践能力。最终，学生在教师的指导下，通过小组协作的形式成功地建立了研究对象的模型，这些模型能够为学生的研究提供有力的支持，更为学生未来的学术探索奠定了坚实的基础。

（三）展示总结阶段

在展示总结环节中，每个小组的成员都扮演着重要的角色，展示模型的学生需要清晰地介绍小组模型结构、功能以及构建过程中遇到的挑战和解决方案。这不仅要求学生具备良好的表达能力，还需要学生能够自信地分享自己的创意和想法。通过这样的展示，学生能够相互学习，了解不同小组在构建模型时的独特视角和创新思路。与此同时，其余的学生则被鼓励勇敢地提出问题，对展示的模型进行质疑和探讨。这种开放式的讨论氛围能够激发学生的批判性思维，使学生敢于挑战权威，勇于表达自己的观点。学生可以针对模型的某个部分提出疑问，或者就模型的适用性、准确性等方面展开讨论。这样的互动不仅能够帮助学生发现模型可能存在的问题，还能促进学生之间的思想碰撞和灵感激发。在学生充分讨论的基础上，教师适时地介入，给予必要的指导和建议，教师的作用在于引导学生正确分析问题，帮助学生厘清思路，找到解决问题的关键。在教师的引导下，学生会一起分析模型的正确性，探讨如何改进和优化模型。最终，在教师的建议下，学生共同建立起更加准确、完善的模型，该模型凝聚了每个学生的智慧和努力，并体现了团队协作的力量。这样的教育模式有助于培养学生的专业素养，也为学生的未来发展奠定了坚实的基础。

四、 结论

基于模型构建法的高三生物学教学策略，通过其独特的互动性和实践性，为学生提供了一个主动探索、深入理解生物学知识的平台。本研究不仅验证了模型构建法在提高学生成绩、增强学习兴趣和培养科学思维方面的积极作用，也为高中生物学教师提供了新的教学视角和实践指导。为了进一步优化教学效果，教师应结合具体教学内容和学生特点，灵活设计多样化的生物学模型构建活动，同时加强对学生模型构建过程的指导和反馈，促进学生深度学习和持续进步。此外，教育部门和学校也应加大对模型构建教学资源的投入，为教师提供专业培训和资源支持，共同推动高三生物乃至整个生物学教育的创新发展。通过持续探索和实践，以此构建出更加高效、有趣且富有成效的生物学教学体系，为学生的终身学习和科学素养的全面提升奠定坚实基础。

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