基于核心素养的高中生物学模型建构教学实践研究

摘  要：将模型建构应用于高中生物学课堂教学，是激发学习兴趣、强化课堂效果、提升核心素养的重要路径，也是顺应新课标教学改革的应然之举。文章结合当前高中生物教学现状和实际学情，因生制宜、因课制宜、因时制宜地探索了高中生物学模型建构的教学路径，充分发挥了模型架构教学这一形象直观、生动有效的教学方式，有效提升了课堂教学的趣味性、丰富性和系统性，对学生树牢生命观念、强化科学思维、开展科学探究、担当社会责任具有重要的理论意义和实践价值。

关键词：高中生物学；核心素养；模型建构；教学实践

中图分类号：G633.91    文献标识码：A    文章编号：1673-8918（2025）03-0124-03

课题项目：2020年度淮北市教育科学规划课题“基于新高考核心素养的生物模型构建实验教学研究”（课题编号：HBJK20202002）。

作者简介：许少华（1988～），女，汉族，河南安阳人，淮北市第十二中学，研究方向：高中生物教学。

高中生物学是一门以实验为基础、以研究生物学现象和生命活动规律为目标的科学。该学科核心素养涵盖生命观念、科学思维、科学探究和社会责任等四个维度，体现了对学生知识、能力、态度以及价值观等多个方面综合素质的要求。教学活动要紧紧围绕提升学生核心素养这一定位，结合生物学学科理论知识抽象、复杂以及实验较多的特点，因地制宜采用模型建构教学方式，既能够让理论知识更加具象直观、清晰明了，便于学生学习、吸收和掌握，同时也能够培养学生的科学思维、系统思维、发散思维，有助于锻炼其合作探究能力、强化社会责任与担当。

一、 高中生物教学中模型建构方法应用实践现状

模型建构的理念逐渐深入人心，在课堂中的应用范围也十分普遍，实际效果却与预期存在差距，其应用现状和问题主要可以归结为如下几个方面：其一，模型引入有限。模型建构的方法实现了抽象知识的具体化、复杂理论的简单化，因此，与生物学学科的特点和学生的实际需求相吻合。但在实际运用中，受到多方面因素的限制，教师在引入模型时往往数量不足，且大多数在课堂讲授的个别环节采用，而且在即便有所引入，也往往十分简化、单一，对生物学过程、生物学现象的呈现作用十分有限，影响了实际教学效果。其二，缺乏有效指导。模型建构方法既包括教师的示范教学，也要有学生独立搭建模型的环节，而且在后一环节中要有教师的有效指导，这样才能保证对教学内容的掌握和利用。但在教学中，部分教师在完成教学环节的建模工作后，就将剩余工作交由学生独立完成，缺少对建模环节的实时指导，导致这一过程中出现的问题未能及时得到解决，也就削弱了通过实践对原有知识的固化、理解的作用，降低了这一方法的直接效果。其三，信息技术迟滞。模型建构本身就是一种新理念、新方法，要随着技术手段进步与时俱进地进行更新、发展，以适应时代发展需求，以提升教学效果。但实际运用中，各种模型一旦建立后，与信息技术的结合并不紧密，而且也鲜有随技术进步而逐渐更新、完善。这样不仅限制了模型建构教学方法实际作用的发挥，而且也在一定程度上间接限制了对学生创新思维和科学思维的培养，与预期的教学效果、教学目的存在较大差距。

二、 核心素养下高中生物学模型建构教学策略

针对核心素养提升，高中生物学教学要结合课程实际内容和学生接受能力，因地制宜、循序渐进地通过一系列建模教学活动，逐步培育学生的建模能力、树立建模思维，并最终将模型建构学习内化为自身的思想自觉和行动自觉。

（一）巧妙利用模型建构导入新课

借助模型建构，用更加生动、直观的形式将一个形象、立体的生物世界展现在学生面前。学生在感知生物世界时可以通过观察模型，降低了学习难度。作为一种新的教学方式，模型建构教学模式能够将学生参与课堂的主动性调动起来，改变了传统的讲授式教学中学生被动听讲、课堂缺少互动的局面，探究学习、主动学习的热情得到激发。此外，通过利用模型建构的形式将新课内容导入，也实现了新旧知识之间的衔接，对学生建构完整的知识框架和学科体系具有重要作用。

例如，在教学高中生物必修一第三章“细胞的基本结构”这一部分内容时，课前的导入环节可以结合之前所学的“组成细胞分子”内容设置相关问题，在巩固所学内容的基础上为新课打好基础。随后，教师将细胞模型向大家展示，重点展示细胞质（包括多种类型的细胞器）、细胞核、细胞膜等主要内容，通过边展示边介绍的形式，让学生建立对细胞的初步认识，明晰本节课的学习重点。教师进一步引导学生回答问题：“动植物细胞在结构方面有哪些异同？”学生通过探索、比较和讨论，对这一问题得出答案，了解了细胞结构具有多样性，并对细胞壁的功能以及叶绿体、中央液泡等都有了直观认识。生物学教师要善于从学生的生活中找出生物学问题，使学生感到生物就在自己的身边，认清生物学知识的实用性。教师可以组织学生利用生活中常见的材料、物品，结合所学知识，制作一个细胞模型，在动手实践的过程中进一步巩固了所学知识，也促进了师生、生生之间的彼此交流合作。

（二）借助教材内容树立模型思维

通过课上开展模型建构教学，能够培养学生平时自学、复习等环节的模型意识和模型思维，而教材是梳理模型思维的最好形式。善用教材内容，能够有效帮助学生建立模型思维。学生的生物知识主要来自教材中的概念、原理、规律，其中很多一部分可以通过模型建构的形式呈现在课堂中，教师要加强对教材的研读深度和广度，本着“应建尽建”的原则提升模型建构方法在教材教学中的覆盖面，教师要通过组织讨论、设计问题等引导学生主动参与模型建构，并在这个过程中通过分析、推理来强化建模能力。此外，生物作为一门应用型学科，与日常生活有着千丝万缕的联系，教师在教学过程中要善于将教材内容与日常生活相联系，进一步让抽象、少见的知识点变得更加具象、常见，既实现了让教师乐于教、学生愿意学，同时也能够更加深刻地认识到生物知识对现实实践的价值和意义。

例如，在教学高中生物必修一“细胞膜的结构和功能”这一部分内容时，教师要对教材内容深入挖掘从而进一步强化建模思维和建模意识。一方面，课前的各项预习任务要求学生提前预习相关内容进行，对基本的概念、特点、规律能够有初步的认知和了解，并通过这个环节对生物膜结构形成宏观性认知，为课堂学习奠定基础。另一方面，教学中要紧紧围绕教材内容，引导学生思考、回答与之相关的启发性问题：“生物膜具有流动性的原因是什么？”“生物膜中蛋白质的位置及作用是什么？”通过对这些问题的探究、学习，学生的探索欲、好奇心得到激发调动，能够对生物膜的功能、结构等知识进行主动学习和思考。在学完理论知识、理解框架体系之后，要进一步深挖各项教材内容，让学生结合所学内容来自主建构生物膜流动镶嵌模型，既起到了锻炼实践动手能力的效果，也进一步培养和形成了模型思维。

（三）通过示范教学建立模型支架

示范教学、搭建模型支架互相配合，既提供了有效的问题解决策略，同时也提供了具体、直观的学习载体，便于对知识的吸收、消化。一方面，示范教学的开展为学生展示了原理与方法相结合的问题分析、解决路径，让学生对如何树立、运用科学思维也有了更为清晰的了解和认知。另一方面，模型支架的搭建展示了生物学清晰的知识结构和基本框架，让学生对这一学科的认知更加准确、宏观，并在学习、实践、应用的过程中与自身所学的原有知识融合，形成了独特的知识体系、锻炼了动手能力，实现了综合素质的强化。可以说，二者融合不仅对学生的在校学习大有帮助，同时对他们未来的职业发展、科学研究都会产生长远的促进和带动作用。

例如，在教学高中生物学必修一“尝试制作真核细胞的三维结构模型”这一部分内容时，教师可以将示范教学、模型支架相结合，让学生对真核生物细胞形成更加科学、准确的认识。教师在课堂上通过教学示范的形式向大家展示三维结构模型，边展示边讲解每一项的功能以及整体作用，让学生在听讲解的同时观察模型特点，对细胞器的位置关系、彼此作用进行分析，提升其空间思维能力和观察能力。通过观察之后，要求学生结合对真核生物细胞相关知识的学习和理解，通过合作探究、独立思考等形式，根据细胞器的形态和功能特点，借助生活中的常见材料——橡皮泥、纸板等，选择合适的方式方法制作搭建一个三维结构模型。通过这一过程，抽象、孤立的理论知识开始形成并整合为一个具体、完整、系统的框架体系，关于真核生物细胞的功能、结构等相关知识也会更加清晰地呈现在学生脑海中，实现了理论学习和动手实践能力的双提升、双促进，获得了比传统教学方式更好的课堂效果。

（四）用好信息手段完善模型架构

模型建构教学与信息化、数字化手段融合，是当前课堂教学的趋势，也是新课改的要求之一，能够更好发挥模型建构教学的优势，从深层次上加深学生对生物学知识原理的思考。无论是细胞、组织的结构，还是生物分子的功能等相关知识，借助建模软件等各类工具，科学性、精准性都会大大提升，即便个别环节出现瑕疵也可以及时纠错、改正，保证建模效果。而且交互式界面、模拟、动画等信息技术的运用，使得模型的动态化程度提升，相比之前的静态模型，可以更加及时、直观地对生物过程进行有效展示，知识点彼此之间的关联性和复杂性也能更好理解。此外，信息技术的加持，进一步提升了对各项研究数据、实验数据的整合、分析效率。尤其是对关键信息进行筛选的精确性和实效性大大增强，模型的各项功能和结构也都会在此基础上得到优化，从而实现了与教学实际更加精准的匹配，对模型实用性的提升会起到极大的促进作用。

例如，学习高中生物学必修二“基因和染色体的关系”这一部分内容时，可以发挥信息技术在模型建构中的作用，更好地理解基因、染色体之间的关系。具体来说，学生在教师指导下使用基因组浏览器、基因编辑软件等各种在线工具、软件构建虚拟模型，重点对染色体、基因的功能、结构进行数字模拟。完成这一环节任务后，要利用在线技术对二者之间的关系进行分析，通过旋转、缩放等对基因、染色体进行操控，深入观察性状分离比，最终得出“基因位于染色体上”的结论。这些结论的得出，运用了之前学习的知识和计算机技术，还调动了学生独立思考、自主探究的积极性，增强了学生的学习自信心，而且学习的层次、范围都得到了强化，对核心素养的提升大有帮助。

三、 结论

综上所述，随着技术的更新、理念的进步，高中生物学模型建构教学方法日益精细化、科学化、多样化，起到了更好的课堂效果，强化了学生的科学思维和创新能力，对核心素养的形成和培育也产生了积极的促进和带动作用。

参考文献：

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