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巧用模型建构突破高中生物概念教学难点

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  摘 要 概念教学是高中生物教学的核心。本文将从物理模型、数学模型和概念模型三个维度例析模型建构在高中生物概念教学中的应用,通过模型建构发展学生生命观念、理性思维、科学探究、社会责任等生物学科核心素养。
  关键词 模型建构;概念教学;理性思维;核心素养
  中图分类号:G632 文献标识码:A 文章编号:1002-7661(2019)01-0092-01
  概念教学是高中生物教学的核心。教师通过模型建构在高中生物概念教学中的应用,可以发展学生生命观念、理性思维、科学探究、社会责任等生物学科核心素养。
  一、物理模型在概念教学中的应用
  物理模型是以实物或图画形式直观地表达认识对象的特征。
  概念1:细胞膜的流动性
  1.常规教学。在讲解细胞膜结构的基础上,直接解释细胞膜流动性的分子基础,内涵、相关例子等。
  2.模型教学。学生活动:学生用彩泥、软铁丝作材料,制作细胞膜的流动镶嵌模型,并模拟细胞膜的流动性。
  教师引导:通过播放草履虫摄食、变形虫运动、细胞生长等动画,激发学生思考“如果这些细胞的细胞膜如同你们手上的模型那么死板,这些生命活动能完成吗?这些生命活动的完成需要依赖细胞膜的什么特点呢?”
  拓展活动:利用构建好的模型,模拟细胞膜的流动性,并思考是哪些分子在运动。
  教学总结:在构建细胞膜实物模型的基础上演绎细胞膜的流动性,有助于学生更好地理解结构与功能相适应的生物学观点,形成较为完善的生命观念。
  概念2:标志重捕法
  1.常规教学。讲解标志重捕法的过程、原理和计算公式,然后通过题目练习来巩固。
  2.模型教学。学生活动:学生用粉笔、烧杯、小勺、红墨水等作材料,模拟标志重捕法过程。以四人小组为单位,先按1cm长度的規格制备粉笔若干、放入烧杯,然后用小勺取出两勺粉笔计数为n1并用红墨水染色,待晾干后放回原烧杯混匀,最后用小勺再次随机取出两勺粉笔并计数为n2,同时统计其中红色粉笔数为n3。利用所得数据计算出原烧杯中粉笔的总数。
  教师引导:是否存在哪些因素导致结果出现误差?
  拓展活动:误差演绎和分析(如第二次取粉笔时有意挑选红色、标记不明显和脱落等)。
  教学总结:在此模拟实验中,学生通过对实物的计数和计算,能更好地理解标志重捕法的原理,形成较为完善的理性思维。
  二、数学模型在概念教学中的应用
  数学模型是运用数理逻辑方法和数学语言来表达认识对象的特征,如坐标图、数学公式等。
  概念3:细胞周期
  1.常规教学。讲解细胞周期的概念,并分段描述间期和分裂期。2.模型教学。学生活动:以四人小组为单位,在两种数学模型中描述细胞周期。
  教师引导:播放在一个细胞周期中各时期细胞的动态变化图,启发学生思考细胞周期各时期的划分依据是什么,两个相邻的时间段是否为连续等。
  拓展活动:在细胞有丝分裂过程中去体会细胞周期的起止点和连续性。
  教学总结:在此活动中,同学之间相互提问,对细胞周期的概念有了较为深刻的理解,同时启发他们善于利用数学模型去理解某些生物学知识,体会善用跨学科知识的重要性,提升自身的逻辑思维能力。
  概念4:竞争
  1.常规教学。讲解竞争概念,举例说明种群之间的竞争关系。2.模型教学。学生活动:以四人小组为单位,在坐标图中绘制不同物种间的竞争关系。
  教师引导:物种间的竞争还有别的类型吗?思考大草履虫和小草履虫之间的竞争有什么不同?
  拓展活动:在绘的坐标图中,对比分析两种不同类型竞争关系的原因?学生展示模型,并阐述原因。
  教学总结:通过小组活动,学生不仅深刻理解竞争这个概念,其与人协作的能力得到锻炼和提高,乐于科学研究的情怀助推其社会责任感的形成。
  三、概念模型在概念教学中的应用
  概念模型是以命题的形式显示概念间的意义联系,并用具体的事例来展示概念间层次结构的示意图,一般形式有知识树、集合、思维导图等。
  概念5:细胞的分化
  1.常规教学。讲解细胞分化的概念、例举各类细胞的来源、阐明细胞分化的结果和意义。2.模型教学。学生活动:以四人小组为单位,绘制人体细胞分化知识树。
  教师引导:展示人体细胞分化示意图(图略),引导学生归纳细胞分化特点,提炼出细胞分化的概念。
  拓展活动:修正本小组的知识树,体会细胞分化的意义。
  教学总结:学生通过对概念模型的自主构建,提炼出概念内容,其归纳和概括能力得到提高,有助于形成较为完善的理性思维。同时通过对人体各类细胞来源的认识,培养学生积极探索生命奥秘的情怀,帮助学生树立珍爱生命的意识,以形成较为完整的社会责任核心素养。
  真实情景的创设易于引发学生思考,模型建构易于概念的生成,这样的教学手段不仅加深了学生对概念广度和深度的理解,同时对概念形成与获得有了更直观、更感性的认识。教学过程体现了教师的引导教学思想,学生学习概念的主动性和积极性得到极大地发挥,有利于发展学生的学科核心素养。
  参考文献:
  [1]刘恩山.中学生物学教学论[M].北京:高等教育出版社,2004.
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