基于核心素养的高中生物学物理模型建构教学策略研究

在高中生物学教学中，物理模型建构不仅能提升课堂的趣味性与有效性，还有助于培养学生的科学思维和探究能力，落实学科核心素养。物理模型建构既是一种教学手段，也是一种学习方式。人教版高中生物教材中有大量内容适合通过建构物理模型帮助学生掌握知识、提升思维。近年来，高考也频繁出现与模型相关的试题。笔者结合教学实践，挖掘教材中的建模素材，探索有效的物理模型建构方法与策略。

一、高中生物物理模型建构教学现状分析

（一）学生对物理模型认识不足

调查显示，因教师较少开展模型建构教学，学生对物理模型的了解多停留在概念层面，建模意识和能力较弱，难以将知识转化为模型，不会运用建模的方法来分析问题。高中生物学内容兼具趣味性与抽象性，学生对建模活动兴趣浓厚，但自主建构能力不足，亟需教师加强指导与训练。

（二）教师对物理模型建构缺乏系统认识

多数教师对模型理解不深，未能充分利用教材中的建模资源，缺乏建模策略的系统知识。具体表现在：1. 建模内容简单，局限于课本基础模型，未深入挖掘素材；2. 重视模型传授与结论应用，忽视建模过程与方法培养，缺乏对学生自主建构的引导；3. 建模材料利用不充分，缺乏开发与选择；4. 缺少对建模过程的指导与评价，难以激发学生的建模兴趣与能力。

综上所述，无论是促进学生科学思维发展，还是提升教师专业能力，都有必要在生物学教学中有效开展物理模型建构活动。

二、人教版（2019）必修模块中的物理模型建构素材

物理模型资源的开发与利用是建模教学的基础，高中生物物理模型主要包括静态结构模型和动态过程模型。下表整理了必修模块中的典型建模素材（见表 1）。

教师可根据教学需要，有选择地运用这些素材，也可将简单模型组合成复杂模型，比如利用简单的静态结构物理模型组件来建构更复杂更抽象的动态过程模型以增强教学效果。

三、物理模型建构教学策略

物理模型建构应成为培养学生科学思维的重要途径，以下是几点教学策略：

（一）深入挖掘建模素材与材料

教师应研读课程标准，结合教学内容和目标，充分挖掘教材中的建模资源，并合理选择材料。可选用简易材料或废弃物，引导学生制作真核细胞结构、染色体、tRNA、DNA 结构等模型，既锻炼动手能力，又可重复使用。

（二）优化建模活动形式，与教学内容深度融合建模活动应巧妙融入教学环节，避免占用过多课时。教师可通过问题链、任务驱动等方式，分步分阶段开展建模，既保证教学完整性，又提升学生建模能力。例如，细胞器模型可分课时完成，为后续复杂模型打下基础。细胞有丝分裂模型建构可以在第一课时完成染色体、染色单体模型的建构，理解染色体、染色单体、DNA 关系，下节课直接用建构的模型完成染色体变化的模型建构。学生不仅熟悉物理模型建构的思路和方式，积累物理模型建构的经验，又能保留教学内容的完整性。

（三）课内外结合，分层推进建模

对复杂模型，可采用课堂引导与课后小组合作相结合的方式。在减数分裂染色体行为和数目变化模型建构活动，课堂上只建构减数第一次和第二次染色体行为变化模型，把交叉互换、精子形成和卵子形成区别的模型建构等延伸内容放在课后合作完成，教师需给予指导和检查。

（四）建模与用模相结合

建模过程即知识内化过程。教师应引导学生在建构后分析模型，运用建模思想解决生物学问题。例如，染色体数目变异模型，通过边建边用模型总结归纳知识，帮助学生理解染色体组、单倍体、二倍体等相关概念。

（五）借助科学史实，模拟科学建模过程

教师可引入科学史资料和实验证据，搭建建模“脚手架”。如DNA 结构建模中，提供科学背景，让学生体验科学家建构 - 检验 - 修正的过程，加深对科学本质的理解，这样既能缩短建模时间又能体会建模的思路。

（六）合理分组与多元评价

建议以 4–6 人小组协作建模，根据学生能力差异分配任务。建模过程中，教师应及时指导，推动模型完善。评价应全面多元，涵盖建模过程、成果展示与合作表现，可采用星级评分等方式从建模过程、展示交流、建模成果等全方面对学生评价，激励学生积极参与。

物理模型建构是生物学研究的重要方法，有助于学生克服认知难点，锻炼科学思维与实践能力。有效的建模教学不仅能提升教师的专业水平，更能促进学生科学探究与创新能力的发展。

参考文献

[1] 赵萍萍 ， 刘恩山 . 新课程标准理念下的高中生物学建模教学策略 [J]. 生物学通报 ， 2019（5）.

[2] 蒋进 ， 李椿 . “建模—析模—用模”策略在生物学教学中的运用 [J]. 生物学教学 ， 2019（4）.

[3] 赵萍萍 ， 刘恩山 . 新课程标准理念下的高中生物学建模教学策略 [J]. 生物学通报 ， 2019（5）.