生物模型促进学生学科素养提升
时间：2021-02-11 20:06:15 来源：达达文档网 本文已影响 人 
谷会颖
生物学科是实验论证的学科，规律和方法都是通过探索的方式获得。在课程改革的背景下，生物的学科教学方式和学生的学习方式进一步迈向了科学研究的道路。教师不仅能够传递给学生知识，重要的是还要教会学生观察生活的方法，更重要的是培养学生科学的思维方法。想要进行有效的引导，需要教师具备正确的教学观，促进学生的全面发展，将课堂教学诸要素进行有机统一，体现学生的主体性、教学生成性和学习方式的协作性，遵循教学的客观规律。
生物学科具备如下特点：
● 理论性、知识性强，知识点庞杂，需不断积累。
● 应用性、实践性强，与生产、生活联系密切，具有很强的实用性。
● 学习途径广泛，不局限于课本。
● 具有发展性。很多生物理论是不断发展的，提出假说—验证假说—提出新的假说—验证新的假说，具有发展的观点，避免绝对化。
● 注重观察与实验，实验操作动手能力非常重要。
如何将生物模型设计与制作同生物教学相结合，我在以下生物课程教学中进行了尝试。
生物多样性
在讲到生物多样性时，强调生物能通过多种形式适应环境，如形态的变化、颜色的变化、行为的变化等方面。教材虽然会给出一些图片作为案例，但是距离学生的生活比较远，学生很难有真切的感受，因此我要求学生分几步学习，以下以鸟类知识的学习为例说明。
● 将图片打印后发给学生，要求学生对图片中鸟类身体的头、喙、颈、脚、身体的长度进行测量，通过比例的形式表现鸟身体不同部位的长度。
● 查询鸟类生活的环境，以及不同鸟的食性，把生活在同一环境中的鸟放在一起，把食性相同的鸟放在一起，分别观察鸟类身体的特点和行为的共同点。
● 分析鸟类的身體和行为特点如何与环境相适应，如涉禽在岸边行走捕食水中生物，有“三长”的特点；
陆禽善于行走，腿比较强健等。
● 根据鸟的特点用不同的材料进行设计和模仿，如用轻黏土制作鸟身体的一个部位。在制作过程中，“像”与“不像”其实就是结合了数学的测量与美感的辨别。
这样，通过前期测量，结合生物学知识，加入工程设计元素，结合自然美感，最终形成了鸟身体上的不同结构的模型。
生物演化
生物演化是以时间尺度为标准的，在不同时间，不同的生物出现和灭亡了，生物也不断出现变化。其中有个名词学生非常感兴趣——协同演化。学生很难理解物种之间是如何“协同”的，于是我用如下的方法让学生理解。
● 找到一些生物之间共生关系比较密切的物种。
● 对物种的身体进行测量，找到它们的“榫卯”结构。
● 模拟它们的形态。
● 模拟它们的契合关系。
● 适当改变比例，观察是否还能契合。
● 与自动化程序Arduino单片机相结合进行判断。
在此过程中，既是生物工程化的体现，同时加入智能控制元素，能够自行判断是否真的具有协同匹配的特点，从而引起学生的兴趣，学生也加深了在这方面的理解。
绿色植物
每当讲到生物圈中的绿色植物，学生都希望利用显微镜进行观察，但是学生却提出“很难固化所看到的显微镜中的情景”的问题。此外，像现实中植物的双受精作用、叶片结构等问题也都过于抽象，很难理解。因此我提议首先要了解实际生活中植物的状态，以及植物和植物体结构的基本知识；
其次按照步骤分别对不同时刻的植物生理行为进行“重现”。如植物双受精作用：①先模拟花粉落在柱头的样子；
②模拟花粉管的萌发；
③模拟花粉的第一次分裂；
④模拟繁殖核的分裂；
⑤模拟精子进入胚珠后双受精的过程。在此过程中，学生不仅感受到植物双受精的过程，还间接地复习了雌蕊的结构（包括胚珠内部结构）等方面的知识。从而更加形象地体验了植物双受精这个重要的知识点。同理还可以应用在细胞分裂、物质运输等知识点。
人体循环系统
人体的循环系统比较复杂，学生经常会“丢三落四”，总会忘记其中的某些环节。利用STEAM方式，帮助学生重建人体循环系统，进一步认清血液流经的部位及血流的方向。相比于标本，亲自动手制作模型能帮助学生感受不同器官的比例、血流方向、组织的质地等，并夯实原有的知识基础。学生的制作一方面巩固学习的成果甚至解决学习中的疑问，另一方面也锻炼学生的动手能力，加强学生测量—设计—制作—改进—实现功能—完善美感—理解知识的过程。
在此基础上，学生成果也被应用于各种展示活动，如全国科普日、北京科技周、城市科学节、科技嘉年华、北京市金鹏科技团展示等，得到专家和观众的一致好评，还能有机会与专家面对面沟通和交流，改善和提高。
