李薇莎
乌鲁木齐市第六十九中学 (头区) 新疆 乌鲁木齐 830011
摘要：《普通高中生物学课程标准（2017年版）》其中界定的生物学核心素养包括：生命观念、科学思维、科学探究、社会责任四个维度，是我们落实核心素养的依据［1］。高中生物学课程理念是以核心素养为宗旨，高度关注学生学习过程中的实践和主动参与过程，让学生获得知识领悟解决问题的思路和方法。本文就聚焦学科核心素养，在高中生物教学中，如何根据生物学科特色，恰当运用“物理模型”建构进行教学实践和应用，探究如何落实生物学核心素养。
关键词：高中生物 “物理模型” 核心素养 科学思维
高中生物的教学目的不应仅仅停留在让学生记住零散的生物学事实的层面上，而是要让学生领悟生物学家在研究过程中所持有的观点及解决问题的思路和方法。朱正武先生曾经说过，不能把生物课教成“死物课”，应让生物课回到瑰丽多姿生意盎然的大自然的怀抱［2］。要加强观察和实践，应该把让学生亲眼看见，亲手制作放在首位。
一、核心素养的落实，要做到实践育人
实践对学生核心素养的发展是读书和做题无法做到的，只通过反复的讲解和习题训练，不亲历科学探究的过程，对科学本质的理解终究是如同镜花水月、纸上谈兵，育人就会碰到问题。学生认识事物的能力参差不齐，有的学生动手实操能力强，有的学生掌握基础知识能力强，应该让学生的智力和能力相结合，实现学生的个性化发展。因此，注重学生能力和品格的培养是发展核心素养的关键，需要实践教育，要在实践中求真知。
受课堂教学时间的限制，实践教育不一定都要在课堂上完成，可以利用社团活动、生物兴趣小组等开展多种形式的实践活动。学生分析问题，解决问题的途径也不一定只能通过实验来完成，还有很多其他的方式，比如构建“物理模型”。通过模型构建中真实情境的问题解决，不仅让学生在知识方面达到教学目的，而且能够培养学生的科学思维能力，从而落实核心素养。
二、建模让知识可视化，促进核心素养形成
模型是人们为了某种特定目的而对认识的对象所做的一种简化的概括性描述，这种描述可以是定性的，也可以是定量的；有的借助于具体的实物或其他形象化的手段，有的则通过抽象的形式来表达其中，以实物或图画形式直观的表达。认识对象的特征，这种模型就是“物理模型”［必修一54页］。与其他模型相比，“物理模型”的优势在于更直观，更生动，形式更多样化；可以是图画，手工制作，或是利用编程软件制作三维动画，还可以使用3D打印笔（机），让知识更立体，更生动形象，不仅让知识变得可视化，同时也让学生的创意可视化。
高中生物教材中构建“物理模型”的内容较多，例如人教版必修一教材中，真核细胞的三维结构模型，生物膜流动镶嵌模型等。必修教材中还有很多隐形且可操作的内容，例如蛋白质的多样性，制作核苷酸模型，二糖和多糖，有氧呼吸的过程，有丝分裂的过程，减数分裂及基因重组模型，DNA双螺旋结构模型，抽象微观的转录和翻译过程等。教师不仅要钻研教材，更要善于总结和反思，通过多种形式帮助学生对生物概念形成准确的第一印象。
有的知识点看似容易学，但往往是学生掌握欠缺的易错、易混淆、应用差的知识；由于高一学生的有机化学知识缺乏，在学习有机物的时候，对其结构缺乏空间想象力学习难度大。例如：二糖、多糖的组成。课前准备不同颜色的六边形卡纸或可贴磁片（便于在黑板上展示）代表不同的六碳糖，课堂上学生亲自模拟二糖和多糖的形成，理解二糖的组成差异，体会葡萄糖是多糖的基本单位。又如，核苷酸与核酸的关系，课前让学生自己剪出五碳糖、碱基、磷酸，课堂上进行现场模型构建，让学生体会脱氧核糖核苷酸和核糖核苷酸的区别，理解核苷酸是核酸的基本单位。再如，蛋白质的多样性。
课堂上给学生提供牙签和20种颜色不同的小球（可准备干透的超轻黏土），每小组制作一条肽链，通过展示发现氨基酸的种类、数量、排列顺序不同；再将一条或几条肽链盘曲成不同造型，体会肽链的空间3D结构不同也决定了蛋白质的多样性。通过让学生能亲自构建“物理模型”，直观生动展示，亲眼看到模型的形成过程，加深对生物学概念或生命现象的理解从而突破难点，在此基础上形成生命观念。
三、加强实践能力，发展科学思维
“科学思维”是指尊重事实和证据，宗尚严谨和务实的求知态度，运用科学的思维方法认识事物、解决实际问题的思维习惯和能力［1］。“科学思维”是一种有明确的思维方向，有充分的思维依据，能对事物或问题进行观察、比较、分析、综合、抽象与概括的思维［4］。实物模型的呈现需要学生逻辑连贯、条理清晰，在此过程中，学生观察和提取信息，思维构想和动手实操，合作交流和创新等能力都得以锻炼。
例如，DNA双螺旋结构模型。在构建“物理模型”过程中，学生需要思考选择什么材料，需要几种颜色和形状，大小关系怎样，每一结构的化学键如何连接，每个脱氧核糖核苷酸如何连接，碱基对氢键的数目，怎样做到反向平行，每条链有几个游离的磷酸，模型如何改进，模型的准确性和可操作性等实际问题。体会科学家在建模过程中遇到的困难和解决问题所用的科学方法，同时关注物理、化学、数学等多学科知识的渗透应用，树立创造、探索、协作等科学精神，润物无声的渗透情感态度价值观的教育。
在模型制作过程中，可能引发学生更深层次的思考，比如DNA之所以能作为遗传物质，与其结构的稳定性、多样性、特异性和蕴含的遗传信息密切相关，落实结构和功能相适应的生命观念；教师还可以适时引导学生通过实验提取自己DNA，进一步思考和解释生活中的实际问题，为什么可以借助DNA进行亲子鉴定，“DNA身份证”等。通过模型构建，建立概念之间的联系，促进必备品格和关键能力的不断提升；培养学生运用科学的思维方法认识事物解决实际问题的能力，逐渐发展学生的科学思维。
四、增加趣味性，激发潜能
目前高中阶段的生物学教学中，普遍存在着将教授和学习生物学知识过程异化为简单记忆现象和结论的过程，偏离了知识建构本身的意义，从而导致学生对学习缺乏兴趣和动力，对课本知识掌握浮于表面，形成的知识体系碎片化，学习过程未能有效转化为能力生成过程，学习失去了它应该具有的意义［6］。
俗话说兴趣是最好的老师。为激发学生的学习积极性，教师可以分年级分学段实施活动，或者举行模型制作大赛，并给予一定奖励，让学生在“玩中学，学中玩”。准确的建构一个模型对于单个学生有一定难度，学生小组合作完成非常有必要。在模型构建的过程每个同学都能积极参与充分发挥想象力进行各种尝试，发现自己和他人身上的闪光点，获得成就感建立自信，改变被动的学习方法，乐于学习主动参与。构建“物理模型”不仅能激发学生学习兴趣，降低学习的难度，提高学生在教学中的主动性和参与度，还能起到教学有效评价和诊断作用，而且有助于学生在团队合作中勇于创新，发展爱好特长，发展学生的艺术美感。教师也在这个过程中更新了教育理念，教学能力得到了锻炼，从而提高自身教学素养。
结语
构建“物理模型”优势在于能将生物学中抽象难懂的知识变得形象具体，学生巩固了所学知识、构建更为完善的知识体系，在理解的基础上深化生命观念。学生参与模型建构过程，注重知识的生成有利于培养学生的分析判断和预测的能力、增加了学生动手和合作能力、增进学生对模型和建模思想的理解、提高学生科学研究的能力；通过构建让学生置身于探索科学现象、发现科学规律中去，发展科学思维。学生通过模拟活动亲自动手实践，发现学习的乐趣，激发学习潜能，还因动脑动手而兴奋，让学生感受到生物是充满乐趣的旅行！在分享建构成果时获得满足感,在合作交流学习中增强实践能力、合作意识和社会责任感。总之，高中生物教学中“物理模型”建构是发展生物学学科核心素养的一种有效方法。
参考文献
[1]《普通高中生物学课程标准（2017年版）》
[2] 朱正武.不要把生物课教成“死物课”[J].大自然，1982(2):61-62
[3] 张新海, 梁厚芝. 试论高中生物教学中的建模策略[J]. 安徽农学通报, 2010, 16(10):197-198.
[4] 陈至.例谈初中学生科学思维的培养策[J].生物学教学，2019(4):23-24
[5] 张恒泽.STEAM理念在高中生物学实验教学中的应用例析[J].生物学教学2019(4):43-45
[6] 任宝军,周红娟等.中学生物教学中模型建构的实践研究[R].2018