思维建模在高中生物课堂设问中的应用研究

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  摘 要:思维建模是新时期教育者提出的新理论、新思想,在课堂教学中起到了很大的效果,不仅能帮助学生梳理思路和课堂知识点,也能促使学生发现知识误区,进而及时的解决教与学问题。对此教师在教学过程中可将思维建模引入高中生物课堂,从知识结构、知识误区、建模能力以及深层次的解析等方面进行引导和提示,鼓励学生深度学习和发问,在完善学生知识框架的同时提升其生物综合水平。本文结合当前生物教学情况,就高中教师如何利用思维建模来引导学生提问、设问进行简要分析并提出相关教学思考。
  关键词:高中生物;思维建模;课堂设问;应用策略
  自新课改以来,高中生物新课程标准提出:生物素养是公民科学素养的重要构成部分。但当前的学生在学习过程中始终处于知识输入的状态,很少会涉及提问、质疑等内容,这在一定程度上反映了当下的教学情况,即以教师为主导来把控学生学习和生物知识思考方式。针对这个问题,教师在教学过程中要注重打破这种教学现状,以思维建模的形式将课堂内容和知识点给学生呈现出来,引导其发现和质疑,激活其学习思维,在促使学生加深知识理解的基础上发展其科学认知观。
  一、建模思想的含义及其在生物教学中的作用
  建模思想又称模型化、系统化,是研究模块化知识的重要手段,而对于高中生物来讲,其知识分类分别包括动物、植物、细胞到生物圈的各个层次的模块知识,非常适合建模教学方法的应用。同时根据当前的高中生物教学数据调查结果来看,大部分学生在学习过程中都处于“死”学习的状态,既缺乏对知识的深度理解,也没有形成自己的认识,导致其在知识了解过程中存在一定的知识误区,对课堂知识点缺乏具体认识。其次,由于生物知识是以模块化知识形成的知识体系,学生缺乏一定的建模能力,也對教材内容没有形成完整的认识,不能将知识点串在一起,容易导致认识不清的现象。而将建模思想引入高中生物课堂不仅能帮助学生理清知识脉络,理清学习思路,还能使其具体的学习课堂内容,进而形成更为深刻的理解。同时生物知识建模思想是贯穿于课堂教学始终的,能及早的发现学生的知识误区,促使学生发现自身学习问题,从而能积极自主的发问,激活学生思维,提高其学习主动性,在活跃课堂气氛的基础上使其理解生物知识的重要性。
  二、思维建模在高中生物课堂设问中的应用策略
  (一)构建知识模型,引导学生发现问题
  生物知识大都是系统的、有条理的,而且有很多的细节,学生在学习和理解过程中通常都会出现理解不清、忽略知识细节的现象。针对这个现象,教师在教学过程中可将生物知识以思维模型的形式展示出来,从学生的知识误区和问题等方面展开教学,引导学生发现自身存在的学习问题,并及时的帮助学生完善认知,在提高学生知识理解的基础上培养其问题意识。
  如在《物质跨膜运输的实例》一课教学时,在上课时教师可先就细胞膜、细胞核以及细胞器等方面的生物知识给学生构建大致的知识模块,并以此逐步的给学生导入物质运输在细胞基本结构中的实例和作用,如细胞运作需要能量,那么跨膜运输物质有哪些、有哪些运输方式。对此教师可先从教材内容上给学生作以梳理,包括知识点分类,如胞吞、胞吐,运输物质有糖类、脂类以及蛋白质等,要先给学生作以大致的知识模型。但学生在学习过程中常常会忽略对运输速度以及难易性的了解,而出现知识误区,如一般细胞膜都对蛋白质类物质较容易吸收,但对脂类和糖类存在选择透过性等。因此教师可从知识点本身出发,来让学生发现自身的学习问题,并鼓励其提出问题,如为什么细胞膜对蛋白质容易吸收,而对脂类和糖类物质存在选择透过性,在学生提出问题后,教师再逐步的给出答案,以此来完善学生热知识认识。教师在教学过程中结合教材内容来构建大致的知识模型,能有效的培养学生的问题意识。
  (二)与基础教学结合,控制难度系数
  大部分学生都是在高中才真正接触生物知识学习,其本身的生物知识相对薄弱,且存在一定的认识偏差。对此教师在教学过程中可将思维建模与生物基础知识结合起来,并注意控制建模的难度系数,引导学生进行层次性的提问,培养其问题探究意识,在巩固学生基础知识的同时发展其探究能力。
  如在《细胞的能量通货—ATP》一课教学时,这节课涉及到大量的生物基础知识,包括能量的吸收与转化、吸收方式、ATP和ADP的转化等。在上课时教师可先从基础知识出发,就ATP及其产生方式、吸收方式来构建思维模型,如可将ATP以教材中相应的图像样式为代表,从其产生到吸收和转化来以示意图的形式给学生呈现出来,并引导学生按照示意图来整理基础知识,让学生结合教材内容来理解和讲述。同时对于一些较难的问题,教师也可鼓励学生将之记录下来,如对于ATP和ADP之间转化的方式和意义、对生物体的作用、酶的作用等,就这些基础的细节问题由简及难的给学生输出,并注意尽量的培养其问题发现和探究意识,并初步培养其知识建模意识,在发展和提高学生学习能力的基础上使其有相对清晰的学习思路。教师在教学过程中将思维模型与基础教学相结合,由简及难的引导学生发现问题和探究,能在较大的程度上提高学生的生物水平。
  (三)培养学生建模能力,进行悉心指导
  建模能力是学生学习过程中常用的一种方法,不仅能让学生清晰的掌握知识脉络,也能深度开发其思维空间。对此教师在教学过程中也要注重对学生思维建模能力的培养,鼓励学生构建知识模型,教师可从一旁进行悉心指导,帮助学生完善知识模型,从而在提高学生知识认识的同时加强对其建模能力和创新思维的培养。
  如在《细胞的生命历程》一课教学时,在上课时教师可先给学生讲述课本里的知识点,如细胞的分裂、增殖和分化、衰老和凋亡以及癌变等,从基础知识到深层次的知识联系来给学生作以全面的讲解。在学生对课堂知识点有了全面的理解后,教师可鼓励学生来制作思维模型,要先给学生讲述思维模型的制作方式,如可以关键词的形式,也可以示意图的形式等来构建自己理解的知识模型。在这个过程中,由于学生的理解和认知相对教师比较欠缺,因此教师也可以课堂设问的方式来逐步的帮助学生完善自身的思维模型。如对于细胞的增殖方式,分为有丝分裂、减数分裂、无丝分裂三种,这三种细胞分裂方式的机理是什么、有哪些生物适合哪些分裂方式等,可要求学生在不同分裂方式后面以相应的生物作以标注和归类等,以此用问题的方式来引发学生深入思考,不断的完善自己的思维模型,进而也有利于加深其对生物知识的理解。教师在教学过程中引导和鼓励学生进行思维建模,并以问题的方式进行指导,能有效的提高学生的建模水平和思维能力。   (四)加强建模思考,深层次理解和讨论
  当前的很多教师在上课时都是根据自己的理解进行思维建模,在设问时也都是依据自己教学经验而提出,忽略了学生的课堂主体地位。针对这个问题,教师在教学过程中要注重改变这一教学现状,从学生的角度引导其加强对思维模型的思考,引导其深层次的理解和讨论,以此来促使学生能深度理解。
  如在《基因与染色体之间的关系》一课教学时,在课前教师要从学生的认知角度出发来构建思维模型,并设置合理的问题来引导学生逐步解析知识模块。在上课时教师可先给学生讲述和分析基因与染色体的关系,给其渗透基因在染色体上,因而会伴随着染色体进行遗传等。在学生对基因和染色体之间的关系有了初步的了解后,教师可以关键词的形式来给其输出思维模型,并依据模型结合相关问题来引发学生深入解析和思考,如众所周知,基因是主要的遗传物质,而且是伴随染色体遗传,那么有些遗传病为什么与性别有关?减数分裂和受精作用的关系是什么等,要在提问的时候能引导学生結合教材内容产生思考,不断的以回答问题的形式来构成知识链接,强化知识理解,以此来提高课堂学习效率。教师在教学过程中加强对思维建模的思考,结合课堂问题来促使学生深入解析,能在较大程度上提高学生的认知。
  (五)建立思维模型,帮助学生梳理思路
  生物内容都是分知识模块的,其不仅在小节内有着一定的知识结构,不同单元之间也具备着一定的知识联系。对此教师在教学过程中可将不同的单元内容给学生串接到一起,让学生充分的了解生物知识联系,从而小节知识到上升到整体认识,在帮助学生明晰思路的基础上使其能准确有效的掌握基础知识。
  如在《动物和人体中生命活动的调节》一课教学时,在课前教师可将其与细胞生命活动联系起来,以完善的知识模型来促进学生形成整体上的认识。在上课时教师要先给学生全面的讲述课堂基础知识,包括各种激素调节、神经调节以及免疫调节等方面内容。然后教师可给学生呈现完善的思维模型,并结合一些问题来突出生命活动调节与细胞生命活动的联系,如对于一些激素的分泌,细胞不是自主的,而是要受到神经调节的制约和体内环境的刺激,那么从激素的分泌到作用于生物本身整个过程是什么等,可以抗利尿激素为例,引导学生从其产生到作用于个体来详细的分解和梳理过程,注意将神经调节、激素调节以及细胞生命活动内容有机的联系起来,让学生有一个清晰的认识。在这个基础上,教师可给学生导出这就是人体的免疫调节过程,并给其渗透免疫调节是有限度的,可以案例+问题的形式给其论证。教师在教学过程中构建知识联系思维模型,帮助学生梳理学习思路,不仅能促使学生形成完整的认识和了解,也能显著的培养其知识建模能力。
  结语
  思维模型在高中生物课堂教学中的应用能有效的开发学生的思维空间和培养其探究意识,从真正意义上促进课堂教学的发展。对此教师在教学中也要加强思维建模在课堂教学中的应用,结合问题来激发学生思考,帮其完善知识模型,引导学生发现知识点之间的联系,在提高学生思维逻辑能力的基础上充分的培养其建模能力,进而发展其生物学科核心素养。
  参考文献
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