高中生物教学中培养学生物理模型构建的实践探究

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我国教育部在2003年颁布的《普通高中生物课程标准(实验)》中,于知识目标中明确指出“获得生物学基本事实、概念、原理、规律和模型等方面的基础知识”,要让学生领悟建立模型的科学方法和其在科学研究中的应用。在高中人教版必修教材中,也设计了很多模型构建的活动,尤其是物理模型的构建,用以提高学生生物科学素养。同时,高考试卷中,也常常出现关于模型的考查。由此可见,模型构建对于高中生生物学习和建模思维能力培养的重要性。物理模型作为高中生物模型中运用最为广泛的一种,在高中生物教学中具有重要的研究与实践意义。因此,如何进行教学实践,以培养高中学生物理模型构建的水平,切实提高学生的建模思维和建模能力,成为本文的研究方向。针对本研究确定的问题,在中国知网(CNKI)上查阅国内外关于高中生物模型和物理模型构建的相关文献,认真阅读和分析后,分别对模型的概念和分类,物理模型的概念、特征、分类和构建步骤进行了梳理,参考美国新《标准》并结合学生的情况,对高中生生物物理模型构建水平进行了划分。与本校生物教研组老师讨论并共同制定高中生生物物理模型构建水平培养的思路,根据高中生不同物理模型构建水平的特点,将对学生的培养分成实物制作、引导创新和模型应用三个阶段。教师提供建模材料学生进行实物物理模型的制作,然后通过教师引导训练,学生体验完整的物理模型构建过程,并尝试进行材料和形式等多方面的创新,以提升学生模型构建的主动性和创新性,再到引导学生加强对模型的应用。整个过程教师指导并监控,对培养的成果进行相应的文本分析。本研究采用了教材分析法、教学并实践法和调查研究法进行研究。采用教材分析法,认真阅读和分析人教版高中生物必修教材,整理出教材中物理模型的位置和内容、教材中设计的和本校生物组教师补充开展的物理模型构建活动的位置和内容,并进行三个水平的划分。采用教学实践法,在重庆市巴南中学校高2020级14班开展物理模型构建的教学活动,根据选定了的教学内容分三个阶段进行,从学生课堂反馈和建模结果,分析学生课堂达成情况。采用调查问卷的方法,调查未经实践培养的高一学生和经过实践培养后的14班学生对物理模型的认识情况,分析发现经过物理模型构建的实践培养,提高了学生对物理模型的表现形式、特征、构建过程和功能的认识,并且后测卷结果显示,学生认同自己在培养后有了一定的物理模型构建水平。本研究通过对研究结果的分析,得到以下结论:一、本研究梳理的人教版高中生物必修教材中的物理模型和物理模型构建活动的内容和分布,说明物理模型对于高中生物学习的重要性,对建模内容按照难易程度和学生应达水平进行的划分,可为生物教师在教学中开展模型教学活动给出指导;二、本研究中设计并开展的分阶段进行的物理模型构建教学活动,能够一定程度上提升学生物理模型构建水平,可为生物教师设计此类教学活动提供参考,对开展模型构建活动是有意义的;三、经过教师分阶段培养后,学生能根据教师的要求,从构建简单的实物模型,用完整的建模过程完成建模活动,逐渐形成模型思维并有一定的创新,最后在教师的引导下,能够实现在学习抽象事物时使用物理模型,并通过改变模型来模拟原型的变化,以获取新知识,达到对模型进一步的应用,体现出学生强大的可塑性,也说明教师的培养是具有可行性和有意义的。
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