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摘 要：通过分析福建省初中生物近四年的中考试题，得出各种模型在中考试卷中的出现频率及所占分值，结合现阶段初中生物建模教学的不足，提出通过提升教师的科学思维能力、演示建模过程，夯实学生的模型构建能力、用批判性思维提升学生构建模型和使用模型的能力等途径，来有效提升建模教学的效率。
关键词：建模教学;初中生物;提升效益;途径
建模是建构模型的简称，是指在问题情境中形成实体、符号或抽象表征的过程和产物，是近年来教师们所喜欢采用的教学策略，通过研究模型来揭示生物的具体性质，可以以最简化、最直观的形式来展示事物发展的过程。研究表明，学生参与建模活动可以形成对知识内容的深入理解，增强解决实际问题的能力。福建省中考自2017年统一命题以来，初中生物中考试题对学生使用模型能力的考查，所占的分值大。
一、 福建省初中生物中考四年试题中，涉及模型的试题统计
分析表1，可得出以下结论：
1. 涉及学生使用模型能力考查的试题量及分值，占比都比较大。
2. 三种模型的考查都有涉及，以概念模型和数学模型较多，有的还出现了两种模型交叉的题型。
3. 物理模型有些来自教材，但大部分模型都来自教材之外。
二、 建模教学在初中生物教学运用的不足
根据近四年中考生物试卷分析数据，涉及概念模型、数学模型的得分率都较低，尤其是较陌生的概念模型和数学模型。如，2017年的T25难度值为0.32，2018年的T25难度值为0.34。从学生应对中考的角度看，教师在初中生物课堂中开展建模教学是必要的，但现实中建模教学的效果是不容乐观的。主要原因如下：
（一）学生进行建模时，教师缺少对学生有效的示范、演练及指导
教师采用模型教学时，只按自己的理解进行，教师要求学生构建相应的生物学模型，没有以生为本，也没给出构建模型的要求，没有根据学生的知识基础、思维能力对学生建模进行指导或示范，使得概念模型教学效率大大降低。教师自身的建模能力也有待提升。
（二）建模教学后的反馈缺少针对性
在运用建模策略开展教学活动以后，教师应当带领学生对于本节课的建模成果进行及时的归纳总结、展示和评价，但有的教师却忽视这一重要环节，导致学生未能将所学习的建模思想和方法进行提炼、迁移。学生学习过程中的一些问题被掩盖起来，建模成了走过场，流于形式。
三、 建模教学在初中生物教学中的提升途径
建模在实际教学过程中的落实，需要教师主观上接受并愿意主动实施。解决认识上的问题后，可通过以下途径提升教学效率。
（一）提升教师自身的建模能力
建模教学是以科学思维能力为基础的。针对特定的问题情境进行建模，要通过比较确定问题情境事物之间的共同点和差异点，经过抽象把事物情境的共同属性、本质特征抽取出来，舍弃其不同的、非本质的特征，经由概括、归纳而成具有普遍适用的符号或抽象表征的产物。模型构建完成后，要以批判性思维的技巧去评价，在寻找证据论证的过程中去完善。教师自身必须具备一定的科学思维能力，并在实际教学过程中，不断提升自己的科学思维能力，这样才能在教学过程中形成建模的教学习惯，从而在教学中有效地引导學生形成这些能力。教师本身如果不具备这些基本的科学思维能力，要实施建模教学就变成了一句口号。
（二）通过模型教学，夯实学生基本建模能力
一般在实施建模教学起始阶段，应以培养学生基本建模能力为主。无论是何种模型的教学，要给学生强调，模型建构一定要有构建目的、模型表征方式、建构、检验和评价、修正这几个环节。通过学习，让学生体验模型建构的过程，真正理解模型的建构过程，知晓模型使用的各项条件和目的。物理模型的建构相对比较简单，学生入手容易，兴趣也高，文章不做阐述，但概念模型或数学模型对学生和教师而言都是一种挑战。
1. 概念模型教学
概念模型，是指以图示、文字符号等组成的流程图形式，对生命活动规律、机理进行描述、解释，同时构建具体的模型。对于具体的问题情景，教师应当以概念或事物为原型，向学生讲授，或和学生一起通过对比、抽象、概括、归纳，利用生物学术语以及图形进行科学的描述而构建模型。学生在此过程中，会形成较清晰的建模思路，对于一些较为复杂的生物学概念模型可以有更加深刻的认知，从而提高学习效率和思维能力。
例1 “相对性状”的概念。教师通过引导学生解析教材相关内容的表述，概括出概念包括如下要素：①同一生物;②同一性状;③性状的不同表现;“不同表现”至少为两种，也可以为多种。通过对比要素，得出①是大前提，②是小前提，③是关键。经分析后，选择概念模型，构建思维导图（如图1）。在使用此模型时，按大前提、小前提、性状表现的顺序，对具体描述的情境是否属于相对性状进行判断。
概念模型可以降低学生对概念的理解难度，学生可以清楚概念的内涵与外延，对于学生理解能力和记忆水平的提高有着重要意义。教师要多尝试利用概念模型开展生物教学活动，向学生演示概念模型的建构过程，促进学生对相应知识的深度学习，让学生学会应用概念模型去理解概念、应用概念。
2. 数学模型教学
数学模型常用一些具体的字母数字和其他数学符号构建起等式、不等式，并且运用图表、图像的形式，表示生物知识内在的数学结构，这对学生提出更高的要求。生物教师可以带领学生先观察研究对象，发现数学关系，运用数学思想来构建生物数学模型，而后检验模型是否正确，验证相关结论，并得出具体数据。构建数学模型既培养学生善于揭示事物的本质能力，又能使学生养成严谨的科学态度和思维品质，学生更易于突破重难点知识。
例2 光合作用与呼吸作用物质变化的计算。此类计算题所涉及的物理量主要如下：二氧化碳的变化量、氧气的变化量、有机物的变化量。首先，要让学生理解，植物在光照条件下同时进行光合作用和呼吸作用。光合作用的实质是消耗CO2，制造有机物，产生O2，而呼吸作用正好相反，分解有机物，消耗O2，产生CO2。学生要理解这些量的变化所代表的光合作用与呼吸作用强度之间的关系。接着，让学生区分物理量的变化，是光合作用、呼吸作用各自引起的，还是两者共同作用的结果。相当多的同学在这些不同物理量及不同引起原因的组合中，往往不知所措。此时，就需要把复杂问题进行简化，使本质凸显。教师进行教学时，依据光合作用与呼吸作用之间的数量关系，利用数学上数形结合的思想，构建数轴模型（如图2）。在有光的条件下，AB段代表呼吸作用引起的物质变化（空气中的CO2的增加、自身有机物的减少、空气中O2的减少）量， BC段代表净光合作用引起物质变化（空气中的CO2的减少，自身有机物的增加、空气中O2的增加）量，AC段代表总光合作用引起物质变化（光合作用制造的有机物、产生O2，光合作用消耗的CO2）总量。在无光的条件下，只有AB段，没有进行光合作用，理解并建立此模型后，学生在解题时，就可得心应手。
如，（2017福建25题）从同一植株中挑选长势相同、重量相等的三片叶片，编号①、②、③。将①烘干称重得a，②放入盛有清水的烧杯中，并置于适宜光照下，③放入盛有清水的烧杯中，并置于黑暗处。在适宜温度下，向水中通入空气，6小时后取出②和③叶片，烘干称重分别得b和c。叶片在6小时内通过光合作用制造出的有机物量是（ ）
A. c-a
B. a-c
C. b-a
D. b-c
分析题意可知：
①6小时内呼吸作用分解有机物的量AB=a-c，即原有有机物的量-呼吸作用消耗后=剩下的有机物的量;
②6小时内净光合作用有机物的积累量BC=b-a，即植物光合作用后，有机物的量-原有有机物的量;
③6小时内总光合作用制造有机物的量是AC=AB BC=a-c b-a=b-c。正确答案为D。
（三）通过培养批判性思维，提升学生建模与使用模型能力
批判性思维是一个复杂的心理活动过程，兼具知识、技能、态度等方面，包含质疑、独立分析、逻辑推理、问题解决，价值判断、反省实践等多种成分。培养学生批判性思维，有利于学生形成理性思考习惯，学会对事物进行多角度分析。批判性思维对于提升学生建模与使用模型能力的价值在于，提供了反省实践的抓手。学生在建模过程中，需要经历检验和评价所构建的模型，并对模型做出修正后才为成品，但这并不意味着建模教学的结束。对于同一个问题情境，每个人所概括、归纳的信息、注意力的广度、理解力的深度、原有的知识储备等都会有所不同，因而每个同學所建立的模型都可能是不同的。教师要在学生完成构建模型之后，引导学生比较同学之间模型或是教材等资料中的模型，并对彼此的模型进行完善，有发现错误或疑问的，要能举出证据进行论证。通过师生、生生的质疑、纠错与评析，促进学生对概念、对模型的再认知，从而达到深度学习。
例3 在进行生物的遗传与变异概念模型教学时，教师就得从细胞核、染色体、DNA、基因四者的关系入手，引导学生分组建构概念模型。然后，教师展示一些学生构建的概念模型，要求学生对模型进行评价，说出其中某一种模型的优劣以及完善措施，这样不但可以纠正、完善模型中缺漏的地方，加深学生对知识的理解，还能促进学生的深度学习，提高学科素养。
四、 建构模型的深远影响
构建生物模型作为初中生物越来越常见的教学方法，对学生的生物知识学习和实践活动产生了积极影响，通过构建模型等手段来
教学，可以帮助学生探索生物知识的基本规律。在未来的教学活动中，教师可以根据课程标准、教学内容、考试要求，为学生创设学习情境，积极开展有效的建模教学，帮助学生探索生物知识的基本规律，促进学生对生命现象的理解，培养学生的科学思维，提高学生生物学科核心素养。
参考文献：
[1]赵萍萍.赵博.刘恩山.建模教学研究进展及其对理科建模教学的启示：基于学科教学视角[J].教育导刊，2015（2）：42-45.
[2]赵萍萍.刘思山.科学教育中模型定义及其分类研究述评[J].教育学报，2015（1）：16-53.
[3]熊建萍.模型思想在初中生物教学中的应用[J].科学咨询：科技·管理，2019：142.
[4]张志强.浅谈建构模型在初中生物教学中的应用[J].新课程，2018：98.
[5]黄琼瑶.黄婉梅.福建省初中生物学业水平试卷分析及启示[J].生物学教学，2018.
作者简介：孙亚珠，福建省厦门市，厦门市金鸡亭中学。
关键词：建模教学;初中生物;提升效益;途径
建模是建构模型的简称，是指在问题情境中形成实体、符号或抽象表征的过程和产物，是近年来教师们所喜欢采用的教学策略，通过研究模型来揭示生物的具体性质，可以以最简化、最直观的形式来展示事物发展的过程。研究表明，学生参与建模活动可以形成对知识内容的深入理解，增强解决实际问题的能力。福建省中考自2017年统一命题以来，初中生物中考试题对学生使用模型能力的考查，所占的分值大。
一、 福建省初中生物中考四年试题中，涉及模型的试题统计
分析表1，可得出以下结论：
1. 涉及学生使用模型能力考查的试题量及分值，占比都比较大。
2. 三种模型的考查都有涉及，以概念模型和数学模型较多，有的还出现了两种模型交叉的题型。
3. 物理模型有些来自教材，但大部分模型都来自教材之外。
二、 建模教学在初中生物教学运用的不足
根据近四年中考生物试卷分析数据，涉及概念模型、数学模型的得分率都较低，尤其是较陌生的概念模型和数学模型。如，2017年的T25难度值为0.32，2018年的T25难度值为0.34。从学生应对中考的角度看，教师在初中生物课堂中开展建模教学是必要的，但现实中建模教学的效果是不容乐观的。主要原因如下：
（一）学生进行建模时，教师缺少对学生有效的示范、演练及指导
教师采用模型教学时，只按自己的理解进行，教师要求学生构建相应的生物学模型，没有以生为本，也没给出构建模型的要求，没有根据学生的知识基础、思维能力对学生建模进行指导或示范，使得概念模型教学效率大大降低。教师自身的建模能力也有待提升。
（二）建模教学后的反馈缺少针对性
在运用建模策略开展教学活动以后，教师应当带领学生对于本节课的建模成果进行及时的归纳总结、展示和评价，但有的教师却忽视这一重要环节，导致学生未能将所学习的建模思想和方法进行提炼、迁移。学生学习过程中的一些问题被掩盖起来，建模成了走过场，流于形式。
三、 建模教学在初中生物教学中的提升途径
建模在实际教学过程中的落实，需要教师主观上接受并愿意主动实施。解决认识上的问题后，可通过以下途径提升教学效率。
（一）提升教师自身的建模能力
建模教学是以科学思维能力为基础的。针对特定的问题情境进行建模，要通过比较确定问题情境事物之间的共同点和差异点，经过抽象把事物情境的共同属性、本质特征抽取出来，舍弃其不同的、非本质的特征，经由概括、归纳而成具有普遍适用的符号或抽象表征的产物。模型构建完成后，要以批判性思维的技巧去评价，在寻找证据论证的过程中去完善。教师自身必须具备一定的科学思维能力，并在实际教学过程中，不断提升自己的科学思维能力，这样才能在教学过程中形成建模的教学习惯，从而在教学中有效地引导學生形成这些能力。教师本身如果不具备这些基本的科学思维能力，要实施建模教学就变成了一句口号。
（二）通过模型教学，夯实学生基本建模能力
一般在实施建模教学起始阶段，应以培养学生基本建模能力为主。无论是何种模型的教学，要给学生强调，模型建构一定要有构建目的、模型表征方式、建构、检验和评价、修正这几个环节。通过学习，让学生体验模型建构的过程，真正理解模型的建构过程，知晓模型使用的各项条件和目的。物理模型的建构相对比较简单，学生入手容易，兴趣也高，文章不做阐述，但概念模型或数学模型对学生和教师而言都是一种挑战。
1. 概念模型教学
概念模型，是指以图示、文字符号等组成的流程图形式，对生命活动规律、机理进行描述、解释，同时构建具体的模型。对于具体的问题情景，教师应当以概念或事物为原型，向学生讲授，或和学生一起通过对比、抽象、概括、归纳，利用生物学术语以及图形进行科学的描述而构建模型。学生在此过程中，会形成较清晰的建模思路，对于一些较为复杂的生物学概念模型可以有更加深刻的认知，从而提高学习效率和思维能力。
例1 “相对性状”的概念。教师通过引导学生解析教材相关内容的表述，概括出概念包括如下要素：①同一生物;②同一性状;③性状的不同表现;“不同表现”至少为两种，也可以为多种。通过对比要素，得出①是大前提，②是小前提，③是关键。经分析后，选择概念模型，构建思维导图（如图1）。在使用此模型时，按大前提、小前提、性状表现的顺序，对具体描述的情境是否属于相对性状进行判断。
概念模型可以降低学生对概念的理解难度，学生可以清楚概念的内涵与外延，对于学生理解能力和记忆水平的提高有着重要意义。教师要多尝试利用概念模型开展生物教学活动，向学生演示概念模型的建构过程，促进学生对相应知识的深度学习，让学生学会应用概念模型去理解概念、应用概念。
2. 数学模型教学
数学模型常用一些具体的字母数字和其他数学符号构建起等式、不等式，并且运用图表、图像的形式，表示生物知识内在的数学结构，这对学生提出更高的要求。生物教师可以带领学生先观察研究对象，发现数学关系，运用数学思想来构建生物数学模型，而后检验模型是否正确，验证相关结论，并得出具体数据。构建数学模型既培养学生善于揭示事物的本质能力，又能使学生养成严谨的科学态度和思维品质，学生更易于突破重难点知识。
例2 光合作用与呼吸作用物质变化的计算。此类计算题所涉及的物理量主要如下：二氧化碳的变化量、氧气的变化量、有机物的变化量。首先，要让学生理解，植物在光照条件下同时进行光合作用和呼吸作用。光合作用的实质是消耗CO2，制造有机物，产生O2，而呼吸作用正好相反，分解有机物，消耗O2，产生CO2。学生要理解这些量的变化所代表的光合作用与呼吸作用强度之间的关系。接着，让学生区分物理量的变化，是光合作用、呼吸作用各自引起的，还是两者共同作用的结果。相当多的同学在这些不同物理量及不同引起原因的组合中，往往不知所措。此时，就需要把复杂问题进行简化，使本质凸显。教师进行教学时，依据光合作用与呼吸作用之间的数量关系，利用数学上数形结合的思想，构建数轴模型（如图2）。在有光的条件下，AB段代表呼吸作用引起的物质变化（空气中的CO2的增加、自身有机物的减少、空气中O2的减少）量， BC段代表净光合作用引起物质变化（空气中的CO2的减少，自身有机物的增加、空气中O2的增加）量，AC段代表总光合作用引起物质变化（光合作用制造的有机物、产生O2，光合作用消耗的CO2）总量。在无光的条件下，只有AB段，没有进行光合作用，理解并建立此模型后，学生在解题时，就可得心应手。
如，（2017福建25题）从同一植株中挑选长势相同、重量相等的三片叶片，编号①、②、③。将①烘干称重得a，②放入盛有清水的烧杯中，并置于适宜光照下，③放入盛有清水的烧杯中，并置于黑暗处。在适宜温度下，向水中通入空气，6小时后取出②和③叶片，烘干称重分别得b和c。叶片在6小时内通过光合作用制造出的有机物量是（ ）
A. c-a
B. a-c
C. b-a
D. b-c
分析题意可知：
①6小时内呼吸作用分解有机物的量AB=a-c，即原有有机物的量-呼吸作用消耗后=剩下的有机物的量;
②6小时内净光合作用有机物的积累量BC=b-a，即植物光合作用后，有机物的量-原有有机物的量;
③6小时内总光合作用制造有机物的量是AC=AB BC=a-c b-a=b-c。正确答案为D。
（三）通过培养批判性思维，提升学生建模与使用模型能力
批判性思维是一个复杂的心理活动过程，兼具知识、技能、态度等方面，包含质疑、独立分析、逻辑推理、问题解决，价值判断、反省实践等多种成分。培养学生批判性思维，有利于学生形成理性思考习惯，学会对事物进行多角度分析。批判性思维对于提升学生建模与使用模型能力的价值在于，提供了反省实践的抓手。学生在建模过程中，需要经历检验和评价所构建的模型，并对模型做出修正后才为成品，但这并不意味着建模教学的结束。对于同一个问题情境，每个人所概括、归纳的信息、注意力的广度、理解力的深度、原有的知识储备等都会有所不同，因而每个同學所建立的模型都可能是不同的。教师要在学生完成构建模型之后，引导学生比较同学之间模型或是教材等资料中的模型，并对彼此的模型进行完善，有发现错误或疑问的，要能举出证据进行论证。通过师生、生生的质疑、纠错与评析，促进学生对概念、对模型的再认知，从而达到深度学习。
例3 在进行生物的遗传与变异概念模型教学时，教师就得从细胞核、染色体、DNA、基因四者的关系入手，引导学生分组建构概念模型。然后，教师展示一些学生构建的概念模型，要求学生对模型进行评价，说出其中某一种模型的优劣以及完善措施，这样不但可以纠正、完善模型中缺漏的地方，加深学生对知识的理解，还能促进学生的深度学习，提高学科素养。
四、 建构模型的深远影响
构建生物模型作为初中生物越来越常见的教学方法，对学生的生物知识学习和实践活动产生了积极影响，通过构建模型等手段来
教学，可以帮助学生探索生物知识的基本规律。在未来的教学活动中，教师可以根据课程标准、教学内容、考试要求，为学生创设学习情境，积极开展有效的建模教学，帮助学生探索生物知识的基本规律，促进学生对生命现象的理解，培养学生的科学思维，提高学生生物学科核心素养。
参考文献：
[1]赵萍萍.赵博.刘恩山.建模教学研究进展及其对理科建模教学的启示：基于学科教学视角[J].教育导刊，2015（2）：42-45.
[2]赵萍萍.刘思山.科学教育中模型定义及其分类研究述评[J].教育学报，2015（1）：16-53.
[3]熊建萍.模型思想在初中生物教学中的应用[J].科学咨询：科技·管理，2019：142.
[4]张志强.浅谈建构模型在初中生物教学中的应用[J].新课程，2018：98.
[5]黄琼瑶.黄婉梅.福建省初中生物学业水平试卷分析及启示[J].生物学教学，2018.
作者简介：孙亚珠，福建省厦门市，厦门市金鸡亭中学。