多方建模培养学生科学思维

作者:温萍 来源:考试周刊 2019年75期
  摘 要:模型是人们为了认识某种事物或过程,运用一定的手段构建的既突出其特点、规律或趋势,又比较简化的表现形式。本文用初中生物教学实例来探讨如何通过多方建模来突破生物教学中的重难点的同时培养学生的科学思维。
  关键词:多方建模;模型科学思维;生物教学
  
  模型是人们为了认识某种事物或过程,运用一定的手段构建的既突出其特点、规律或趋势,又比较简化的表现形式。它可以将复杂的事物和过程用简化和直观的形式来呈现,将零散的知识系统化。学生在学习科学的过程中利用和构建模型,通过了解知识的形成过程,融入科学实践中去,尝试着科学家们的思考模式,更深入地理解知识。教师则通过指导学生使用和构建模型,解决生物教学中的重难点的同时,培养学生的科学思维。生物模型分为物理模型、数学模型、概念模型。针对一个复杂的现象,教师还可以联合使用不同的模型来分析说明。笔者将以人教版八年级上册第二章第一节《动物的运动》一课为例,探讨一下如何通过多方建模突破教学中的重难点的同时培养学生的科学思维。
  一、 物理模型
  物理模型是指用实物或图画形式直观反映认识对象的形态结构或三维结构,这类实物或图画就是物理模型。生物课堂中使用物理模型可以让学生在学习生物学课程各个相关内容的过程中,充分体验这种方式所带来的启发性作用,在理解知识内容的同时,学生也掌握了一种科学研究的常用方法,并逐步培养其构建模型的思维方式。
  (一) 利用实物构建物理模型,直观展示,培养模型越建模的科学思维
  在《动物的运动》这节课讲解到关节的结构时,教师提供了一个“原型模型”—猪的关节,一份是完整的,一份是剪开关节囊,露出关节腔。同时展示关节示意图,组织学生进行集体探究,对照着关节示意图找出关节各部分的结构。活动活动猪的关节,思考并讨论:在运动中关节起到什么作用?关节的灵活性和牢固性通过关节的哪些结构完成?学生利用物理模型,通过实际动手操作,集体讨论,解决问题。在这个过程中,学生们注意力集中,兴趣高涨,兴趣有了,课堂效率也就高了。在教师的引导下,学生利用猪关节这个实物构建的物理模型,使得抽象的概念变得具体,突破了关节结构以及功能的难点。
  为了突破骨骼肌的结构和功能这个教学重点,教师再次提供了实物模型——去了皮的鸡翅。
  
   通过利用教师提供的鸡翅这个实物模型,引导学生主动参与,动手操作,通过体验模型的运作过程,进而理解原型骨骼肌的结构以及骨骼肌与骨和關节的位置关系及工作原理。让学生通过对鸡翅的解剖充分理解概念,真正融入教学过程中,内化知识并提升思维的同时也突破了教学的重点。
  教育学家卡美纽斯曾经说过:一切看得见的东西都应该放到视觉的跟前。猪关节在生活中比较容易获取,通过实物解剖,非常直观地观察到它的结构和功能。在教师的实验指导下学生自主进行实验,对观察、解剖、比较都有了明确的方向。在每一部的操作过程中,学生可以得出相应的结论,在每一个结论的基础上再进行下一个实验。通过实验的指导,加深对概念的认识和理解。最终以实验事实提取升学本质的内容,建立概念体系。
  在初中生物学中,可以常常利用实物建模的教学模式,例如在讲解肾脏的结构时,就可以提供猪肾;在讲解鸟卵的结构时可以提供鸡蛋。这些都是可以比较容易获取的实物,用实物构建物理模型,在突破教学重难点的同时也培养了学生的科学思维。教学的过程中也向学生传达了一种生物学习的方法,培养学生构建模型的思维方式,提高学生生物学素养。
  (二) 利用类比法构建物理模型,对比和比较,培养演绎与推理的科学思维
  在讲解骨和关节在构建身体上起到的作用以及骨、关节和骨骼之间的关系时,教师展示的“原型模型”是伞的骨架。教师首先让学生观察伞骨的结构,动手开伞收伞,观察伞骨的运动,思考伞骨的作用。同时展示兔子的骨骼的图片,二者进行比较,引导学生思考他们的相似之处,最后经过演绎和推理,学生经过思考归纳总结得出:骨骼是由骨和关节构成的,起到支撑的作用,上面附着着肌肉,骨围绕着关节运动。从而突破骨骼是由骨和肌肉构成,以及关节在运动中起到支点作用这个教学重难点。
  这种用生活中熟悉的事物来表征类比不熟悉事物的方法叫做类比法。在类比中被表征的事物称为“目标”,在这里指骨骼;用于类比的事物称为“资源”,在这里指伞骨。资源和目标之间存在着相似或相同的属性。将生活中比较通俗的实例通过类比方法构建的物理模型可以让学生利用自身熟知的事物和生活体验,进行类比,建立适当的联系。在通过类比构建物理模型的教学中,学生主动参与,动手操作,通过体验模型的运作过程,进而理解原型的属性特点或某种机制。学生对教师提出的问题进行抽丝剥茧,理性地辨析,通过辩证的思维和想象力,在熟悉的内容和陌生的问题间实现有效的转化和升华,促成思维的迁移和问题的解决。它能改变学生的学习方式,使学生真正融入教学过程中,充分理解概念,在通过分析、整合、抽象等向各种逻辑的证实外,还要激发想象力,内化知识,从而提升了科学思维能力。
  (三) 利用等效法建构物理模型,简化和模拟,培养应用概念,因果推断的科学思维
  在《动物的运动》一课中,骨骼肌如何牵动着骨围绕着关节运动是教学中的重点和难点。教师首先展示屈肘和伸肘的动画图,让学生仔细观察骨骼肌收缩时变粗变短、舒张时变细变长的形态变化,从而牵拉着骨围绕着关节产生运动的现象。然后指导学生利用身边常见的材料,依据等效性法来构建屈肘和伸肘物理模型。
  实验材料:硬纸板、橡皮筋、螺丝钉等
  实验步骤:
  1. 参照图2,用硬纸板剪出“上臂骨”和“前臂骨”。
  2. 两块硬纸板用螺丝钉连接,用皮筋代替骨骼肌,把皮筋穿过硬纸板打结固定,制作完成后如图所示。
  3. 分别拉动代表“骨骼肌”的皮筋,观察代表“骨骼”的硬纸板的位置的变化。

未经允许,请不要转载《 多方建模培养学生科学思维
上一篇:“5E”教学模式在高中生物概念教学中的应用
下一篇:小学美术课堂教学中如何培养学生的环保意识