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生物学是一门实验科学，在掌握科学知识的同时，更注重科学研究的过程和方法。生物学的概念、原理和规律大多是通过实验推导和论证的。实验不仅是生物学学科发展的基石，也是生物学学习的重要途径。而我们现在的教学，更多是以教师向学生灌输知识为主，学生的自主性、主动性、创造性得不到充分的发展，甚至反而受到压抑。借着大力发展创新教育的契机，将生物学科回归到实验为主的学科，让学生除了学习必要的生物基础知识外，更能学到理科的思维，掌握分析、解决实际问题的能力处理实际问题的方法，培养学生创新精神和实践能力。作为一种特殊的实验，模型建构不失为一条培养学生以上各方面能力的有效途径。

模型的建构,使抽象问题具体化、直观化,培养学生使用科学方法解决问题的良好习惯。《普通高中生物课程标准（实验稿）》中明确指出领悟、建立模型等科学方法及其在科学研究中的作用。通过实施建构模型教学,使学生获得生物学的基本事实、概念、原理、规律和模型等方面的基础知识。

在具体内容方面，原《大纲》中规定高中共15个实验、5项实习活动、7项课外技活动、8项研究性课题。原教材探究活动比较单一，大多为实验活动，还有一些调查和实习活动，实验活动更多地是验证性实验，主要训练学生的实验操作技能。新课标教材的除大纲教材中具有的这些类型的活动外，还有种类多样，数量不等的其他以实验为基础的探究活动，例如高中三个模块资料分析（25个，主要培养信息处理能力）、资料搜集和分析（5个，主要培养信息搜集和处理能力）、思考与讨论（48个，主要培养思维能力）、模型建构（4个，主要训练领悟和运用建构模型的方法）、课外制作和课外实习（3个，主要培养实际操作能力和实践能力），等等。三个模块还有两个大纲教材中所没有的，能更针对性地培养学生探究能力的活动，探究活动（11个）和技能训练活动（14个）。由此可见无论是《大纲》还是《课标》都要求培养学生的理科思维和各项能力，因此在这个基础下实施好模型教学是一个值得探究的方面。

模型的分类我国学者有多种不同的声音，比如胡志强，肖显静将模型分为物理模型、理想模型和教学模型。而何美、裴新宁将模型分为物质和思维两种形式的模型，其中物质形式分为真实模型、替代模型和人工模拟模型，而思维形式可分为物理模型和概念模型。当然这个和不同学科有关系，但是在生物教学中，还是采用人教版普通高中课程标准实验教科书生物必修1分子与细胞中对于模型的分类。模型包括物理模型、概念模型、数学模型等。以实物或者图画形式直观地表达认识对象的特征，这种模型就是物理模型。而本课题就是从这个概念出发，以实物或者图画建构生物教学中的物理模型，研究此方法对生物教学的影响。

20 世纪 30年代，贝塔朗菲便已提出用数学和模型方法研究生命现象的观点^[9]。在生物学的模型教学方面，John C.Mclanchlan 的文章论述了模型在发育生物学教学中的应用^[10] 。《面向全体美国人的科学》一书中把模型作为科学、数学和技术领域中的重要通用概念提出，认为了解这些通用概念助于提高学生的科学素养。而美国《国家科学教育标准》则把“模型”作为必须要掌握的“统一的科学概念和过程”。这些概念和过程包括体系、秩序和组织证据、模型和解释变化、恒定性和测量形式和功能，它们能把诸多的科学分支统一起来，为学生提供帮助其理解自然界的强有力的思想武器。

对于将模型建构应用于生物教学，相关的文章要少一点，更多地是将模型应用在科学教学上，当然也是因为国外是将高中生物作为科学的一部分的，因此研究科学也可以说是研究生物教学。而在对科学教育的研究中，Van Driel 和 Vedoop 对教学经验丰富的科学教师进行调研，发现科学教师都能对模型进行一个普遍的阐述。而Smit 和Finegold 对新手教师的调查发现，新手教师对模型知识的了解存在较大的局限性。当然国外也有针对某一具体生物学模型进行的研究，但是现有资源能查询到的比较少。

国内对与模型建构及模型教学现在的研究主要集中在理论和实践两部分。在中国知网的期刊论文中输入主题“生物模型教学”，可以检索到1546条；输入主题“高中生物模型教学”，可以检索到229条。研究主要分为生物教学中建模的意义，模型的分类研究，建模的方法及策略，模型教学的应用实例等。

如在研究生物教学中建模的意义方面，刘芳在《浅析模型建构在高中生物教学中的意义》一文中说：“在高中生物教学中恰当运用模型建构，为学生学习提供了直观印象，学生可以在一种自己研究生物知识，和教师及其他同学一起合作交流的互动的环境中，进行生物知识的理解和消化，这种教学模式，可以极大地提高高中学生的生物知识面，对他们的学习能力的培养、情感态度的认知以及形成新的价值观，对高中生物教学起着非常重要的作用。” 罗媛、胡萍在《高中生物模型建构教学探析》中说：“让学生通过尝试建立模型，体验建立模型中的思维过程，领悟模型方法，并获得或巩固有关生物学知识。” 在研究模型的分类教学时，不同的一线教师对模型有不同的分类方法，但主要还是按照人教版高中生物将模型划分成物理、数学和概念模型三类。并分别细化研究了不同类型模型的教学策略。搜索知网发现，有三位老师写了数学模型在高中教学中的应用，有两位写了概念模型在教学中的应用，还有一位蔡燕芳以一个教学案例——DNA分子结构教学为例，写了物理模型在教学中的应用。她讲到：“物理模型的建构有利于增强学生对生物知识的直观认识，在高中生物教学中具有重要的实践意义。”并讲到了在这一节内容的教学中构建物理模型的步骤及注意点。而郑峰就利用构建物理模型的方法来辅助高中生物课堂教学进行分析总结，并提炼出了不同模型对不同教学的作用。这也可以看作是模型建构的教学应用实例，当然还有很多一线教师都通过研究自己的课堂实例来研究模型建构教学法的应用，这毕竟是一线教师最擅长的。如陈爱星老师的《巧用冰箱贴制作染色体系列模型》和李卫文老师的《“建立血糖调节模型”的教学设计与组织策略》等。相对而言，理论就要少得多。而理论和实例结合的研究在硕士论文中体现较多。

 布鲁纳的发现教学法

让学生通过自主构建知识来学习知识，这样会记得更牢，学得更好。也就是布鲁纳说的可以“提高知识的保持，增加智慧潜能，激励学生的内在动机，获得解决问题的技能。”

建构主义起源于 18 世纪康德的哲学思想，于 20 世纪初由瑞士心理学家、教育学家皮亚杰系统阐述。建构主义学习论认为，学习活动是学生依据已有的背景知识，积极预习和探索，建构自己知识的过程。其核心是：“知识是通过主体积极建构的，而不是被动接受的”。模型构建正是以学生为主体、教师为主导的教学过程，学生需要自己动脑设计模型、动手制作模型、课堂使用模型，和教师、和同学去探索、交流、学习，从而获取新知识，掌握解决问题的方法和技能。

知识学习的第一步是要获取信息，而获取信息的内部条件是学习者有明确的目标，能集中注意于学习内容。因此说兴趣是最好的老师。知识学习的第二步是“选择性知觉”。知觉是将感觉器官获得的信息转化为有组织和意义的整体的过程。模型教学就是特别注意以上促进知觉学习的各种方面，通过多方强调，发挥学生学习的专注度。

知识会遗忘，因此需要一些促进巩固的策略。第一、精加工策略。第二、组织策略。第三、复述策略。在建模后能向其他成员讲述建模的过程和依据，就是通过多次重复加深印象。

现有课程设置的理论基础中也有部分是可以作为模型建构教学的理论依据的。如教学目标和学科目标等中对学生的要求。

1、通过对生物书内容的重新整合，形成适合模型教学的教学设计，形成适合学生学习且可操作性较强的理论体系。

2、通过对模型建构法应用于生物教学的具体实施过程，探寻模型建构法在生物教学中的优越性，探索出可提高学生兴趣，增强其学习能力，提升教学效果的有效策略和实施途径。

3、通过模型教学法的实施，培养学生生物学习的兴趣，提高审美能力和动手设计能力，加强小组合作学习和评价能力，以及建模中理科思维能力的提高。

4、通过模型教学法的实施，提高教师教学设计能力，改变传统教学方法，面向学生，因材施教，提升教学能力。

首先查阅相关资料，了解前人已做的相关研究，运用有关数据库、专业文摘、索引、工具书以及Internet信息资源等文献的检索方法，了解国内外对于物理模型教学的研究和现状，特别是国内学者和一线教师当前研究的广度和深度，找到自己研究的方向以及空白点。同时物理模型建构的理论基础以及教育学心理学基础也是需要查找并进行归纳的。通过文献查找法为本课题的研究奠定理论基础。

任何教育研究都是基于案例分析来完成的，本文同样也不例外。通过具体案例分析可以看出如何进行物理模型教学，采用模型教学的实例，学生制作的模型实例，以及用自制的模型来进行教学重点的展示和难点的突破。

观察的目的是要对生物课堂班级的群体事件或个体行为进行深入细致的考察，并对现象背后的原因及规律进行描述和分析，从中得出一些稳定性和规律性的认识。通过搜集相关的信息资料，就可以透过现象分析其实质。

教育实验法是依据一定的教学理论假说，在教学实践中进行的，运用必要的控制方法，变革研究对象，探索教学的因果规律的一种科学研究活动。可预见性和可干预性是实验法最显著的两个特点。本文也采用了对比实验班和非实验班的数据来说明课题研究的可行性和有效性。

本课题从2016年1月到2018年12月，计划3年时间完成。

第一阶段，准备阶段（2016年1月-2016年4月）。选择课题，学习理论，编制方案，建立组织。

    第二阶段，文献研究阶段（2016年5月-2016年8月）。进行物理模型建构应用于生物课堂教学的现状调查、学习相关理论、研究建构目标和内容体系、研究制定具体的实施方案等。

    第三阶段，行动研究阶段（2016年9月-2018年10月）。依据具体的实施方案，在教育教学实践中进行物理模型建构应用于生物课堂教学的尝试、探索、创新、反思。

第四阶段，分析总结阶段（2018年11月-2018年12月）。整理资料，撰写研究报告，做好结题鉴定的准备工作。

1．对物理模型建构应用于生物课堂教学的现状的调查研究报告和分析。

2．总结研究过程和研究成果的研究报告。

3．对物理模型建构应用于生物课堂教学的相关研究过程中的科研论文。

4．整个课题中的访谈案例和课堂案例的过程材料。

5．对比分析的数据测量结果汇报。

6.整个课题活动的过程材料和总结材料。

1．建立课题研究工作制度。课题组将建立具体的工作制度，明确工作要求，落实工作责任，加强过程管理和档案管理。

2．加强学习研究。课题组将切实加强理论学习，了解新形势和新理论，了解当前课题研究的现状和动态。

3．改善设施设备，争取学校领导和各班主任的大力支持，争取学生的全力配合，保证课题的顺利实施。

4．加强生物教研组团队合作。既明确分工，落实责任，又相互帮助，资源共享。