建模式教学的实践基础
从“人本位”的哲学思辨和认识论视角探讨培育学生生物学核心素养的实践路径，本质上凸显了社会主义现实教育改革的底色。以此为纲，苏州市吴江区“建模式教学（中学生物）”工作室跨省与东北师范大学生物学部、上海市青浦区进修学院联合，集中调研和开展了“中学生物学模型构建教学的实用性研究”项目（下文简称“模型构建研究”）。本研究立足基层教育端，从人的价值理念、个性发展、主体地位等角度，深度剖析新教育理念的革新、科学性思维的创新和一线教学路径的创生。
（一）模型构建研究的国内外现状分析
1.国外研究综述
世界上很多国家应用模型作为工具进行科学教学。早在19世纪中期，英国就将模型应用于课堂教学中，19世纪中后期，美国和日本也陆续将模型教学引入到课堂教学中。在国外，很多教育研究者都大力提倡模型教学，他们认为，通过构建模型、分析模型、验证模型、应用模型，学生可以加深对科学过程和科学教学目的的理解。他们的研究主要关注模型的基本理论、模型的教学方法和教师自身的模型专业知识方面的成长。在生物学科，模型构建教学的研究不多。根据研究切入点的不同，研究划分为以下四个方面。
第一种是基于模型功能的研究，该研究领域以朱莉娅·斯沃博达（Julia Svoboda）和辛西娅·帕斯莫尔（Cynthia Passmore）为代表。他们在大学生物课堂中进行实践研究，发现在生物学教学中使用模型构建教学，应该基于模型不同的功能展开，才能达到教学目标。
第二种是基于物理模型构建理论开展生物学模型构建教学的研究，以艾瑞克·伯尔（Eric Brewe）和塞斯·曼泰（Seth Manthey）为代表。他们在现有的物理模型教学理论上进行修改，提出“具体模型—基本模型—理论结构”的教学模式，并在大学生物课堂进行实践教学，发现该教学模式对于促进学生理解生物学知识是有效的。
第三种是利用计算机软件开展模型构建教学的研究。该研究的理论基础是美籍奥地利生物学家路德维希·冯·贝塔朗菲（Ludwig Von Bertalanffy）所提出的“一般系统论”，即生物学中小到细胞，大到生物圈，都是复杂、开放、动态的“系统”。为了理解这些“系统”，一般采用建立模型的方法。而一般的模型构建对动态性的系统（如生态学知识）反应特性较差。因此，有学者提出运用计算机构建动态模型，帮助人们理解复杂的生物系统。现有许多用于生物学模型构建教学的计算机软件，如Model-it、IQON等，针对不同年级的学生，教师有不同的选择。
第四种是模型构建教学的案例研究。把生物学知识作为研究模型构建教学的案例，具体地探讨模型构建教学的开展，具有很强的实际操作性。
综上所述，目前国外学者们从不同的角度对生物学模型构建教学进行了研究和探讨。这些研究成果可以为我国生物学模型构建教学的开展及研究提供参考。
2.国内研究综述
早在新中国成立之初，模型就以挂图、实物模型的形式出现在教学中，用于帮助学生理解抽象、微观的知识。但模型在教学中的应用价值并没有得到教育工作者的充分认识，因此关于模型教学的研究历史并不长。直到2003版《普通高中生物课程标准（实验）》的颁布，其中明确提出，获得生物学的基本事实、概念、原理、规律、模型等方面的基础知识。模型作为知识和能力目标引起了众多教育工作者的注意，与模型教学相关的研究如雨后春笋般出现，目前主要有以下三个方面。
（1）模型构建在初、高中生物学教学中的现状调查及建议。通过调查发现，模型构建教学的开展情况不乐观，流于形式的现象严重，学生运用模型的能力较低，建议应该充分利用模型资源，使用模型方法，开展模型活动加以改善。
（2）模型构建教学的实践研究。通过教学实践发现，模型构建是学习生物有效的方法，能够调动学生学习的兴趣，帮助学生突破重难点的学习，整合生物知识和框架，促进学生认知水平的发展，适用于新课和复习课的教学。
（3）模型（主要是物理模型）资源的挖掘和优化。自制教具能够挖掘新的模型教学资源，提高学生学习生物的兴趣、培养学生的动手能力的同时，促进教师教学素养的提高。
（二）模型构建研究的价值性分析
从“建模”与“学习”两个概念的联系上来看，“建模”作为“学习”的载体，驱使着“学习”沿着客观认知发展的轨道，培育学习者获取解决问题的高阶能力；而“学习”作为“建模”的动力，又驱使着“建模”在尊崇生命价值的轨迹上，引导学生深层次理解生命的本质。“建模式学习”以磨合、渗透、整合、重构的方式，实现了多学科、多知识的整合与融合，拓展了教学资源、完善了知识体系，使学习跳出了传统学习模式范畴，为研究学习方式变革提供了有益的探索和借鉴。基于核心素养的学习方式变革，需要建构一个更平衡、更综合的评价体系。这样的评价体系应当能很好地体现核心素养所描绘的学习结果，尤其是那些高阶思维和复杂的认知能力以及在新的情境中解决问题的能力等关键学习结果。这一系列的学习表征诉求，完美地契合了建模式学习的建构理论及学习特质。其核心是让学习者勤于思考、锻炼开发能力和自主学习能力。该学习模式完全超越了传统的只重“双基”的笔墨测验，因为其过程不是强灌、强输，而是以学习的本质为出发点，基于学习者的经验系统，渗透新信息，最终完成认知重组、转换或者改造的过程，而在此期间一切问题都是由学习者来解决的。
生物学模型构建的教学旨在面向全体学生，倡导探究性学习，注重通过生活模型来搭建朴质现实与抽象思维之间的联系。注重以学生为主体，强调将认知及反思过程还给学生，将参与探究的机会还给学生，将动手和动脑，培养主动获取新知识的能力、批判性思维的能力、分析和解决问题的能力以及交流与合作的能力的机会还给学生。这种学习模式因基于学生的亲身体验、生活认知而发生，故能充分调动学生学习的主动性和积极性。生物学模型构建的教学以概念、物理、数学三大模型为学习载体，通过从生命观念、社会责任、生活体验、跨学科渗透四个方面构建学习路径，实现了核心素养的落地、高阶思维的培育以及立德树人的化育。生物学模型构建的教学以科学思维为土壤，扎根其间汲取营养并寻求开枝散叶。生物学模型构建教学的评价体系端，注重社会责任意识流的渗入，将眼光更多地凝聚于挖掘社会热点，比如以垃圾分类、雾霾产生及其危害、生态城市创建与保持、长三角生态观、绿水青山等为题材，开展建模式学习活动，以期让学习者具备解决生产生活问题的担当。