基于模型构建的情境式教学范式
情境式教学是指在教学过程中，教师有目的地引入或创设具有一定情绪色彩的、以形象为主体的生动具体的场景，以引起学生一定的态度体验，从而帮助学生理解教材，并使学生的心理机能得到发展的教学方法。新课标也在“科学思维水平四”中强调，能够在新的问题情境中，基于事实和证据，采用适当的科学思维方法揭示生物学规律或机制，并选用恰当的方法表达、阐明其内涵。情境认知理论家则认为，情境教学要立足于学习者的立场，在日常场景中通过学习获取解决问题的途径。而以模型构建为认知载体的情境式教学，则旨在依托模型构建这个平台，交互整合新旧信息去帮助学习者获取解决新问题的情境体验历程。模型构建在情境教学中的重要性，主要取决于教学内容以合适方式嵌入的程度。将模型构建关联为情境教学重要的一环，其主要功能体现在模型构建能将学习内容由抽象化转换为可视化形式，并以此为跳板创设生活情境，完成认知体验，实现深度学习。
模型构建的情境式教学架构由3个环节组成，如图2-4-5所示。
图2-4-5 模型构建的情境式教学架构
第1个环节，将抽象化学习内容转化为可视化模型，创设认知情境。
第2个环节，借助认知情境重构可视化模型，再次归纳概括抽象化学习内容。
第3个环节，基于学习者的立场，借助评价手段检测教学历程，深化情境教学。
本文以“种群的特征”一课为例，陈述如何基于模型构建，开展情境式教学。
（一）化抽象为可视化模型，创设认知情境
抽象化学习内容通常包括某一具体事实、事件、经验性的概括，抑或反映真实现象本质的科学性原理等。生物学教学中常见的抽象化学习内容涵盖概念、数据、图表，甚至内隐性知识等，其程式化、浓缩化的语言描述，常造成学习者理解困难而丧失学习兴趣。在高中生物学教学中，很多科学概念都很抽象，常常必须借助模型（例如教材中的流动镶嵌模型、DNA的双螺旋结构等）才能使学习者了解抽象概念的意义。而模型构建就是利用其直观化、可视化的形式，帮助学习者建立对抽象概念的理解，达成学习目标。若在模型构建完毕后，再以现实生活情境加以佐证，帮助学习者从感知运动阶段升华为形式运演阶段，则更会促进其对科学概念的进一步深度理解。
“种群的特征”一课的首要教学任务是“种群概念及基本特征”，其步骤见图2-4-6。
图2-4-6 “抽象—可视—情境”教学模式
第一步，通过断句的形式，把“种群概念”分解成如图2-4-6所示的两部分。
第二步，依据概念中陈述性语义，构建种群概念的可视化模型，即长方形内所有圆的总和。
第三步，根据构建的种群概念模型，从日常生活中寻找真实情境加以验证，实现知识迁移。
第四步，引导学生仔细观察“种群概念模型”，直观地看出种群的基本特征是种群密度，即图中（a1＋a2＋……an）／n的形式。
第五步，在用样方法测量草本植物种群密度时，教师引导学生从调查区域的规整性角度观察、概括。第一，调查区域若呈长方形，则取样方法应为等距取样法，如图2-4-7①所示；第二，调查的区域若非长方形，则取样的方法应为五点取样法，如图2-4-7②所示。在用标志重捕法测量活动能力强、范围广的动物种群密度时，教师引导学生构建数学模型，如图2-4-7③所示，加强理解。
图2-4-7 测量种群密度的常用方法
（二）运用情境构建模型，归纳学习要点
运用情境构建模型是指学习者基于已构建的模型，进一步对真实情境进行思考、观察与体验，然后建立一系列问题情境，调整学习者理解的动力模式，在原先学习情境与新学习情境之间构建某种联系，完成知识迁移并逐步完善模型构建。通过可视化模型的构建，直观、形象地归纳事物或事件在行为、形态或数量上的主要特征。在运用情境构建模型、归纳学习要点的过程中，要关注学习者的学习动机、心理特质和心理倾向。以“创设问题情境→重构可视化模型→提炼抽象内容”为教学主要环节，一方面依靠有意义的资源和有目的的活动创设问题情境，激发学生的学习热情，另一方面教师要勇于转换角色、换位思考，从知、情、意三个方面接纳学生认知新鲜事物常用的习惯性符号或思维模式，依据活动的自发性、坚持性与变异性标志，帮助学生解决学习的难点。
“种群的特征”一课的次要教学任务是“种群数量特征及空间特征”，其步骤见图2-4-8。
第一步，以生活“在鱼塘中的所有锦鲤”为真实情境展开研究，基于学生的观察结果，提出问题。
第二步，以问题情境构建可视化模型，加深学生对情境问题的体悟。
第三步，借助模型构建，归纳、总结和提炼出种群数量的特征。
图2-4-8 “情境—模型—抽象”教学模式
第四步，在可视化种群概念模型的基础上，重新构建种群空间特征模型，如图2-4-9所示。
图2-4-9 种群空间特征模型
（三）构建教学体系模型，深化情境教学
可视化模型与情境交互的教学模式，实现了学习内容“抽象→可视→迁移→可视→抽象”的探究进阶，渗透其间的经验与交流、分析与推理、归纳与概括、情境与体验，能帮助学生逐渐明辨问题的特点，发现解决问题的途径。创设各种生活情境，组织学生从事模型构建练习，激发其学习的主动性、自觉性和创新性，以此不断强化、深化学习品质。将评价教学体系端作为教学的终端，就是依据教学目标对教学过程中的各种因素及其综合结果作出科学判定，旨在为进一步改进教学工作提供可靠依据，使教学按一定的方向和水平有序地达到既定目标。在“种群的特征”一课的评价教学体系端，先以回顾教学内容的方式，现场要求学生构建本节课的教学体系模型，以此检测其对本节内容学习的深度和广度。然后再创设一至两个生活情境，再次检验其对内容掌握的准确度。
“种群的特征”一课的另一个次要教学任务是“评价和检验本节课的学习效果”，其步骤见图2-4-10。
第一步，现场构建“种群的特征”体系模型，如图2-4-10所示。
第二步，创设生活情境，检验学生对学习内容的把握度。问题情境1：一条河里所有的鱼是不是一个种群？问题情境2：一个教室里所有的人是不是一个种群？
以上两个真实情境，都创设于学生的日常生活。两个生活情境所展现的都不是一个种群，理由是情境1没有体现种群概念中的“同种”这一属性，情境2没有体现种群概念中“自然区域”及种群数量特征“出生率和死亡率”的属性特征。
图2-4-10 “模型构建—创设情境验证”教学评价模式
总之，基于模型构建的情境式教学研究，旨在从抽象内容的界定延展知识的维度、广度和深度。在模型构建的教学中，建议教师首先要了解构建模型的基本特征、组成单位（或基本元素）、连接方式、需要的条件（含知识储备）等。这些条件是一定要在课堂构建之前充分准备好的，否则将无法完成模型构建。只有对所要构建的模型有充分的了解，才能正确地构建出所需模型，保证模型构建的科学性和准确性。在情境创设的过程中，教师应从学生的心理特点、知识基础和生活认知出发，针对高中生的思维特点、兴趣指向和接受能力创设情境体验。
（该节部分发表于《生物学教学》2021年第10期）