基于模型构建的活动教学法范式
活动教学法以认知活动为突破口，强调外显行为活动与思维内化活动的有机融合，重视认知活动与情意活动、教师主导活动与学生主体活动、学生个体活动与群体活动的协调。活动结构的内部形态（活动-动作-操作以及相应的需要-动机，动机-目的-条件-任务）的转化是个性、心理、意识发展的动力。新课标在“教材内容的选择”中建议，在按照课程标准实施必学内容教学时，可以适当安排一些活动，以拓宽学生的视野，发展学生的爱好和特长，培养学生的创新精神和实践能力。活动教学理论家也强调，活动教学法要立足于学习者的立场，把理论知识确定为学习活动的内容，把形成与发展理论思维及理论意识的基础确定为学生通过活动创设应达到的意识和思维水平。而以模型构建为认知载体的活动式教学，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。模型构建在活动教学中的重要性，主要取决于教学内容融入活动的程度。将模型构建关联为活动教学重要的一环，其主要功能体现在模型构建达成认知体验的活动建构，强调从生命深处唤起学习者思维转化的意识，将人的创造力、生命感、价值感唤醒。
模型构建的活动式教学是将活动项目按一定次序彼此衔接、前后更替的一系列主导活动类型体系，构成了学习者心理整体性发展的基础。其基本架构如图2-4-20所示。本文以“血糖平衡的调节”一课为例，陈述如何基于模型构建，开展活动式教学。
图2-4-20 模型构建的活动式教学架构
（一）依托活动数据构建数学模型，提出问题
活动数据就是利用现代化仪器采集机体参与实验活动的生理反应方面的数据。基于模型构建的活动教学就是以活动为施教载体，借助活动数据构建相关模型，来可视化地表征个人的内部认知结构，为深层理解、深度学习奠定基础。
例如，为了让学生能显性化地感受血糖动态平衡的事实，教师可创设“血糖定量测量”的课前实验活动。其实验过程具体如下。
第一步，教师从班级中精选出6～7名生物学骨干，先培训其学会正确使用血糖测量仪，以及采集和处理实验数据的技能。
第二步，依据每协作小组约6人的标准，将全班分成若干单元。每单元成员在骨干的带领下，利用课余或空闲时段，错峰完成各人餐后不同时段的血糖浓度水平的测定，并将测量的数据填入表2-4-2。
第三步，将测量的数据依次、分组别地输入Excel数据库，生成诸如柱状型、折线型等数学模型。
第四步，教师引导学生对各自构建的血糖数学模型，在组内、组间广泛地开展交流与讨论，尝试从数学的视角，根据自己掌握的相关数学知识，分析、归纳、总结出血糖动态变化的规律，提出“生物体是如何维持血糖动态平衡”的问题。
表2-4-2 ________餐后不同时段的血糖测量表
通过活动体验获取相关活动数据，再依靠信息技术构建数学模型，然后依托直观的数学模型辅助学生逐步洞悉隐藏在生活现象（本例中的血糖变化）背后的变化规律。这种活动模式一方面提升了学生对实验数据的采集和处理能力，彰显了活动的针对性、有效性和高效性；另一方面借助真实的生活情境体验可激发学生的学习兴趣，引出了新课的主题，使学生的科学思维、探究能力得到了进一步的锻炼。
（二）借助探究活动构建物理模型，演绎推理
探究活动涵盖行为信息和生理反应，它能使探究者对新异的刺激、环境的变化产生应激性的反应。科学探究活动的设计和安排应当以探究能力的培养为重要线索，将知识体系和探究能力体系两者进行整合，使之形成有机的整体。就某一具体教学内容来说，究竟设计为哪一种类型的活动，要视内容特点、学生基础和学校条件而定。例如，在讲授“血糖的来源和去路”的内容时，教师可创设如下探究活动。
1.探究活动的课前准备阶段
第一步，制作材料库。依据图2-4-21所示的内容，在裁剪好的磁性卡片上注明各自的名称。
第二步，在硬纸板或小黑板上采用简笔画的形式画上小肠、血管、胰岛B细胞、胰岛A细胞、组织细胞，以及胰岛素受体和胰高血糖素受体等。
第三步，制定好以小组为活动单元的名单。
2.模拟“餐后血糖调节”的探究活动（图2-4-21）
图2-4-21 制作磁性卡片组织探究活动，构建“餐后血糖调节”物理模型
第一步，学生把标有“食物中的糖类”字样的磁性卡片贴在小肠内。然后小组开展讨论：糖类会发生什么变化？
第二步，在“糖类消化分解会产生大量葡萄糖”的讨论中，学生把9张标有“葡萄糖”字样的磁性卡片贴到血管内。小组进一步讨论：血糖浓度升高，一方面胰岛A细胞、胰岛B细胞会发生什么变化？另一方面怎样才能把血糖降至血管内只有3～4张“葡萄糖”卡片的平衡状态？
第三步，在“胰岛B细胞分泌的胰岛素增多、胰岛A细胞分泌的胰高血糖素减少”的讨论中，学生把3张标有“胰岛素”的磁性卡片贴到“胰岛素受体”上、把1张标有“胰高血糖素”的磁性卡片贴到“胰高血糖素受体”上。
第四步，依据血糖的主要去路，学生先把标有“CO2＋H2 O＋能量”字样的磁性卡片贴到组织细胞内，顺势从血管中取下3张“葡萄糖”卡片。
然后，学生把标有“肝糖原”“肌糖原”字样的磁性卡片贴到组织细胞内，顺势从血管中取下2张“葡萄糖”卡片；最后，学生把标有“脂肪、氨基酸等非糖物质”字样的磁性卡片贴到组织细胞内，顺势从血管中取下1张“葡萄糖”卡片。
经过上述活动操作，此时血管内的血糖就降到了先前预设的3～4张“葡萄糖”卡片的平衡状态了。
3.模拟“空腹血糖调节”的探究活动（图2-4-22）
图2-4-22 利用磁性卡片组织探究活动，构建“空腹血糖调节”物理模型
第一步，学生把1张标有“葡萄糖”字样的磁性卡片贴在血管内。然后小组开展讨论：一方面胰岛A细胞、胰岛B细胞会发生什么变化？另一方面怎样才能将血糖恢复至血管内含有3～4张“葡萄糖”卡片的平衡状态？
第二步，在“胰岛B细胞分泌的胰岛素减少、胰岛A细胞分泌的胰高血糖素增多”的讨论中，学生把1张标有“胰岛素”的磁性卡片贴到“胰岛素受体”上，把3张标有“胰高血糖素”的磁性卡片贴到“胰高血糖素受体”上。
第三步，依据空腹状态下血糖的主要来源，学生先把标有“肝糖原”字样的磁性卡片贴到组织细胞内，顺势在血管中贴上2张“葡萄糖”卡片。
然后，学生把标有“脂肪、氨基酸等非糖物质”字样的磁性卡片贴到组织细胞内，顺势在血管中贴上1张“葡萄糖”卡片。
经过上述活动操作，此时血管内的血糖就恢复到了先前预设的3～4张“葡萄糖”卡片的平衡状态了。
通过探究活动构建动态的物理模型，有利于物态化、直观化地呈现事物发展的次序变化及内在规律。本例借助“血糖调节平衡”的探究活动构建相应的物理模型，旨在通过探究活动的创设，引导学生深入地理解“血糖”和“血糖调节”两个核心概念的区别与联系，适切地挖掘学生已有的学习经验，调动其进一步拓展认知的深度、广度和维度。
（三）通过阅读活动构建概念模型，归纳概括
科学读写作为探寻科学真知的一种阅读活动，能培养学习者准确地获取科学信息、判断和运用科学资讯的能力。基于科学读写实施生物学教学活动，能让学习者在阅读活动中完成概念体系的模型化构建，实现相关知识的深度关联、获取像科学家一样思考的历程。例如，在讲授“血糖平衡的调节”内容时，教师可创设如下的科学读写活动。
1.科学读写活动的课前准备阶段
第一步，文本建构。教师通过图书馆、网络平台等，收集和打印神经-体液共同调节血糖平衡机制的相关科学文献资料。
第二步，制作材料库。教师依据血糖平衡的调节机制，制作好如图2-4-23所示的材料库。
2.依托文本构建概念模型
采用文本阅读任务的形式驱动“血糖平衡调节机制”的科学读写活动，培养学生对关键信息的主动捕捉与审辨、熔炼，促使学生能从表象纷繁复杂的海量信息中提取有效信息、建构概念体系，最终完成“血糖平衡调节”的概念模型，如图2-4-23所示。
图2-4-23 制作磁性卡片实施活动，学生构建“血糖平衡调节”概念模型
采用科学读写活动构建概念模型，对核心概念进行具体的分析阐释，引导学生经历知识的形成过程，加深理解，在原有知识和经验的基础上扩充新知识，内化整合。在借助科学读写活动构建知识结构化的概念模型时，要处理好个人独立性与小组合作性的相互关系。比如，在组织生生互评的过程中，一方面既要突显学生个性化的学习成果，另一方面又要秉持科学评价的严谨性。
（四）用生物学模型诠释现实情境，解决问题
运用生物学模型解决实际问题时，可采用“过程目标”或“内容目标”，即将目标表述为预先规定的学习内容、活动情境和过程。在生物学教学中，尝试应用模型构建解决现实生活问题，一方面有利于学生建模思想的建立和建模能力的提升，另一方面也有利于学生获取解决生产生活问题的能力和担当。例如，在“血糖平衡调节”一课的教学成效测评和反馈阶段，教师可以创设如下活动情境：请利用本节课构建的生物学模型，尝试分析某人尿液中富含葡萄糖的原因。
学生活动过程：依据如图2-4-21所示的物理模型，推理分析可知，第一，若此人为健康人，则可能是因为一次性摄入的糖类过多，致使糖类氧化供能并转化为肝糖原、肌糖原、非糖物质后，仍有大量葡萄糖滞留在血浆中，导致多余的葡萄糖只能以尿液的形式排出；第二，若此人为糖尿病患者，则是因为通过氧化供能来降血糖的主要途径发生了障碍。障碍1可能是由于胰岛B细胞受损，胰岛素分泌不足，致使胰岛素受体不能向组织细胞充分传递降血糖的信息，导致血浆中仍滞留大量的葡萄糖而产生尿糖，即所谓的1型糖尿病。障碍2可能是由于胰岛素受体受损，致使其不能充分接受来自胰岛素降血糖的信息，导致血浆中仍滞留大量的葡萄糖而产生尿糖，即所谓的2型糖尿病。
借助模型构建解决现实生活问题，根据情境中的线索，获取指向问题解决的思维建模方式，引导学习往深水区延展，使学生在解决真实情境中的实际问题时，具有转变或改造相关知识的能力，建立正确的生命观，养成崇尚健康文明的生活方式，成为健康中国的促进者和实践者。
（本节部分发表于《教师教育论坛》2022年第4期）