模型与建模思维培育的整体思路

学科核心素养是学生通过本学科学习而逐步形成的关键能力、必备品格与价值观念，是学科育人价值的集中体现。而生物学模型构建在学习机制方面，通常以知识工程方法产生教学内容，以学生模型方法诊断学生学习情况，以生生互动、师生互动开展教育活动。《普通高中生物学课程标准（2017年版2020年修订）》中，将“模型与建模”列为科学思维的重要品质之一，具有帮助学生借助视觉感知、类比推理、思考实验等方法将日常问题的表征做进一步的创造与转换，将学习者主观猜测的心智模型转换成科学模型，从而学会科学审视和论证生物学社会议题的功能。那么，何为模型与建模呢？模型以简约、可视的形式表征系统或复杂的实体，能实现抽象理论的简易化，是架构科学理论与外在经验世界的桥梁。建模以探究、逻辑化的方式透视和演绎模型，形成科学推理的思维化，旨在引领学生对真实世界存在的问题进行探究，借以提供完整科学的建模历程。

模型是科学教学的基础，建模则是科学教学的灵魂，两者关系密不可分。在模型构建的高中生物学实验教学中，小组协作是重要的学习机制。该机制可简单概括如下。

第一步，小组成员依据知识内容确立目标，确立操作性定义，用严格的逻辑关联性理论完成相关知识的整合，构建出符合认知的心智模型。

第二步，树立假设，用严密的逻辑对心智模型进行辨识检验，完成可视化模型的物态呈现。

第三步，对构建的物态模型进行实验论证，所作论证及事实的引述须准确严谨。

第四步，证据链的完备与富于逻辑，帮助实验者实现目的的同时，积累经验为创建新的心智模型和目标任务服务。

将模型为主的学习与教学整合到科学探究的历程中，除了符合原本真实性的探究精神外，还要注重科学模型、科学理论以及现象之间的关联性。下文以高中生物学实验教学为例，从生物学学科核心素养的角度探讨培育学生模型构建能力的实践路径。