尊重事实和证据，培育解决实际问题的能力
模型与建模是科学思维发展的重要元素，旨在综合运用已掌握的知识、技能将抽象转化为可视甚至可感触的建构模式，帮助学生深刻地理解客观事物的应用属性，提高学生应用知识解决实际问题的速度和质量。以提高认知能力的建模式教学，既包含了教师的教学活动方式，又包括了学生在教师引导下的学习活动，是教和学的统一。采用尊重事实和证据的建模式教学，有利于激发学生的空间观念，有利于学生将抽象的知识构建成一些简单的数学模型、物理模型等，并学会利用构建模型中的基本元素及关系去解决实际问题，逐步达到培养善于判断、善于辨析、善于推理的科学思维能力的目标。
在高中生物学实验教学中，有三个现实性问题亟待解决。
第一，如何实现急速过滤，防止过滤物与空气中的气体发生化学反应？例如，在“绿叶中色素的提取和分离实验”中，怎样解决研磨好的色素因长时间置于尼龙布中过滤，而导致部分色素在空气中被氧化的问题。
第二，如何实现在短时间内，创造一个无氧或类似真空的实验环境？例如，在“探究酵母菌细胞呼吸的实验”中，如何快速地创造一个无氧的环境，便于探究酵母菌的无氧呼吸？在“探究环境因素对光合作用影响”的实验中，如何在短时间内抽空试管内的气体，使浮于液面的圆形叶片迅速坠入管底？
第三，某些化学试剂，实验效果奇佳，但却对人体有害，如何解决这个难题？例如，人教版新教材（以下简称“新教材”）在“人工诱导多倍体”的方法中陈述：用秋水仙素来处理萌发的种子或幼苗，是目前最常用且最有效的方法。既然教材明确地指出秋水仙素是诱导多倍体最好的方法，但教材最终选择了实验效果不明显的“低温诱导植物细胞染色体数目变化”的实验，原因是秋水仙素有剧毒。如何解决既要实验效果好，又可避免有毒试剂被人体吸收产生的危害呢？
基于实验教学中出现的以上三类问题，教师要善于引导学生，依托事实和证据，挖掘学生已学的物理、化学、生物相关的知识，尝试通过模型构建和实物验证来解决。
1.模型构建阶段
第一步，针对现实问题，组长组织团队成员交流、讨论，提出解决问题的初步方案。
第二步，面对初步方案，用所学的相关理论知识进行可行性验证，构建初始模型。
第三步，对构建的初始模型进行修改、完善，构建出最终模型。
针对本案中出现的实际问题，在团队的协同合作下，最终构建了循环式抽气模型。其模型构建过程简述如下：将1m长的胶管截成两段，如图3-1-1所示将两段胶管分别与交流微型水泵、盛放溶液器皿相连，在排水口附近的胶管中心部位打一个小孔并安上玻璃弯管，这样循环式抽气装置模型便制成了。使用时，根据解决问题的性质，盛放溶液器皿中可加入不同的溶液。如果实验目的是急速过滤，可选择加入水，并将图3-1-1a装置中的插口与小孔连接；如果实验目的是创造一个无氧的环境，可在盛放溶液的器皿中加入Na2 SO3，并将图3-1-1b装置中的插口与小孔连接；如果实验目的是吸收有毒物质，可选择在盛放溶液的器皿中加入能溶解有毒物质的溶剂，并将图3-1-1c装置中的插口与小孔连接。
图3-1-1 循环式抽气式模型
2.实物验证阶段
根据模型构建进行实物组装，组装过程中要严格按照设计模型时的要求完成。在用实物装置验证可行性的过程中，要特别关注装置的气密性、交流微型水泵的功率、插口与小孔的匹配度等问题。在实物验证的过程中，可能需要对装置进行多次改进和调试，最终才能达到高效解决问题的效果。
模型与建模是生物学学科核心素养落地的重要方式之一，培养学生利用模型与建模思维解决实验教学中存在的实际问题时，教师要善于引导学生收集和处理解决问题的途径、方式和信息。学生只有对建模原理真正理解了、对建模环节真正掌握了，才能在遇到实际问题时，主动尝试着从建模思维的角度，运用所学知识和方法寻求解决问题的策略。