渗透质疑和反思，培育学生批判性思维能力
批判性思维作为一个技能的概念可追溯到杜威的“反省性思维”，即认为其是“能动、持续和细致地思考任何信念或被假定的知识形式，洞悉支持它的理由以及它所进一步指向的结论”。批判性思维是一种合理性、反思性思维，理性是其精神特质，反思是其固有属性，同时也是其养成的实现路径。在模型与建模教学中，沿着质疑和反思的思维主线，用讨论及批判性的分析去重塑课堂。这种借助可视化建模的能动过程，可以帮助学生实现对知识的扩充、对认知的建构、对体系的概括。渗透质疑和反思的建模式实验教学，蕴含着促使学生超越意义、知识、社会关系及价值的意图，促使学生运用已有的经验和体悟对实验内容进行批判性的讨论和转换，培育其能动审辨的思维作用。
例如，在新教材必修一“细胞不能无限长大实验”的解释模型中，教材是这样陈述的：“现有3个大小不同的细胞模型，如图3-1-2所示，计算每个细胞的表面积与体积的比值”。
图3-1-2 新教材“细胞不能无限长大实验”的解释模型
在“细胞为什么不能无限长大实验”的模型解释过程中，学生根据相关细胞知识，提出了心中的质疑。
第一，基于实验开展应遵循真实、科学的原则，为什么不用细胞直接开展实验？
第二，尽管生物界细胞的形态多种多样，但在学生们的感官认知中，普遍认为“球状或椭球状的细胞才是最常见的”，而教材为何却用立方体去构建细胞模型呢？
基于以上两点质疑，学生在教师的指导下，借助已学的数学知识和生活经验，尝试通过模型构建和实物验证来检验质疑的科学性。
1.模型构建阶段
第一步，根据普遍认同，通常情况下，动物细胞为球体，构建如图3-1-3所示的3个模型。
第二步，根据球的表面积、体积公式，分别计算出表面积、体积（当d＝2 mm时，表面积与体积之比为3∶1；当d＝4mm时，表面积与体积之比为3∶2；当d＝8mm时，表面积与体积之比为3∶4）。
图3-1-3 重新构建“细胞为什么不能无限长大实验”的解释模型
2.实物验证阶段
宰杀一只正在下蛋的母鸡，取其体内的卵（如图3-1-4所示，将卵假设为一个标准的“球体”模型）进行实验。将不同大小的鸡卵煮熟，待其硬化后，分别测量出各自的直径，然后根据球体表面积和体积的公式，计算出表面积和体积的关系。将鸡卵细胞构建成“球体”模型，更能近距离地让学生通过观察和测量，明白表面积和体积的关系确实是限制细胞不能无限长大的原因之一。
图3-1-4 大小各异的鸡卵
实验教学过程中，在学生对教学内容产生质疑时，教师一方面要摒弃教材就是金科玉律的观念；另一方面也要放下自己的权威，以科学的态度给予学生合理的建议，把权威转换成一种解放实践，为学生的批判提供条件，如帮助学生分析教材的局限性，了解来自不同知识背景的差异，引导学生去认识、分析、重构，使其逐渐获取唯物主义批判性思维能力。