信息技術(shù)賦能：生物核心素養(yǎng)之模型構(gòu)建的創(chuàng)新實踐一、引言1.1研究背景在當(dāng)今數(shù)字化時代，信息技術(shù)的迅猛發(fā)展正以前所未有的速度改變著社會的各個領(lǐng)域，教育領(lǐng)域也深受其影響。從《以信息技術(shù)助力教育高質(zhì)量發(fā)展》中可以知道，信息技術(shù)為教育高質(zhì)量發(fā)展注入強大動力，數(shù)字教育蓬勃發(fā)展，為學(xué)習(xí)者帶來切切實實的獲得感，推進教育數(shù)字化也為教育均衡發(fā)展提供了有力支撐。信息技術(shù)使教育資源的獲取更加便捷，打破了時間和空間的限制，讓優(yōu)質(zhì)教育資源能夠惠及更廣泛的學(xué)生群體。在線課程、虛擬實驗室、教育類APP等信息技術(shù)工具的涌現(xiàn)，極大地豐富了教學(xué)手段和學(xué)習(xí)方式，為學(xué)生提供了更加多樣化、個性化的學(xué)習(xí)體驗，推動教育向著更加高效、公平、個性化的方向發(fā)展。生物學(xué)作為一門研究生命現(xiàn)象和生命活動規(guī)律的科學(xué)，在培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)、創(chuàng)新能力和實踐能力方面具有不可替代的作用?！渡飳W(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)與理解》強調(diào)，生物學(xué)核心素養(yǎng)旨在更新生命觀念，培養(yǎng)理性思維，進行科學(xué)探究，承擔(dān)社會責(zé)任，對學(xué)生的終身發(fā)展和社會發(fā)展具有重要意義。隨著教育改革的不斷深入，培養(yǎng)學(xué)生的生物學(xué)核心素養(yǎng)已成為生物學(xué)教育的重要目標(biāo)。它不僅關(guān)系到學(xué)生對生物學(xué)知識的掌握和應(yīng)用，更關(guān)乎學(xué)生科學(xué)思維、創(chuàng)新能力以及社會責(zé)任感的形成，是學(xué)生適應(yīng)未來社會發(fā)展的必備素養(yǎng)。模型構(gòu)建作為一種重要的科學(xué)研究方法和學(xué)習(xí)策略，在生物學(xué)教學(xué)中具有獨特的價值。依據(jù)《淺析制作生物模型對學(xué)生核心素養(yǎng)培養(yǎng)的促進作用》的觀點，模型可以將抽象的生物學(xué)知識直觀化、具體化，幫助學(xué)生更好地理解和掌握生物學(xué)概念、原理和規(guī)律，構(gòu)建系統(tǒng)的知識體系。通過模型構(gòu)建活動，學(xué)生能夠鍛煉邏輯思維、創(chuàng)新思維和實踐能力，培養(yǎng)科學(xué)探究精神和團隊合作意識，從而有效提升生物學(xué)核心素養(yǎng)。例如在學(xué)習(xí)細胞結(jié)構(gòu)時，構(gòu)建細胞結(jié)構(gòu)模型能讓學(xué)生更清晰地認(rèn)識細胞各部分的組成和功能；在研究生態(tài)系統(tǒng)時，構(gòu)建生態(tài)系統(tǒng)能量流動模型有助于學(xué)生理解能量在生態(tài)系統(tǒng)中的傳遞規(guī)律。信息技術(shù)的發(fā)展為模型構(gòu)建教學(xué)提供了新的契機和手段。借助多媒體軟件、3D建模技術(shù)、虛擬現(xiàn)實（VR）和增強現(xiàn)實（AR）等信息技術(shù)，教師可以更加生動形象地展示模型構(gòu)建的過程和結(jié)果，為學(xué)生提供更加豐富的學(xué)習(xí)資源和更加真實的學(xué)習(xí)情境，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和參與度，提高模型構(gòu)建教學(xué)的效果和質(zhì)量。因此，在信息技術(shù)視域下研究發(fā)展學(xué)生生物學(xué)核心素養(yǎng)之模型構(gòu)建具有重要的理論和實踐意義。1.2研究目的與意義本研究旨在深入探索在信息技術(shù)視域下，通過模型構(gòu)建教學(xué)發(fā)展學(xué)生生物學(xué)核心素養(yǎng)的有效途徑和方法，具體目的如下：其一，探究信息技術(shù)與生物模型構(gòu)建教學(xué)的深度融合方式，借助多媒體軟件、3D建模技術(shù)、虛擬現(xiàn)實（VR）和增強現(xiàn)實（AR）等信息技術(shù)，豐富模型構(gòu)建的形式和內(nèi)容，為學(xué)生提供更加直觀、生動的學(xué)習(xí)體驗，從而激發(fā)學(xué)生對模型構(gòu)建的興趣和積極性。其二，通過實踐研究，分析模型構(gòu)建教學(xué)對學(xué)生生物學(xué)核心素養(yǎng)各維度，即生命觀念、理性思維、科學(xué)探究和社會責(zé)任的具體影響，明確模型構(gòu)建在培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)方面的獨特作用和價值，為教學(xué)實踐提供有力的實證依據(jù)。其三，總結(jié)在信息技術(shù)支持下開展模型構(gòu)建教學(xué)的成功經(jīng)驗和存在的問題，提出具有針對性和可操作性的教學(xué)策略和建議，為廣大生物教師在教學(xué)中更好地應(yīng)用模型構(gòu)建教學(xué)方法，提升學(xué)生生物學(xué)核心素養(yǎng)提供有益的參考和指導(dǎo)。本研究具有重要的理論與實踐意義。在理論層面，豐富了信息技術(shù)與生物教學(xué)整合以及生物學(xué)核心素養(yǎng)培養(yǎng)的理論研究。深入探討信息技術(shù)如何助力模型構(gòu)建教學(xué)，為教育技術(shù)在生物學(xué)科教學(xué)中的應(yīng)用提供新的視角和理論支撐，進一步完善生物學(xué)教學(xué)中模型構(gòu)建理論體系，深化對生物學(xué)核心素養(yǎng)形成機制和培養(yǎng)路徑的認(rèn)識。在實踐方面，為生物教學(xué)實踐提供切實可行的指導(dǎo)。幫助教師掌握信息技術(shù)環(huán)境下模型構(gòu)建教學(xué)的方法和策略，提高教學(xué)質(zhì)量和效率，優(yōu)化教學(xué)過程。為教師提供具體的教學(xué)案例和操作指南，使教師能夠更好地將模型構(gòu)建教學(xué)融入日常教學(xué)中，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動性。同時，有助于學(xué)生更好地理解和掌握生物學(xué)知識，提升生物學(xué)核心素養(yǎng)，促進學(xué)生的全面發(fā)展。通過模型構(gòu)建活動，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維、實踐能力和團隊合作精神，使學(xué)生能夠更好地適應(yīng)未來社會的發(fā)展需求，也為教育部門制定相關(guān)教育政策和課程改革提供參考依據(jù)，推動生物教育的改革與發(fā)展。1.3研究方法與創(chuàng)新點本研究采用多種研究方法，確保研究的全面性和深入性。文獻研究法是本研究的基礎(chǔ)。通過廣泛查閱國內(nèi)外相關(guān)文獻，如學(xué)術(shù)期刊論文、學(xué)位論文、研究報告等，梳理信息技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用、生物學(xué)核心素養(yǎng)的培養(yǎng)以及模型構(gòu)建教學(xué)的相關(guān)理論和實踐成果，了解已有研究的現(xiàn)狀和不足，為本研究提供堅實的理論基礎(chǔ)和研究思路。在梳理過程中發(fā)現(xiàn)，雖然已有不少關(guān)于信息技術(shù)與生物教學(xué)結(jié)合的研究，但對于如何在信息技術(shù)支持下通過模型構(gòu)建有效提升學(xué)生生物學(xué)核心素養(yǎng)的研究仍存在一定的空白和薄弱環(huán)節(jié)，這為本研究指明了方向。案例分析法在本研究中也具有重要作用。收集和分析多個不同類型、不同層次的教學(xué)案例，包括教師在課堂教學(xué)中運用信息技術(shù)進行模型構(gòu)建教學(xué)的實際案例，以及學(xué)生在模型構(gòu)建活動中的表現(xiàn)和成果案例。通過對這些案例的深入剖析，總結(jié)成功經(jīng)驗和存在的問題，探討信息技術(shù)視域下模型構(gòu)建教學(xué)的有效策略和方法。例如，分析某個教師利用3D建模軟件引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建細胞結(jié)構(gòu)模型的案例，觀察學(xué)生在構(gòu)建過程中的參與度、理解程度以及遇到的困難，從中總結(jié)出如何更好地利用3D建模軟件促進學(xué)生對細胞結(jié)構(gòu)知識的理解和掌握，以及如何培養(yǎng)學(xué)生的空間思維能力和創(chuàng)新能力等經(jīng)驗。實證研究法是本研究的關(guān)鍵方法之一。選取一定數(shù)量的學(xué)生作為研究對象，將他們分為實驗組和對照組，實驗組采用信息技術(shù)支持下的模型構(gòu)建教學(xué)方法，對照組采用傳統(tǒng)教學(xué)方法。在教學(xué)過程中，通過課堂觀察、問卷調(diào)查、測試等方式收集數(shù)據(jù)，對比分析兩組學(xué)生在生物學(xué)核心素養(yǎng)各維度上的發(fā)展情況，以驗證信息技術(shù)視域下模型構(gòu)建教學(xué)對學(xué)生生物學(xué)核心素養(yǎng)提升的有效性。例如，通過設(shè)計專門的生物學(xué)核心素養(yǎng)測試題，在教學(xué)前后分別對實驗組和對照組學(xué)生進行測試，對比分析兩組學(xué)生的成績變化，以量化的方式評估模型構(gòu)建教學(xué)對學(xué)生知識掌握和應(yīng)用能力的影響；通過問卷調(diào)查了解學(xué)生對模型構(gòu)建教學(xué)的興趣、參與度以及在學(xué)習(xí)過程中的收獲和體會，從學(xué)生的主觀感受角度評估教學(xué)效果。本研究的創(chuàng)新點主要體現(xiàn)在以下兩個方面。一是多維度案例分析，不僅關(guān)注教學(xué)過程中教師的教學(xué)行為和方法，還深入分析學(xué)生在模型構(gòu)建活動中的思維過程、合作能力以及情感態(tài)度等多個維度的表現(xiàn)。通過對這些多維度數(shù)據(jù)的綜合分析，更全面、深入地了解信息技術(shù)視域下模型構(gòu)建教學(xué)對學(xué)生生物學(xué)核心素養(yǎng)的影響機制，為教學(xué)改進提供更具針對性的建議。二是跨學(xué)科融合創(chuàng)新，將信息技術(shù)與生物學(xué)教學(xué)深度融合的同時，注重跨學(xué)科知識和方法的應(yīng)用。在模型構(gòu)建教學(xué)中，引導(dǎo)學(xué)生運用數(shù)學(xué)、物理、計算機科學(xué)等學(xué)科的知識和方法，豐富模型構(gòu)建的手段和思路，培養(yǎng)學(xué)生的跨學(xué)科思維能力和綜合運用知識解決問題的能力。比如在構(gòu)建生態(tài)系統(tǒng)能量流動模型時，引導(dǎo)學(xué)生運用數(shù)學(xué)中的函數(shù)關(guān)系來描述能量在不同營養(yǎng)級之間的傳遞規(guī)律，運用計算機編程知識開發(fā)模擬生態(tài)系統(tǒng)能量流動的小程序，使學(xué)生在學(xué)習(xí)生物學(xué)知識的同時，提高跨學(xué)科素養(yǎng)。二、理論基礎(chǔ)2.1信息技術(shù)相關(guān)理論信息技術(shù)，從狹義層面理解，常被視作計算機技術(shù)與通信技術(shù)的融合體，涵蓋計算機技術(shù)、通信技術(shù)以及控制技術(shù)；廣義上而言，是指實現(xiàn)信息獲取、傳遞、加工、再生以及使用等功能的技術(shù)。在本研究中，信息技術(shù)主要聚焦于計算機多媒體技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的有機結(jié)合。它以數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化和多媒體化為顯著特征，給現(xiàn)代教學(xué)帶來了新的生機與活力，為教育教學(xué)活動提供了豐富的資源和多樣化的手段。在教育領(lǐng)域，信息技術(shù)的應(yīng)用理論眾多，多媒體學(xué)習(xí)理論便是其中的重要代表。美國當(dāng)代教育心理學(xué)家、認(rèn)知心理學(xué)家理查德?E?邁耶在其著作《多媒體學(xué)習(xí)》中提出并通過大量心理實驗驗證了多媒體學(xué)習(xí)認(rèn)知理論。該理論認(rèn)為，按照人的心理工作方式設(shè)計的多媒體信息比未依此設(shè)計的多媒體信息更易產(chǎn)生有意義學(xué)習(xí)。其基于三個重要假設(shè)：一是雙通道假設(shè)，即人們進行認(rèn)知加工時對視覺表征和聽覺表征的材料分別擁有相應(yīng)的信息加工通道，例如在生物教學(xué)中，學(xué)生既可以通過觀看細胞結(jié)構(gòu)的動畫（視覺通道）來了解細胞的形態(tài)和組成，也能通過教師對細胞功能的講解（聽覺通道）來深化對細胞的認(rèn)識；二是容量有限假設(shè)，強調(diào)人們進行認(rèn)知加工時需消耗認(rèn)知資源，且每個信息加工通道一次加工的信息數(shù)量有限，這就要求在教學(xué)中合理安排信息呈現(xiàn)的量和節(jié)奏，避免學(xué)生因信息過載而無法有效吸收；三是主動加工假設(shè)，指人們?yōu)榱藢Τ尸F(xiàn)的材料與自身經(jīng)驗建立起一致的心理表征，會主動參與認(rèn)知加工，這體現(xiàn)為形成注意、組織新進入的信息以及將新信息與其他知識整合的過程，如學(xué)生在學(xué)習(xí)遺傳定律時，會主動將課堂上教師講授的知識與自己已有的生活中生物遺傳現(xiàn)象的經(jīng)驗相結(jié)合。依據(jù)多媒體學(xué)習(xí)認(rèn)知理論，人類進行多媒體學(xué)習(xí)時，以語詞和畫面呈現(xiàn)的多媒體材料，分別通過聽覺通道和視覺通道進入感覺記憶中心，隨后經(jīng)過一系列的認(rèn)知加工過程，最終實現(xiàn)知識的理解和建構(gòu)。在生物教學(xué)中，運用多媒體學(xué)習(xí)理論能夠為學(xué)生提供更加豐富、直觀的學(xué)習(xí)體驗。比如在講解光合作用的過程時，通過動畫展示光反應(yīng)和暗反應(yīng)中物質(zhì)和能量的變化，同時配合教師的講解，學(xué)生可以從視覺和聽覺兩個通道獲取信息，更高效地理解光合作用這一抽象的生理過程，從而提升學(xué)習(xí)效果，促進對生物學(xué)知識的理解和掌握。2.2生物學(xué)核心素養(yǎng)內(nèi)涵生物學(xué)核心素養(yǎng)是學(xué)生在生物學(xué)課程學(xué)習(xí)過程中逐漸發(fā)展起來的，是在解決真實情境中的實際問題時所表現(xiàn)出來的價值觀念、必備品格和關(guān)鍵能力，它主要包括生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究和社會責(zé)任四個維度，這四個維度相互關(guān)聯(lián)、相互影響，共同構(gòu)成了一個有機的整體。生命觀念是指對觀察到的生命現(xiàn)象及相互關(guān)系或特性進行解釋后的抽象，是人們經(jīng)過實證后的觀點，是能夠理解或解釋生物學(xué)相關(guān)事件和現(xiàn)象的意識、觀念和思想方法。它涵蓋了物質(zhì)與能量觀、結(jié)構(gòu)與功能觀、穩(wěn)態(tài)與平衡觀、進化與適應(yīng)觀等多個方面。物質(zhì)與能量觀強調(diào)生命活動離不開物質(zhì)和能量的支撐，物質(zhì)是能量的載體，能量是生命活動的動力，如細胞呼吸過程中，葡萄糖等物質(zhì)被氧化分解，釋放出能量，為細胞的各項生命活動提供動力；結(jié)構(gòu)與功能觀認(rèn)為生物體的結(jié)構(gòu)與功能是相適應(yīng)的，特定的結(jié)構(gòu)決定了相應(yīng)的功能，例如，紅細胞呈兩面凹的圓餅狀，這種結(jié)構(gòu)使其具有較大的表面積，有利于運輸氧氣；穩(wěn)態(tài)與平衡觀關(guān)注生物體通過調(diào)節(jié)機制維持內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定以及生態(tài)系統(tǒng)的平衡，像人體通過神經(jīng)-體液-免疫調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)維持內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)態(tài)，生態(tài)系統(tǒng)通過負反饋調(diào)節(jié)維持自身的相對穩(wěn)定；進化與適應(yīng)觀體現(xiàn)了生物在進化過程中逐漸適應(yīng)環(huán)境的過程，生物的適應(yīng)性特征是長期自然選擇的結(jié)果，如北極熊白色的皮毛和厚厚的脂肪層，是其適應(yīng)北極寒冷環(huán)境的表現(xiàn)。生命觀念是生物學(xué)核心素養(yǎng)的基礎(chǔ)，它為學(xué)生理解生物學(xué)知識提供了框架和方向，幫助學(xué)生從整體上把握生命現(xiàn)象和規(guī)律?？茖W(xué)思維是指尊重事實和證據(jù)，崇尚嚴(yán)謹(jǐn)和務(wù)實的求知態(tài)度，運用科學(xué)的思維方法認(rèn)識事物、解決實際問題的思維習(xí)慣和能力。它包括歸納與概括、演繹與推理、模型與建模、批判性思維、創(chuàng)造性思維等。歸納與概括是從一系列具體事實中概括出一般原理的思維方法，例如，通過對多種細胞結(jié)構(gòu)和功能的觀察和分析，歸納出細胞是生物體結(jié)構(gòu)和功能的基本單位這一概念；演繹與推理是從一般原理推出個別結(jié)論的思維過程，在遺傳學(xué)中，根據(jù)孟德爾遺傳定律推斷親子代的遺傳性狀；模型與建模是人們?yōu)榱四撤N特定目的而對認(rèn)識對象所作的一種簡化的概括性的描述，通過構(gòu)建模型可以將抽象的生物學(xué)知識直觀化、具體化，如構(gòu)建DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型幫助學(xué)生理解DNA的分子結(jié)構(gòu)；批判性思維要求學(xué)生對所學(xué)知識進行質(zhì)疑和反思，不盲目接受既有觀點，能夠獨立思考，判斷信息的準(zhǔn)確性和可靠性；創(chuàng)造性思維則鼓勵學(xué)生突破常規(guī)思維，提出新穎獨特的見解和解決方案，如在生物實驗設(shè)計中，學(xué)生創(chuàng)新性地改進實驗方法以獲得更準(zhǔn)確的實驗結(jié)果。科學(xué)思維貫穿于生物學(xué)學(xué)習(xí)和研究的始終，是學(xué)生深入理解生物學(xué)知識、解決生物學(xué)問題的重要工具。科學(xué)探究是指能夠發(fā)現(xiàn)現(xiàn)實世界中的生物學(xué)問題，針對特定的生物學(xué)現(xiàn)象，進行觀察、提問、實驗設(shè)計、方案實施以及結(jié)果的交流與討論的能力。科學(xué)探究能力的培養(yǎng)對于學(xué)生掌握科學(xué)研究方法、提高實踐能力和創(chuàng)新精神具有重要意義。在探究過程中，學(xué)生需要學(xué)會提出有價值的問題，如在研究植物向光性的實驗中，提出“植物為什么會向光生長？”這樣的問題；設(shè)計合理的實驗方案，控制實驗變量，設(shè)置對照實驗，以確保實驗結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性；收集和分析實驗數(shù)據(jù)，運用統(tǒng)計學(xué)方法對數(shù)據(jù)進行處理，從而得出科學(xué)的結(jié)論；最后，學(xué)生還需要能夠與他人進行有效的交流與合作，分享自己的研究成果，傾聽他人的意見和建議，共同探討生物學(xué)問題?？茖W(xué)探究是培養(yǎng)學(xué)生實踐能力和創(chuàng)新精神的重要途徑，通過親身參與探究活動，學(xué)生能夠體驗科學(xué)研究的過程，培養(yǎng)科學(xué)精神和科學(xué)態(tài)度。社會責(zé)任是指基于生物學(xué)的認(rèn)識，參與個人與社會事務(wù)的討論，作出理性解釋和判斷，嘗試解決生產(chǎn)生活中的生物學(xué)問題的擔(dān)當(dāng)和能力。它要求學(xué)生關(guān)注生物學(xué)相關(guān)的社會議題，如環(huán)境保護、食品安全、生物技術(shù)倫理等，能夠運用所學(xué)的生物學(xué)知識，對這些議題進行分析和思考，形成正確的價值觀和社會責(zé)任感。在環(huán)境保護方面，學(xué)生應(yīng)認(rèn)識到生物多樣性的重要性，積極參與保護生物多樣性的活動，倡導(dǎo)綠色生活方式；在食品安全問題上，學(xué)生能夠運用生物學(xué)知識辨別食品的安全性，宣傳食品安全知識，提高公眾的食品安全意識；對于生物技術(shù)倫理問題，如克隆技術(shù)、基因編輯技術(shù)等，學(xué)生能夠從生物學(xué)和倫理學(xué)的角度進行思考，發(fā)表自己的見解，促進生物技術(shù)的合理發(fā)展和應(yīng)用。社會責(zé)任的培養(yǎng)有助于學(xué)生將生物學(xué)知識與社會實際相結(jié)合，成為具有社會責(zé)任感和擔(dān)當(dāng)?shù)墓瘛Ｉ^念、科學(xué)思維、科學(xué)探究和社會責(zé)任這四個維度相互關(guān)聯(lián)、相互促進。生命觀念為科學(xué)思維、科學(xué)探究和社會責(zé)任提供了理論基礎(chǔ)和價值導(dǎo)向，引導(dǎo)學(xué)生運用科學(xué)的思維方法和探究手段去理解生命現(xiàn)象和解決生物學(xué)問題，并在這個過程中形成正確的社會責(zé)任意識；科學(xué)思維是生命觀念形成的重要支撐，也是科學(xué)探究和解決社會責(zé)任問題的關(guān)鍵能力，它幫助學(xué)生對生命現(xiàn)象進行深入分析和思考，提高探究的效率和質(zhì)量；科學(xué)探究是培養(yǎng)學(xué)生生命觀念、科學(xué)思維和社會責(zé)任的重要途徑，通過探究活動，學(xué)生能夠親身體驗科學(xué)研究的過程，加深對生命觀念的理解，鍛煉科學(xué)思維能力，增強社會責(zé)任感；社會責(zé)任則是生命觀念、科學(xué)思維和科學(xué)探究的最終落腳點，它要求學(xué)生將所學(xué)的生物學(xué)知識應(yīng)用于社會實際，為解決社會問題貢獻自己的力量，同時也在實踐中進一步深化對生命觀念的認(rèn)識，提升科學(xué)思維和科學(xué)探究能力。2.3模型構(gòu)建理論模型是人們?yōu)榱四撤N特定目的而對認(rèn)識對象所作的一種簡化的概括性描述，這種描述可以是定性的，也可以是定量的；有的借助于具體的實物或其他形象化的手段，有的則通過抽象的形式來表達。在生物學(xué)教學(xué)中，模型構(gòu)建是一種重要的教學(xué)方法和學(xué)習(xí)策略，它有助于學(xué)生更好地理解生物學(xué)知識，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和探究能力。常見的模型類型主要包括物理模型、概念模型和數(shù)學(xué)模型，它們在生物學(xué)教學(xué)中各自發(fā)揮著獨特的作用，具有不同的構(gòu)建理論和方法。物理模型是以實物或圖畫形式直觀地表達認(rèn)識對象的特征，其最顯著的特點是形象直觀。在生物學(xué)教學(xué)中，物理模型的構(gòu)建可以幫助學(xué)生將抽象的生物學(xué)知識具體化、形象化，從而更好地理解和掌握知識。例如沃森和克里克構(gòu)建的DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，就是一個經(jīng)典的物理模型。在教學(xué)過程中，教師可以引導(dǎo)學(xué)生自己動手構(gòu)建DNA分子模型，通過使用不同顏色的材料代表不同的堿基、磷酸和脫氧核糖，讓學(xué)生直觀地感受DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)、堿基互補配對原則以及DNA分子的多樣性和特異性。又如在學(xué)習(xí)細胞結(jié)構(gòu)時，學(xué)生可以用不同的材料制作細胞結(jié)構(gòu)模型，如用乒乓球代表細胞核，用塑料袋代表細胞膜，用不同顏色的橡皮泥代表各種細胞器等，這樣可以讓學(xué)生更加清晰地了解細胞各部分的形態(tài)和結(jié)構(gòu)，以及它們之間的相互關(guān)系。構(gòu)建物理模型的前提是以客觀事實為依據(jù)，刪繁就簡，去偽存真。在構(gòu)建物理模型前，學(xué)生需要通過觀察、統(tǒng)計、實驗、查閱研究史料等方法掌握模型對象的特征，尋找合適的模型展示方式，選擇恰當(dāng)?shù)哪Ｐ蜆?gòu)建材料。在構(gòu)建過程中，遵循先大后小、先簡后繁的原則，由表及里、先框架后細節(jié)進行逐步建構(gòu)。初步建構(gòu)完模型后，還需要進一步審查模型的科學(xué)性和美觀性，并在此基礎(chǔ)上進行進一步修改完善，從而力求客觀真實反映認(rèn)識對象的特征。通過物理模型教學(xué)，不僅有利于加深學(xué)生對所學(xué)知識的記憶、理解，而且也能引導(dǎo)學(xué)生進行發(fā)散思維，提高學(xué)生的探究能力，學(xué)會科學(xué)研究的基本方法，還能夠提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，培養(yǎng)科學(xué)精神與價值觀。概念模型是指以文字表述來抽象概括出事物本質(zhì)特征的模型，它通常是通過分析大量的具體事例，從中歸納出共同的屬性和特征，并用文字、符號等形式來表達這些屬性和特征之間的關(guān)系。在生物學(xué)教學(xué)中，概念模型可以幫助學(xué)生梳理知識體系，理解生物學(xué)概念之間的內(nèi)在聯(lián)系，從而更好地掌握生物學(xué)知識。例如，在學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能時，學(xué)生可以構(gòu)建生態(tài)系統(tǒng)的概念模型，用文字和箭頭表示生態(tài)系統(tǒng)的組成成分（生產(chǎn)者、消費者、分解者和非生物的物質(zhì)和能量）之間的關(guān)系，以及生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)循環(huán)、能量流動和信息傳遞的過程。又如在學(xué)習(xí)遺傳規(guī)律時，學(xué)生可以構(gòu)建遺傳概念模型，將基因、性狀、等位基因、非等位基因、雜交、自交、測交等概念用文字和圖表的形式聯(lián)系起來，從而更好地理解遺傳現(xiàn)象和遺傳規(guī)律。構(gòu)建概念模型的過程需要學(xué)生對所學(xué)知識進行深入的思考和分析，挖掘知識之間的內(nèi)在邏輯關(guān)系。教師可以引導(dǎo)學(xué)生通過繪制概念圖、流程圖等方式來構(gòu)建概念模型。在構(gòu)建概念圖時，學(xué)生首先要確定核心概念，然后圍繞核心概念展開，將與之相關(guān)的其他概念按照一定的邏輯關(guān)系連接起來，并用線條和箭頭表示概念之間的關(guān)系。通過構(gòu)建概念模型，學(xué)生能夠?qū)⒘闵⒌闹R系統(tǒng)化、結(jié)構(gòu)化，提高對知識的理解和記憶能力，同時也有助于培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力和歸納總結(jié)能力。數(shù)學(xué)模型是指用來描述一個系統(tǒng)或它的性質(zhì)的數(shù)學(xué)形式，是聯(lián)系實際問題與數(shù)學(xué)的橋梁，具有解釋、判斷、預(yù)測等重要功能。在生物學(xué)教學(xué)中，數(shù)學(xué)模型可以幫助學(xué)生用數(shù)學(xué)的方法和思維來研究生物學(xué)問題，揭示生物學(xué)現(xiàn)象背后的規(guī)律。例如，在研究種群數(shù)量的增長時，學(xué)生可以構(gòu)建種群增長的數(shù)學(xué)模型。通過觀察和實驗，發(fā)現(xiàn)某種細菌在營養(yǎng)空間均充裕的情況下，每20分鐘分裂繁殖一代，學(xué)生可以推測復(fù)制n代后細菌的數(shù)量N=2n，這就是一個數(shù)學(xué)公式模型。根據(jù)這個數(shù)學(xué)模型，學(xué)生可以推測在一定時間后細菌的數(shù)量。同時，學(xué)生還可以根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪制種群增長的“J”型曲線，這是一種坐標(biāo)曲線模型，它更加直觀地展示了種群數(shù)量隨時間的變化趨勢。此外，在研究生態(tài)系統(tǒng)的能量流動時，也可以用數(shù)學(xué)模型來描述能量在不同營養(yǎng)級之間的傳遞效率和傳遞規(guī)律。構(gòu)建數(shù)學(xué)模型的一般步驟包括：觀察研究對象，提出問題；提出合理的假設(shè)；根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)形式對事物的性質(zhì)進行表達；通過進一步實驗或觀察等，對模型進行檢驗或修正。在生物學(xué)教學(xué)中，教師可以引導(dǎo)學(xué)生從生物學(xué)現(xiàn)象中提煉數(shù)學(xué)本質(zhì)，構(gòu)建數(shù)學(xué)模型，再用模型解決實際生物學(xué)問題，從而培養(yǎng)學(xué)生運用數(shù)學(xué)知識解決生物學(xué)問題的能力，以及科學(xué)思維和創(chuàng)新能力。物理模型、概念模型和數(shù)學(xué)模型在生物學(xué)教學(xué)中相互關(guān)聯(lián)、相互補充。物理模型為概念模型和數(shù)學(xué)模型的構(gòu)建提供了直觀的感性認(rèn)識基礎(chǔ)，幫助學(xué)生更好地理解抽象的概念和數(shù)學(xué)關(guān)系；概念模型則對物理模型和數(shù)學(xué)模型所表達的內(nèi)容進行了歸納和總結(jié)，使知識更加系統(tǒng)化、條理化；數(shù)學(xué)模型則為物理模型和概念模型提供了量化的分析方法，使對生物學(xué)現(xiàn)象的研究更加精確和深入。在教學(xué)過程中，教師應(yīng)根據(jù)教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生的實際情況，靈活運用不同類型的模型，引導(dǎo)學(xué)生通過模型構(gòu)建來學(xué)習(xí)生物學(xué)知識，提升生物學(xué)核心素養(yǎng)。2.4三者關(guān)聯(lián)分析信息技術(shù)為模型構(gòu)建提供了豐富多樣的工具和資源，極大地拓展了模型構(gòu)建的形式和內(nèi)容，為模型構(gòu)建教學(xué)帶來了新的活力和機遇。借助多媒體軟件，教師可以制作生動形象的動畫模型、視頻模型，將抽象的生物學(xué)知識以動態(tài)、直觀的形式呈現(xiàn)給學(xué)生。在講解細胞呼吸的過程時，利用多媒體軟件制作的動畫可以清晰地展示葡萄糖在細胞內(nèi)逐步分解、釋放能量的過程，以及有氧呼吸和無氧呼吸的區(qū)別，幫助學(xué)生更好地理解這一復(fù)雜的生理過程。3D建模技術(shù)則能夠創(chuàng)建高度逼真的三維模型，讓學(xué)生從不同角度觀察和分析模型，增強學(xué)生對模型結(jié)構(gòu)和功能的認(rèn)識。例如在學(xué)習(xí)生物大分子的結(jié)構(gòu)時，使用3D建模技術(shù)構(gòu)建的蛋白質(zhì)、核酸等分子模型，學(xué)生可以通過旋轉(zhuǎn)、縮放等操作，深入了解分子的空間結(jié)構(gòu)和組成，培養(yǎng)學(xué)生的空間思維能力。虛擬現(xiàn)實（VR）和增強現(xiàn)實（AR）技術(shù)為模型構(gòu)建提供了沉浸式的學(xué)習(xí)體驗，使學(xué)生仿佛身臨其境般地參與到模型構(gòu)建和探究中。在研究生態(tài)系統(tǒng)時，利用VR技術(shù)創(chuàng)建虛擬的生態(tài)系統(tǒng)場景，學(xué)生可以在其中觀察生物之間的相互關(guān)系、物質(zhì)循環(huán)和能量流動，親身體驗生態(tài)系統(tǒng)的動態(tài)變化，從而更好地構(gòu)建生態(tài)系統(tǒng)模型，理解生態(tài)系統(tǒng)的原理和規(guī)律。網(wǎng)絡(luò)平臺還為學(xué)生提供了豐富的模型資源和交流空間，學(xué)生可以在網(wǎng)絡(luò)上搜索和參考各種優(yōu)秀的模型案例，拓寬視野，激發(fā)創(chuàng)新思維。同時，學(xué)生可以通過網(wǎng)絡(luò)平臺與教師、同學(xué)進行交流和討論，分享自己的模型構(gòu)建思路和成果，獲得更多的反饋和建議，促進模型構(gòu)建能力的提升。模型構(gòu)建在培養(yǎng)學(xué)生生物學(xué)核心素養(yǎng)方面發(fā)揮著不可替代的重要作用。通過構(gòu)建物理模型，學(xué)生能夠?qū)⒊橄蟮纳飳W(xué)知識轉(zhuǎn)化為具體的實物或圖像，直觀地感受和理解生物學(xué)概念和原理，從而形成正確的生命觀念。在構(gòu)建DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的過程中，學(xué)生能夠親身體驗DNA分子的結(jié)構(gòu)特點，理解遺傳信息的傳遞和表達機制，深刻體會物質(zhì)與能量觀、結(jié)構(gòu)與功能觀等生命觀念。概念模型的構(gòu)建有助于學(xué)生梳理知識體系，明確概念之間的邏輯關(guān)系，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力。在學(xué)習(xí)生物進化的內(nèi)容時，構(gòu)建生物進化的概念模型，將達爾文的自然選擇學(xué)說、現(xiàn)代生物進化理論等相關(guān)概念聯(lián)系起來，學(xué)生能夠更好地理解生物進化的過程和原因，運用歸納與概括、演繹與推理等科學(xué)思維方法分析生物進化現(xiàn)象，提高科學(xué)思維水平。數(shù)學(xué)模型的構(gòu)建則能讓學(xué)生運用數(shù)學(xué)方法和工具對生物學(xué)現(xiàn)象進行量化分析和預(yù)測，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力和創(chuàng)新思維。在研究種群數(shù)量的變化時，構(gòu)建種群增長的數(shù)學(xué)模型，學(xué)生可以通過對模型的分析和計算，預(yù)測種群數(shù)量的變化趨勢，探究影響種群數(shù)量的因素，從而培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力和創(chuàng)新思維。同時，在模型構(gòu)建過程中，學(xué)生需要自主探究、合作交流，這有助于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究精神和團隊合作意識，提高學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新能力，增強學(xué)生的社會責(zé)任意識。信息技術(shù)與模型構(gòu)建的融合，進一步促進了學(xué)生生物學(xué)核心素養(yǎng)的提升。在信息技術(shù)的支持下，學(xué)生可以更加便捷地獲取模型構(gòu)建所需的信息和資源，拓寬視野，激發(fā)創(chuàng)新思維。通過使用各種信息技術(shù)工具進行模型構(gòu)建，學(xué)生能夠提高自己的信息素養(yǎng)和技術(shù)應(yīng)用能力，培養(yǎng)適應(yīng)未來社會發(fā)展的關(guān)鍵能力。例如，學(xué)生可以利用計算機軟件進行數(shù)據(jù)分析和處理，為數(shù)學(xué)模型的構(gòu)建提供更準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持；利用網(wǎng)絡(luò)平臺進行合作學(xué)習(xí)和交流，共同完成復(fù)雜的模型構(gòu)建任務(wù)，培養(yǎng)團隊合作精神和溝通能力。同時，信息技術(shù)的直觀性和交互性能夠增強學(xué)生對模型的理解和應(yīng)用，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和參與度，使學(xué)生更加積極主動地參與到模型構(gòu)建和生物學(xué)學(xué)習(xí)中，從而更好地培養(yǎng)學(xué)生的生物學(xué)核心素養(yǎng)。三、信息技術(shù)視域下生物模型構(gòu)建教學(xué)現(xiàn)狀3.1調(diào)查設(shè)計與實施為全面深入地了解信息技術(shù)視域下生物模型構(gòu)建教學(xué)的現(xiàn)狀，本研究綜合運用問卷調(diào)查法和訪談法兩種研究方法，確保調(diào)查結(jié)果的全面性和準(zhǔn)確性。在問卷調(diào)查方面，問卷的設(shè)計遵循科學(xué)性、針對性和全面性的原則。問卷內(nèi)容涵蓋學(xué)生的基本信息、對信息技術(shù)的熟悉程度、在生物模型構(gòu)建學(xué)習(xí)中對信息技術(shù)的應(yīng)用情況、對生物模型構(gòu)建教學(xué)的態(tài)度和期望等多個維度。針對學(xué)生對信息技術(shù)的熟悉程度，設(shè)置了如“你是否熟練掌握常用的多媒體軟件（如PowerPoint、Photoshop等）”“你使用互聯(lián)網(wǎng)進行生物學(xué)習(xí)資料查詢的頻率如何”等問題；在生物模型構(gòu)建學(xué)習(xí)中對信息技術(shù)的應(yīng)用情況方面，設(shè)置了“在構(gòu)建生物模型時，你是否會借助信息技術(shù)工具（如3D建模軟件、動畫制作軟件等）”“你認(rèn)為信息技術(shù)對你理解生物模型的結(jié)構(gòu)和功能有多大幫助”等問題；關(guān)于對生物模型構(gòu)建教學(xué)的態(tài)度和期望，設(shè)置了“你對生物模型構(gòu)建教學(xué)的興趣如何”“你希望教師在生物模型構(gòu)建教學(xué)中更多地運用哪些信息技術(shù)手段”等問題。這些問題從不同角度出發(fā)，全面了解學(xué)生在信息技術(shù)視域下生物模型構(gòu)建學(xué)習(xí)的情況。問卷題型豐富多樣，包括單選題、多選題和簡答題。單選題和多選題便于統(tǒng)計和量化分析，能夠快速獲取學(xué)生在各方面的選擇傾向和大致情況；簡答題則留給學(xué)生自由表達的空間，讓他們可以詳細闡述自己的觀點、經(jīng)驗和建議，為研究提供更深入、更豐富的質(zhì)性資料。例如在“你在生物模型構(gòu)建過程中遇到的最大困難是什么”這一簡答題中，學(xué)生可以根據(jù)自己的實際經(jīng)歷，描述在模型構(gòu)建過程中遇到的技術(shù)難題、知識理解困難、團隊協(xié)作問題等，為深入分析教學(xué)現(xiàn)狀提供了寶貴的一手資料。在問卷發(fā)放與回收環(huán)節(jié)，本研究選取了[具體地區(qū)]的[X]所學(xué)校，涵蓋了不同層次和類型的學(xué)校，包括重點高中、普通高中以及職業(yè)高中等，以確保調(diào)查樣本具有廣泛的代表性。在每所學(xué)校中，隨機抽取不同年級、不同班級的學(xué)生作為調(diào)查對象，共發(fā)放問卷[X]份，回收有效問卷[X]份，有效回收率達到[X]%，保證了調(diào)查數(shù)據(jù)的可靠性和有效性。在訪談方面，訪談對象涵蓋了生物教師和學(xué)生。對于生物教師，訪談旨在了解他們在教學(xué)中運用信息技術(shù)進行生物模型構(gòu)建教學(xué)的實際情況、遇到的問題和挑戰(zhàn)以及對教學(xué)效果的評價等。例如詢問教師“在生物模型構(gòu)建教學(xué)中，你通常會運用哪些信息技術(shù)手段”“在運用信息技術(shù)過程中，你遇到的最大困難是什么”“你認(rèn)為信息技術(shù)對學(xué)生理解生物知識和提升核心素養(yǎng)有哪些幫助”等問題，從教師的教學(xué)實踐角度獲取信息。對于學(xué)生，訪談側(cè)重于了解他們在生物模型構(gòu)建學(xué)習(xí)中的體驗、對信息技術(shù)的需求以及對教學(xué)的建議等。如詢問學(xué)生“在構(gòu)建生物模型時，你覺得信息技術(shù)對你的幫助大嗎？主要體現(xiàn)在哪些方面”“你希望教師在教學(xué)中如何更好地運用信息技術(shù)來輔助生物模型構(gòu)建學(xué)習(xí)”“在使用信息技術(shù)進行生物模型構(gòu)建學(xué)習(xí)時，你遇到過哪些問題”等問題，從學(xué)生的學(xué)習(xí)感受和需求角度深入了解教學(xué)現(xiàn)狀。訪談過程采用半結(jié)構(gòu)化的方式，既確保了訪談內(nèi)容的針對性和系統(tǒng)性，又給予訪談對象一定的自由發(fā)揮空間，使訪談能夠更深入、更全面地獲取信息。訪談全程進行錄音記錄，并在訪談結(jié)束后及時整理成文字資料，以便后續(xù)深入分析。3.2現(xiàn)狀結(jié)果呈現(xiàn)通過對問卷調(diào)查數(shù)據(jù)的詳細統(tǒng)計分析以及訪談內(nèi)容的深入梳理，本研究清晰地呈現(xiàn)出信息技術(shù)視域下生物模型構(gòu)建教學(xué)的現(xiàn)狀，具體如下：在信息技術(shù)在生物模型構(gòu)建教學(xué)中的應(yīng)用方面，數(shù)據(jù)顯示，超過[X]%的學(xué)生表示在生物模型構(gòu)建學(xué)習(xí)中接觸過信息技術(shù)工具。其中，多媒體課件的使用最為廣泛，高達[X]%的學(xué)生經(jīng)常在課堂上通過教師展示的多媒體課件來學(xué)習(xí)生物模型知識。多媒體課件以其圖文并茂、聲色俱全的特點，為學(xué)生呈現(xiàn)了豐富的生物模型信息，能夠?qū)⒊橄蟮纳镏R直觀地展示出來，如在講解細胞結(jié)構(gòu)模型時，多媒體課件中的細胞結(jié)構(gòu)動畫和示意圖，使學(xué)生能夠更清晰地了解細胞各部分的形態(tài)和位置關(guān)系。然而，對于一些較為專業(yè)的信息技術(shù)工具，如3D建模軟件和動畫制作軟件，僅有[X]%和[X]%的學(xué)生能夠熟練運用。這表明在實際教學(xué)中，這些專業(yè)工具的應(yīng)用還不夠普及，可能是由于學(xué)生對其操作難度的畏難情緒，或者是教師在教學(xué)中對這些工具的引入和指導(dǎo)不足。在對生物模型構(gòu)建教學(xué)的態(tài)度上，約[X]%的學(xué)生表示對生物模型構(gòu)建教學(xué)感興趣，認(rèn)為模型構(gòu)建能夠幫助他們更好地理解生物知識，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)熱情。通過訪談了解到，學(xué)生對模型構(gòu)建感興趣的原因主要在于模型構(gòu)建過程具有較強的實踐性和創(chuàng)造性，能夠讓他們親身體驗知識的形成過程，如在構(gòu)建DNA分子模型時，學(xué)生通過動手組裝模型，深刻理解了DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)和堿基互補配對原則。然而，仍有[X]%的學(xué)生對生物模型構(gòu)建教學(xué)興趣一般或不感興趣，部分學(xué)生表示模型構(gòu)建過程較為復(fù)雜，需要花費較多的時間和精力，而且在考試中所占的比重相對較小，因此缺乏積極性。在學(xué)生生物學(xué)核心素養(yǎng)水平方面，通過對學(xué)生在生物課程中的考試成績、實驗操作表現(xiàn)以及課堂參與度等多方面的綜合評估，發(fā)現(xiàn)學(xué)生在生命觀念維度的表現(xiàn)相對較好，約[X]%的學(xué)生能夠運用生命觀念解釋常見的生物現(xiàn)象，如在解釋植物的光合作用時，能夠從物質(zhì)與能量觀的角度闡述光合作用過程中物質(zhì)和能量的轉(zhuǎn)化。在科學(xué)思維維度，約[X]%的學(xué)生能夠運用歸納與概括、演繹與推理等科學(xué)思維方法分析生物問題，但在批判性思維和創(chuàng)造性思維方面還有待提高，如在面對一些有爭議的生物學(xué)觀點時，部分學(xué)生缺乏獨立思考和質(zhì)疑的能力。在科學(xué)探究維度，僅有[X]%的學(xué)生能夠獨立完成簡單的生物探究實驗，大部分學(xué)生在實驗設(shè)計、數(shù)據(jù)處理和結(jié)果分析等方面存在不足。在一次探究植物向光性的實驗中，部分學(xué)生在設(shè)計實驗方案時，無法準(zhǔn)確控制實驗變量，導(dǎo)致實驗結(jié)果不準(zhǔn)確。在社會責(zé)任維度，約[X]%的學(xué)生對生物學(xué)相關(guān)的社會議題有一定的了解，但在將生物學(xué)知識應(yīng)用于解決實際問題方面，還存在較大的提升空間，如在討論環(huán)境保護問題時，學(xué)生雖然能夠認(rèn)識到生物多樣性的重要性，但在實際行動中，缺乏具體的環(huán)保措施和行動意識。在調(diào)查中也發(fā)現(xiàn)了一些問題。一方面，信息技術(shù)應(yīng)用的不均衡問題較為突出。不同學(xué)校、不同教師之間在信息技術(shù)應(yīng)用水平上存在較大差異。一些重點學(xué)校的教師能夠熟練運用多種信息技術(shù)工具進行教學(xué)，為學(xué)生提供豐富的學(xué)習(xí)資源和多樣化的學(xué)習(xí)體驗；而部分普通學(xué)校和職業(yè)高中的教師，由于教學(xué)設(shè)備不足或自身信息技術(shù)能力有限，在教學(xué)中對信息技術(shù)的應(yīng)用較少，仍以傳統(tǒng)的教學(xué)方式為主。這種不均衡導(dǎo)致學(xué)生在獲取信息技術(shù)支持下的生物模型構(gòu)建學(xué)習(xí)資源方面存在差異，影響了教學(xué)效果的公平性和一致性。另一方面，學(xué)生在信息技術(shù)與生物模型構(gòu)建學(xué)習(xí)的融合能力有待提高。雖然大部分學(xué)生接觸過信息技術(shù)工具，但在實際構(gòu)建生物模型時，很多學(xué)生無法將信息技術(shù)與模型構(gòu)建有機結(jié)合起來。一些學(xué)生只是簡單地利用信息技術(shù)查找資料，而不能運用信息技術(shù)工具對資料進行深入分析和處理，以輔助模型構(gòu)建。部分學(xué)生在使用3D建模軟件構(gòu)建生物模型時，雖然能夠掌握基本的操作方法，但在模型的設(shè)計和創(chuàng)新方面缺乏思路，無法充分發(fā)揮信息技術(shù)的優(yōu)勢。3.3問題原因剖析通過對調(diào)查結(jié)果的深入分析，發(fā)現(xiàn)信息技術(shù)視域下生物模型構(gòu)建教學(xué)存在的問題，主要源于教師、學(xué)生、資源和環(huán)境四個方面。教師方面，部分教師信息技術(shù)應(yīng)用能力不足是一個突出問題。隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，教學(xué)工具和手段不斷更新，對教師的信息技術(shù)素養(yǎng)提出了更高的要求。然而，一些教師由于缺乏系統(tǒng)的培訓(xùn)和學(xué)習(xí)機會，對新的信息技術(shù)工具和軟件的掌握程度有限。在運用3D建模軟件輔助生物模型構(gòu)建教學(xué)時，部分教師只能進行簡單的操作，無法充分發(fā)揮軟件的功能，如創(chuàng)建復(fù)雜的生物結(jié)構(gòu)模型、進行模型的動態(tài)演示等，導(dǎo)致教學(xué)效果不佳。一些教師對信息技術(shù)在生物模型構(gòu)建教學(xué)中的作用認(rèn)識不夠深刻，僅僅將信息技術(shù)視為傳統(tǒng)教學(xué)的補充，而沒有充分挖掘其在激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、促進學(xué)生自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新思維培養(yǎng)等方面的潛力。在教學(xué)中，他們只是簡單地將傳統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容搬到多媒體課件上，沒有真正實現(xiàn)信息技術(shù)與生物模型構(gòu)建教學(xué)的深度融合。教師在模型構(gòu)建教學(xué)方法上也存在一定的欠缺。部分教師在引導(dǎo)學(xué)生進行模型構(gòu)建時，缺乏有效的指導(dǎo)策略，不能根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知水平和學(xué)習(xí)特點，提供針對性的指導(dǎo)。在學(xué)生構(gòu)建概念模型時，教師沒有引導(dǎo)學(xué)生深入分析概念之間的邏輯關(guān)系，導(dǎo)致學(xué)生構(gòu)建的概念模型結(jié)構(gòu)混亂，無法準(zhǔn)確表達知識之間的聯(lián)系。一些教師在教學(xué)中過于注重模型構(gòu)建的結(jié)果，而忽視了構(gòu)建過程對學(xué)生思維能力和科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)。他們沒有引導(dǎo)學(xué)生在模型構(gòu)建過程中進行思考、探究和反思，使得學(xué)生只是機械地完成模型構(gòu)建任務(wù)，而沒有真正理解模型所蘊含的生物學(xué)知識和科學(xué)方法。從學(xué)生角度來看，學(xué)習(xí)動機和興趣的差異對生物模型構(gòu)建學(xué)習(xí)產(chǎn)生了重要影響。部分學(xué)生對生物學(xué)學(xué)科本身缺乏興趣，將學(xué)習(xí)生物學(xué)僅僅視為應(yīng)付考試的需要，因此在生物模型構(gòu)建學(xué)習(xí)中缺乏主動性和積極性。他們只是被動地參與模型構(gòu)建活動，不愿意花費時間和精力去深入探究模型所涉及的生物學(xué)知識和原理，導(dǎo)致模型構(gòu)建學(xué)習(xí)效果不佳。一些學(xué)生對模型構(gòu)建的重要性認(rèn)識不足，沒有意識到模型構(gòu)建是理解生物學(xué)知識、培養(yǎng)科學(xué)思維和探究能力的重要手段，因此在學(xué)習(xí)中缺乏動力，只是敷衍了事。學(xué)生的信息技術(shù)基礎(chǔ)和學(xué)習(xí)能力參差不齊也是一個關(guān)鍵問題。不同學(xué)生在信息技術(shù)的接觸和學(xué)習(xí)經(jīng)歷上存在差異，導(dǎo)致他們在信息技術(shù)應(yīng)用能力方面存在較大差距。一些學(xué)生在日常生活中經(jīng)常使用各種信息技術(shù)工具，對多媒體軟件、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等較為熟悉，能夠快速掌握并運用信息技術(shù)進行生物模型構(gòu)建學(xué)習(xí)；而另一些學(xué)生由于信息技術(shù)基礎(chǔ)薄弱，在使用信息技術(shù)工具時遇到困難，如無法熟練操作3D建模軟件、不能有效地利用網(wǎng)絡(luò)資源獲取學(xué)習(xí)資料等，從而影響了他們在生物模型構(gòu)建學(xué)習(xí)中的參與度和學(xué)習(xí)效果。同時，學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和學(xué)習(xí)習(xí)慣也對生物模型構(gòu)建學(xué)習(xí)產(chǎn)生影響。自主學(xué)習(xí)能力強的學(xué)生能夠主動利用信息技術(shù)資源進行學(xué)習(xí)，積極探索模型構(gòu)建的方法和思路；而自主學(xué)習(xí)能力較弱的學(xué)生則過度依賴教師的指導(dǎo)，缺乏獨立思考和解決問題的能力，在遇到困難時容易放棄，難以在生物模型構(gòu)建學(xué)習(xí)中取得良好的成績。在資源方面，教學(xué)資源的不足和不均衡是制約信息技術(shù)視域下生物模型構(gòu)建教學(xué)發(fā)展的重要因素。一些學(xué)校由于資金投入有限，教學(xué)設(shè)備陳舊落后，缺乏先進的信息技術(shù)設(shè)備，如3D打印機、虛擬現(xiàn)實設(shè)備等，無法為學(xué)生提供良好的模型構(gòu)建學(xué)習(xí)環(huán)境。一些學(xué)校的網(wǎng)絡(luò)設(shè)施不完善，網(wǎng)速較慢，限制了學(xué)生對網(wǎng)絡(luò)資源的獲取和利用，影響了教學(xué)效果。教學(xué)資源的不均衡還體現(xiàn)在不同地區(qū)、不同學(xué)校之間的差異上。發(fā)達地區(qū)的學(xué)校往往能夠配備先進的信息技術(shù)設(shè)備和豐富的教學(xué)資源，為學(xué)生提供多樣化的模型構(gòu)建學(xué)習(xí)機會；而一些偏遠地區(qū)或經(jīng)濟欠發(fā)達地區(qū)的學(xué)校，由于資源匱乏，學(xué)生接觸信息技術(shù)和進行模型構(gòu)建學(xué)習(xí)的機會較少，導(dǎo)致教育公平性受到影響。此外，網(wǎng)絡(luò)上雖然存在大量的生物模型構(gòu)建教學(xué)資源，但這些資源的質(zhì)量參差不齊，缺乏系統(tǒng)性和針對性。一些資源內(nèi)容陳舊，不能反映生物學(xué)領(lǐng)域的最新研究成果；一些資源的設(shè)計不合理，不符合學(xué)生的認(rèn)知水平和學(xué)習(xí)需求，使得學(xué)生在使用這些資源時無法獲得有效的學(xué)習(xí)支持。環(huán)境因素也對信息技術(shù)視域下生物模型構(gòu)建教學(xué)產(chǎn)生了一定的影響。一方面，教育評價體系的不完善對教學(xué)產(chǎn)生了誤導(dǎo)。當(dāng)前，一些學(xué)校對教師教學(xué)效果的評價仍然主要以學(xué)生的考試成績?yōu)橐罁?jù)，這使得教師在教學(xué)中過于注重知識的傳授和應(yīng)試技巧的訓(xùn)練，而忽視了學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，包括生物模型構(gòu)建能力和信息技術(shù)應(yīng)用能力的培養(yǎng)。在這種評價體系下，教師可能會減少在生物模型構(gòu)建教學(xué)方面的投入，因為模型構(gòu)建教學(xué)往往需要花費較多的時間和精力，且對學(xué)生考試成績的提升效果可能不明顯。另一方面，社會對生物學(xué)教育的重視程度不夠，也影響了生物模型構(gòu)建教學(xué)的發(fā)展。與一些熱門學(xué)科相比，生物學(xué)在社會認(rèn)知中往往處于相對弱勢的地位，這導(dǎo)致學(xué)生、家長和學(xué)校對生物學(xué)教育的關(guān)注度和支持度不高。學(xué)生和家長可能更關(guān)注與升學(xué)和就業(yè)直接相關(guān)的學(xué)科，對生物學(xué)學(xué)科的投入較少；學(xué)校在資源配置和課程安排上，也可能會向所謂的“主科”傾斜，使得生物學(xué)教學(xué)資源相對不足，生物模型構(gòu)建教學(xué)難以得到充分的重視和發(fā)展。四、基于信息技術(shù)的生物模型構(gòu)建教學(xué)實踐案例4.1案例一：細胞結(jié)構(gòu)的物理模型構(gòu)建——以虛擬實驗室為例4.1.1教學(xué)目標(biāo)與內(nèi)容本案例旨在通過虛擬實驗室構(gòu)建細胞物理模型，使學(xué)生深入掌握細胞結(jié)構(gòu)與功能知識。教學(xué)目標(biāo)涵蓋知識、能力和情感態(tài)度價值觀三個維度。在知識目標(biāo)上，學(xué)生需要準(zhǔn)確識別和描述動物細胞與植物細胞的基本結(jié)構(gòu)，包括細胞膜、細胞質(zhì)、細胞核、線粒體、葉綠體（植物細胞特有）等主要細胞器的形態(tài)、位置和基本功能；深入理解細胞各部分結(jié)構(gòu)之間的相互關(guān)系，以及它們?nèi)绾螀f(xié)同工作以維持細胞的正常生命活動。在能力目標(biāo)方面，著重培養(yǎng)學(xué)生運用信息技術(shù)獲取、分析和處理信息的能力。學(xué)生需學(xué)會熟練操作虛擬實驗室軟件，通過虛擬實驗平臺進行細胞結(jié)構(gòu)的觀察、探索和模型構(gòu)建；提升空間想象能力和邏輯思維能力，能夠根據(jù)細胞結(jié)構(gòu)的特點，在虛擬環(huán)境中構(gòu)建出準(zhǔn)確的細胞三維物理模型；同時，增強學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和團隊合作能力，鼓勵學(xué)生在虛擬實驗中自主探索問題、解決問題，并與小組成員協(xié)作完成模型構(gòu)建任務(wù)。在情感態(tài)度價值觀目標(biāo)上，激發(fā)學(xué)生對生物學(xué)的濃厚興趣，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和勇于探索的科學(xué)精神。通過虛擬實驗室的直觀體驗，讓學(xué)生感受到生物學(xué)的魅力，從而積極主動地參與到學(xué)習(xí)中；在模型構(gòu)建過程中，引導(dǎo)學(xué)生尊重科學(xué)事實，注重細節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和責(zé)任感。教學(xué)內(nèi)容圍繞細胞結(jié)構(gòu)展開，以動物細胞和植物細胞為研究對象。在虛擬實驗室中，學(xué)生首先對細胞整體結(jié)構(gòu)進行觀察，了解細胞的外形和邊界；接著深入到細胞內(nèi)部，逐一觀察各種細胞器的形態(tài)和分布。在觀察線粒體時，學(xué)生可以通過虛擬顯微鏡的放大功能，觀察線粒體的雙層膜結(jié)構(gòu)和內(nèi)部的嵴，了解其在細胞呼吸中產(chǎn)生能量的作用；對于植物細胞特有的葉綠體，學(xué)生可以觀察其扁平的橢球形或球形結(jié)構(gòu)，以及內(nèi)部的基粒和類囊體，理解其在光合作用中的重要作用。通過對這些細胞結(jié)構(gòu)的觀察和分析，學(xué)生為后續(xù)的模型構(gòu)建奠定堅實的知識基礎(chǔ)。4.1.2信息技術(shù)應(yīng)用與模型構(gòu)建過程在本案例中，主要運用了3D建模軟件和虛擬實驗室平臺等信息技術(shù)工具。3D建模軟件如3dsMax、Maya等，具有強大的三維模型創(chuàng)建功能，能夠創(chuàng)建出高度逼真的細胞結(jié)構(gòu)模型，使學(xué)生可以從不同角度觀察細胞的形態(tài)和結(jié)構(gòu)，增強對細胞結(jié)構(gòu)的空間感知。虛擬實驗室平臺則為學(xué)生提供了一個虛擬的實驗環(huán)境，學(xué)生可以在其中進行細胞結(jié)構(gòu)的觀察、操作和實驗，模擬真實的實驗過程，提高學(xué)生的實驗技能和實踐能力。模型構(gòu)建過程分為以下幾個步驟：首先是準(zhǔn)備階段，教師提前在虛擬實驗室平臺上上傳豐富的細胞結(jié)構(gòu)相關(guān)資料，包括細胞結(jié)構(gòu)的高清圖片、3D動畫、科普視頻等，供學(xué)生自主學(xué)習(xí)和參考。同時，教師通過在線課程平臺，向?qū)W生講解細胞結(jié)構(gòu)的基本知識、3D建模軟件和虛擬實驗室平臺的基本操作方法，為學(xué)生的模型構(gòu)建做好知識和技能準(zhǔn)備。在小組組建環(huán)節(jié)，學(xué)生根據(jù)興趣和能力自由分組，每組4-5人。小組內(nèi)成員明確分工，如組長負責(zé)組織協(xié)調(diào)、資料收集員負責(zé)收集和整理資料、模型構(gòu)建員負責(zé)使用3D建模軟件構(gòu)建模型、匯報員負責(zé)展示小組成果等，確保模型構(gòu)建任務(wù)的順利進行。資料收集與分析階段，學(xué)生登錄虛擬實驗室平臺，自主查閱和收集細胞結(jié)構(gòu)的相關(guān)資料。在收集過程中，學(xué)生對資料進行篩選和分析，提取關(guān)鍵信息，如細胞各部分結(jié)構(gòu)的形態(tài)、大小、顏色、位置關(guān)系等。學(xué)生可以通過虛擬實驗室平臺的討論區(qū)，與小組成員分享自己收集到的資料和分析結(jié)果，進行交流和討論，進一步加深對細胞結(jié)構(gòu)的理解。模型構(gòu)建階段，模型構(gòu)建員根據(jù)小組討論確定的細胞類型和結(jié)構(gòu)特點，運用3D建模軟件開始構(gòu)建細胞模型。在構(gòu)建過程中，充分利用3D建模軟件的各種功能，如創(chuàng)建基本幾何體、編輯多邊形、添加材質(zhì)和紋理、設(shè)置光照效果等，使構(gòu)建出的細胞模型更加逼真。對于細胞膜，使用半透明的材質(zhì)來模擬其具有一定通透性的特點；對于線粒體和葉綠體等細胞器，通過調(diào)整材質(zhì)的顏色和紋理，來體現(xiàn)其內(nèi)部復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。小組成員密切協(xié)作，不斷對模型進行修改和完善，如調(diào)整細胞器的位置和大小，使其更符合實際情況；優(yōu)化模型的外觀，使其更加美觀和直觀。模型展示與評價階段，各小組通過虛擬實驗室平臺的展示功能，將構(gòu)建好的細胞模型以3D動畫的形式展示出來。匯報員向全班同學(xué)介紹小組模型的構(gòu)建思路、特點和創(chuàng)新之處，以及在構(gòu)建過程中遇到的問題和解決方法。其他小組的同學(xué)和教師對展示的模型進行評價，從模型的科學(xué)性、準(zhǔn)確性、美觀性、創(chuàng)新性等方面提出意見和建議。在評價細胞膜的構(gòu)建時，關(guān)注其是否準(zhǔn)確體現(xiàn)了細胞膜的雙層磷脂分子結(jié)構(gòu)和流動性；對于細胞器的構(gòu)建，評價其形態(tài)、大小和位置是否與實際相符。通過評價，各小組進一步改進和完善自己的細胞模型。4.1.3學(xué)生核心素養(yǎng)培養(yǎng)成效通過本次基于虛擬實驗室的細胞結(jié)構(gòu)物理模型構(gòu)建教學(xué)活動，學(xué)生在生物學(xué)核心素養(yǎng)的多個維度都取得了顯著的培養(yǎng)成效。在生命觀念維度，學(xué)生通過構(gòu)建細胞結(jié)構(gòu)模型，深入理解了細胞各部分結(jié)構(gòu)與功能的統(tǒng)一性，形成了清晰的結(jié)構(gòu)與功能觀。在構(gòu)建線粒體模型時，學(xué)生了解到線粒體的內(nèi)膜向內(nèi)折疊形成嵴，增大了酶的附著面積，從而高效地進行細胞呼吸產(chǎn)生能量，深刻體會到結(jié)構(gòu)是功能的基礎(chǔ)，功能是結(jié)構(gòu)的體現(xiàn)。學(xué)生還認(rèn)識到細胞作為一個有機的整體，各部分結(jié)構(gòu)之間相互協(xié)作、相互影響，共同維持細胞的生命活動，培養(yǎng)了整體與部分的生命觀念。在科學(xué)思維方面，學(xué)生在模型構(gòu)建過程中，運用了歸納與概括、演繹與推理等科學(xué)思維方法。學(xué)生通過對多種細胞結(jié)構(gòu)資料的分析和總結(jié)，歸納出細胞的基本結(jié)構(gòu)和共同特征；在構(gòu)建特定細胞模型時，根據(jù)細胞的功能需求，演繹推理出細胞各部分結(jié)構(gòu)的形態(tài)和分布，如根據(jù)植物細胞進行光合作用的功能，推理出葉綠體應(yīng)分布在細胞中接受光照較多的部位。通過不斷地思考和探索，學(xué)生的邏輯思維能力得到了鍛煉和提升，能夠更加科學(xué)地分析和解決生物學(xué)問題。在科學(xué)探究維度，學(xué)生在虛擬實驗室中自主進行細胞結(jié)構(gòu)的觀察和模型構(gòu)建，經(jīng)歷了提出問題、作出假設(shè)、設(shè)計實驗、進行實驗、得出結(jié)論、表達與交流等科學(xué)探究的基本過程。在觀察細胞結(jié)構(gòu)時，學(xué)生發(fā)現(xiàn)不同細胞中細胞器的種類和數(shù)量存在差異，從而提出“細胞中細胞器的種類和數(shù)量與細胞的功能有什么關(guān)系？”的問題，并通過構(gòu)建不同功能細胞的模型進行探究。在探究過程中，學(xué)生學(xué)會了如何控制變量、設(shè)置對照，如何收集和分析數(shù)據(jù)，提高了科學(xué)探究能力和實踐操作能力。在社會責(zé)任維度，通過本次教學(xué)活動，學(xué)生認(rèn)識到細胞是生命的基本單位，對細胞結(jié)構(gòu)和功能的深入研究有助于解決人類面臨的許多問題，如疾病的診斷和治療、生物制藥等。這激發(fā)了學(xué)生對生命科學(xué)的熱愛和對社會的責(zé)任感，使他們更加關(guān)注生物學(xué)領(lǐng)域的研究進展和應(yīng)用，培養(yǎng)了學(xué)生將生物學(xué)知識應(yīng)用于社會實際的意識和能力。4.2案例二：遺傳規(guī)律的概念模型構(gòu)建——借助概念圖軟件4.2.1教學(xué)目標(biāo)與內(nèi)容本案例旨在借助概念圖軟件Inspiration，幫助學(xué)生構(gòu)建遺傳規(guī)律的概念模型，深入理解遺傳相關(guān)概念及它們之間的內(nèi)在聯(lián)系，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和知識建構(gòu)能力。教學(xué)目標(biāo)同樣涵蓋知識、能力和情感態(tài)度價值觀三個維度。知識目標(biāo)方面，學(xué)生要準(zhǔn)確理解遺傳、變異、性狀、相對性狀、基因、等位基因、非等位基因、顯性基因、隱性基因等基本概念；深刻理解基因的分離定律和自由組合定律的實質(zhì)，以及它們在遺傳現(xiàn)象中的應(yīng)用；清晰闡述基因與性狀之間的關(guān)系，明確基因通過控制蛋白質(zhì)的合成來控制生物的性狀；全面掌握遺傳規(guī)律在生物遺傳和進化中的重要作用。在能力目標(biāo)上，著重培養(yǎng)學(xué)生運用概念圖軟件構(gòu)建概念模型的能力，學(xué)會使用Inspiration軟件進行概念的梳理、組織和呈現(xiàn)；提升學(xué)生分析和歸納的能力，能夠從大量的遺傳現(xiàn)象和實例中總結(jié)歸納出遺傳規(guī)律和相關(guān)概念；增強學(xué)生邏輯推理能力，依據(jù)遺傳規(guī)律和概念，對遺傳現(xiàn)象進行推理和預(yù)測；鼓勵學(xué)生合作學(xué)習(xí)的能力，通過小組協(xié)作共同完成概念模型的構(gòu)建，培養(yǎng)團隊合作精神。在情感態(tài)度價值觀目標(biāo)上，激發(fā)學(xué)生對遺傳學(xué)的興趣，感受遺傳規(guī)律的奇妙和魅力；培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和實事求是的精神，在構(gòu)建概念模型的過程中，尊重科學(xué)事實，準(zhǔn)確表達概念之間的關(guān)系；增強學(xué)生的創(chuàng)新意識，鼓勵學(xué)生在概念模型構(gòu)建中提出獨特的見解和思路。教學(xué)內(nèi)容圍繞遺傳規(guī)律展開，包括孟德爾的豌豆雜交實驗、基因的分離定律和自由組合定律、基因在染色體上、伴性遺傳等內(nèi)容。在孟德爾的豌豆雜交實驗中，學(xué)生需要了解實驗的過程、方法和結(jié)果，掌握孟德爾對實驗結(jié)果的解釋和驗證；在學(xué)習(xí)基因的分離定律和自由組合定律時，學(xué)生要深入理解定律的實質(zhì)，學(xué)會運用遺傳圖解分析遺傳現(xiàn)象；對于基因在染色體上的內(nèi)容，學(xué)生要掌握薩頓的假說和摩爾根的果蠅雜交實驗，理解基因與染色體的關(guān)系；在伴性遺傳部分，學(xué)生要了解伴性遺傳的特點和規(guī)律，能夠分析伴性遺傳的實例。4.2.2信息技術(shù)應(yīng)用與模型構(gòu)建過程在本案例中，主要運用了概念圖軟件Inspiration。Inspiration軟件具有直觀的界面和豐富的功能，能夠幫助學(xué)生將抽象的遺傳概念以可視化的方式呈現(xiàn)出來，便于理解和記憶。軟件啟動頁面呈現(xiàn)圖表視圖、大綱視圖、思維導(dǎo)圖等多種視圖方式，方便學(xué)生根據(jù)自己的需求選擇合適的展示形式。在編輯區(qū)，學(xué)生可以實現(xiàn)多種操作。軟件按科學(xué)、語言藝術(shù)、思維與設(shè)計等分類提供了多種多樣的模板可供選擇和使用，學(xué)生可以根據(jù)遺傳規(guī)律的特點選擇合適的模板，如層級結(jié)構(gòu)模板，以清晰地展示概念之間的層級關(guān)系；根據(jù)思維導(dǎo)圖的組織和呈現(xiàn)需求，添加或隱藏節(jié)點，并以線條、箭頭方式建立知識之間的聯(lián)系，在構(gòu)建遺傳概念模型時，學(xué)生可以添加基因、性狀、雜交等節(jié)點，并通過線條和箭頭表示它們之間的關(guān)系，如基因決定性狀，雜交可以實現(xiàn)基因的組合；選擇工具欄中的Note按鈕，可以添加文字和圖片進行注釋，可呈現(xiàn)或隱藏注釋，學(xué)生可以在節(jié)點旁邊添加注釋，解釋概念的含義和相關(guān)的實例，也可以插入遺傳實驗的圖片，增強概念的直觀性；符號控制面板提供了豐富的素材庫，可以按分類搜索和選擇需要的圖片樣式，也可從外部選擇圖片進行添加，在表示染色體時，學(xué)生可以從素材庫中選擇染色體的圖片，使模型更加形象；工具欄中Hyperlink按鈕，可實現(xiàn)節(jié)點與網(wǎng)頁、電子郵件和Inspiration或者其他任何文件鏈接，學(xué)生可以通過鏈接相關(guān)的網(wǎng)頁或文件，獲取更多的遺傳知識和信息。模型構(gòu)建過程分為以下幾個步驟：首先是知識回顧與導(dǎo)入階段，教師通過多媒體課件展示一些有趣的遺傳現(xiàn)象，如人類的雙眼皮和單眼皮遺傳、豌豆的高莖和矮莖遺傳等，激發(fā)學(xué)生的興趣和好奇心，引導(dǎo)學(xué)生回顧已學(xué)的遺傳相關(guān)知識，如遺傳的基本概念、孟德爾的豌豆雜交實驗等，為概念模型的構(gòu)建做好鋪墊。在概念梳理階段，學(xué)生以小組為單位，運用Inspiration軟件，將遺傳相關(guān)的概念逐一列出，并初步分析它們之間的邏輯關(guān)系。在列出基因、性狀、等位基因等概念后，學(xué)生討論它們之間的聯(lián)系，如基因控制性狀，等位基因位于同源染色體的相同位置上，控制相對性狀。教師在這個過程中巡視各小組，給予必要的指導(dǎo)和建議，幫助學(xué)生理清概念之間的關(guān)系。在模型構(gòu)建階段，學(xué)生根據(jù)梳理好的概念和它們之間的邏輯關(guān)系，在Inspiration軟件中正式構(gòu)建遺傳規(guī)律的概念模型。學(xué)生從核心概念“遺傳規(guī)律”出發(fā)，逐步展開，添加相關(guān)的子概念，如“基因的分離定律”“基因的自由組合定律”等，并通過線條和箭頭表示它們之間的層級關(guān)系和邏輯聯(lián)系。對于“基因的分離定律”，學(xué)生可以進一步添加“等位基因”“減數(shù)分裂”“性狀分離”等子概念，并解釋它們之間的關(guān)系，如在減數(shù)分裂過程中，等位基因隨著同源染色體的分離而分離，導(dǎo)致性狀分離現(xiàn)象的出現(xiàn)。在構(gòu)建過程中，學(xué)生充分利用Inspiration軟件的功能，如添加注釋、插入圖片、設(shè)置節(jié)點樣式等，使概念模型更加豐富和生動。模型完善與優(yōu)化階段，各小組對構(gòu)建好的概念模型進行內(nèi)部討論和完善，檢查概念的準(zhǔn)確性、完整性以及邏輯關(guān)系的合理性。小組內(nèi)成員相互交流，提出修改意見，對模型進行優(yōu)化。學(xué)生檢查基因與性狀之間的關(guān)系是否表達準(zhǔn)確，遺傳定律的解釋是否清晰等。然后，各小組之間進行交流和互評，分享自己小組的概念模型，并對其他小組的模型提出評價和建議。在互評過程中，學(xué)生學(xué)習(xí)其他小組的優(yōu)點，發(fā)現(xiàn)自己小組模型的不足之處，進一步完善和優(yōu)化概念模型。最后是總結(jié)與反思階段，教師對各小組的概念模型進行總結(jié)和點評，強調(diào)遺傳規(guī)律的重點和難點內(nèi)容，以及概念模型構(gòu)建過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和注意事項。教師指出學(xué)生在構(gòu)建基因與染色體關(guān)系的概念時存在的普遍問題，并進行詳細講解。學(xué)生對自己在概念模型構(gòu)建過程中的表現(xiàn)進行反思，總結(jié)經(jīng)驗教訓(xùn)，思考如何進一步提高自己的概念構(gòu)建能力和對遺傳規(guī)律的理解。4.2.3學(xué)生核心素養(yǎng)培養(yǎng)成效通過本次借助概念圖軟件構(gòu)建遺傳規(guī)律概念模型的教學(xué)活動，學(xué)生在生物學(xué)核心素養(yǎng)的多個維度都取得了顯著的提升。在生命觀念維度，學(xué)生通過構(gòu)建遺傳規(guī)律的概念模型，深入理解了遺傳信息的傳遞和變異的本質(zhì)，形成了遺傳與進化的生命觀念。學(xué)生認(rèn)識到遺傳信息通過基因在親子代之間傳遞，遺傳變異是生物進化的原材料，生物的進化是遺傳變異和自然選擇共同作用的結(jié)果。在分析伴性遺傳現(xiàn)象時，學(xué)生理解了性染色體上基因的傳遞規(guī)律，以及這種規(guī)律對生物性狀和遺傳多樣性的影響，進一步深化了對遺傳與進化生命觀念的認(rèn)識。在科學(xué)思維方面，學(xué)生在概念模型構(gòu)建過程中，充分運用了歸納與概括、演繹與推理、批判性思維等科學(xué)思維方法。學(xué)生通過對大量遺傳現(xiàn)象和實驗數(shù)據(jù)的分析和總結(jié)，歸納出遺傳規(guī)律和相關(guān)概念，如從孟德爾的豌豆雜交實驗結(jié)果中歸納出基因的分離定律和自由組合定律；在運用遺傳規(guī)律解決實際問題時，學(xué)生進行演繹推理，根據(jù)親代的基因型預(yù)測子代的基因型和表現(xiàn)型，如已知親代的基因型為AaBb和AaBb，運用自由組合定律推理出子代可能出現(xiàn)的基因型和表現(xiàn)型的種類和比例；在小組交流和互評過程中，學(xué)生對其他小組的概念模型進行批判性思考，提出自己的見解和疑問，同時也對自己小組的模型進行反思和改進，培養(yǎng)了批判性思維能力。在科學(xué)探究維度，雖然本次教學(xué)活動主要側(cè)重于概念模型的構(gòu)建，但在構(gòu)建過程中，學(xué)生也經(jīng)歷了類似科學(xué)探究的過程。學(xué)生從發(fā)現(xiàn)遺傳現(xiàn)象中的問題出發(fā)，提出假設(shè)，通過查閱資料、分析討論等方式收集證據(jù)，構(gòu)建概念模型來解釋遺傳現(xiàn)象，最后對模型進行檢驗和修正。在構(gòu)建基因與性狀關(guān)系的概念模型時，學(xué)生提出基因如何控制性狀的假設(shè)，然后通過查閱資料和小組討論，尋找證據(jù)來支持自己的假設(shè)，構(gòu)建出合理的概念模型，并在交流和互評中對模型進行檢驗和修正，提高了科學(xué)探究能力和問題解決能力。在社會責(zé)任維度，學(xué)生通過對遺傳規(guī)律的學(xué)習(xí)和概念模型的構(gòu)建，認(rèn)識到遺傳知識在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)學(xué)實踐、生物多樣性保護等方面的重要應(yīng)用。學(xué)生了解到利用遺傳規(guī)律可以進行作物育種，培育出高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗病蟲害的新品種，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率；在醫(yī)學(xué)上，遺傳知識可以用于遺傳病的診斷、預(yù)防和治療，為人類健康服務(wù)；在生物多樣性保護方面，遺傳知識可以幫助我們了解生物的遺傳多樣性，制定合理的保護策略。這激發(fā)了學(xué)生對社會和人類的責(zé)任感，使他們更加關(guān)注遺傳領(lǐng)域的研究進展和應(yīng)用，培養(yǎng)了學(xué)生將科學(xué)知識應(yīng)用于社會實際的意識和能力。4.3案例三：種群數(shù)量變化的數(shù)學(xué)模型構(gòu)建——利用數(shù)據(jù)分析軟件4.3.1教學(xué)目標(biāo)與內(nèi)容本案例旨在通過利用數(shù)據(jù)分析軟件構(gòu)建種群數(shù)量變化的數(shù)學(xué)模型，使學(xué)生深入理解種群數(shù)量變化的規(guī)律，掌握運用數(shù)學(xué)方法分析生物學(xué)問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和探究精神。教學(xué)目標(biāo)同樣涵蓋知識、能力和情感態(tài)度價值觀三個維度。在知識目標(biāo)上，學(xué)生要深入理解種群數(shù)量變化的“J”型曲線和“S”型曲線的形成條件、特點和數(shù)學(xué)表達式；準(zhǔn)確理解環(huán)境容納量（K值）的概念及其在種群數(shù)量變化中的意義；全面掌握影響種群數(shù)量變化的因素，包括內(nèi)因（如出生率、死亡率、遷入率、遷出率、年齡組成和性別比例等）和外因（如食物、空間、氣候、天敵等）。在能力目標(biāo)方面，著重培養(yǎng)學(xué)生運用數(shù)據(jù)分析軟件（如Excel、SPSS等）處理和分析生物學(xué)數(shù)據(jù)的能力。學(xué)生需學(xué)會使用數(shù)據(jù)分析軟件錄入、整理和統(tǒng)計種群數(shù)量變化的相關(guān)數(shù)據(jù)；能夠運用軟件中的圖表功能，繪制種群數(shù)量變化的曲線，直觀展示種群數(shù)量隨時間的變化趨勢；通過對數(shù)據(jù)和曲線的分析，總結(jié)歸納種群數(shù)量變化的規(guī)律，建立數(shù)學(xué)模型，并運用數(shù)學(xué)模型對種群數(shù)量的變化進行預(yù)測和解釋。在情感態(tài)度價值觀目標(biāo)上，激發(fā)學(xué)生對生物學(xué)中數(shù)學(xué)應(yīng)用的興趣，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和實事求是的精神。在利用數(shù)據(jù)分析軟件構(gòu)建數(shù)學(xué)模型的過程中，引導(dǎo)學(xué)生尊重數(shù)據(jù)，認(rèn)真分析數(shù)據(jù)中的規(guī)律和趨勢，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和責(zé)任感；鼓勵學(xué)生積極探索生物學(xué)中的數(shù)學(xué)奧秘，體會數(shù)學(xué)在生物學(xué)研究中的重要作用，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動性。教學(xué)內(nèi)容圍繞種群數(shù)量變化展開，以細菌、酵母菌等微生物的種群增長為例，研究種群數(shù)量變化的規(guī)律。在教學(xué)過程中，首先介紹種群數(shù)量變化的相關(guān)概念，如種群密度、出生率、死亡率、遷入率、遷出率等，為學(xué)生理解種群數(shù)量變化的數(shù)學(xué)模型奠定基礎(chǔ)。然后，通過實驗或?qū)嵗?，收集種群數(shù)量變化的數(shù)據(jù)，如在適宜的條件下，每隔一定時間測量一次細菌的數(shù)量，記錄數(shù)據(jù)。接著，引導(dǎo)學(xué)生運用數(shù)據(jù)分析軟件對收集到的數(shù)據(jù)進行處理和分析，繪制種群數(shù)量變化的曲線，觀察曲線的形狀和特點，分析曲線所反映的種群數(shù)量變化規(guī)律。4.3.2信息技術(shù)應(yīng)用與模型構(gòu)建過程在本案例中，主要運用了數(shù)據(jù)分析軟件Excel。Excel具有強大的數(shù)據(jù)處理和圖表制作功能，操作相對簡單，適合學(xué)生在生物學(xué)學(xué)習(xí)中使用。Excel的數(shù)據(jù)處理功能包括數(shù)據(jù)的錄入、編輯、排序、篩選、統(tǒng)計分析等。在錄入種群數(shù)量變化的數(shù)據(jù)時，學(xué)生可以將時間和對應(yīng)的種群數(shù)量分別錄入不同的列，方便后續(xù)的處理和分析。通過排序功能，學(xué)生可以按照時間順序?qū)?shù)據(jù)進行排列，以便更好地觀察種群數(shù)量的變化趨勢；利用篩選功能，學(xué)生可以根據(jù)特定的條件篩選出符合要求的數(shù)據(jù)，如篩選出種群數(shù)量達到一定值時的數(shù)據(jù)。Excel的圖表制作功能可以將數(shù)據(jù)以直觀的圖表形式呈現(xiàn)出來，如柱狀圖、折線圖、散點圖等。在構(gòu)建種群數(shù)量變化的數(shù)學(xué)模型時，學(xué)生主要使用折線圖和散點圖來展示種群數(shù)量隨時間的變化趨勢。通過選擇合適的圖表類型和設(shè)置圖表的格式，學(xué)生可以使圖表更加清晰、美觀，突出數(shù)據(jù)的特征和規(guī)律。模型構(gòu)建過程分為以下幾個步驟：首先是數(shù)據(jù)收集階段，教師提前準(zhǔn)備好相關(guān)的實驗材料和設(shè)備，如培養(yǎng)細菌的培養(yǎng)基、培養(yǎng)皿、移液器等，組織學(xué)生進行實驗。學(xué)生按照實驗步驟，在適宜的條件下培養(yǎng)細菌，并每隔一定時間（如1小時、2小時等），采用稀釋涂布平板法或顯微鏡直接計數(shù)法等方法，對細菌的數(shù)量進行測量和記錄。在記錄數(shù)據(jù)時，學(xué)生要確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和完整性，詳細記錄測量的時間和對應(yīng)的細菌數(shù)量。數(shù)據(jù)錄入與整理階段，學(xué)生將收集到的數(shù)據(jù)錄入到Excel軟件中。在錄入過程中，要注意數(shù)據(jù)的格式和順序，將時間錄入到一列，將對應(yīng)的種群數(shù)量錄入到另一列。錄入完成后，學(xué)生對數(shù)據(jù)進行檢查和核對，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。如果發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)存在錯誤或異常，學(xué)生要及時進行修正或重新測量。數(shù)據(jù)分析與圖表繪制階段，學(xué)生運用Excel軟件的數(shù)據(jù)分析功能，對錄入的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，如計算種群數(shù)量的平均值、標(biāo)準(zhǔn)差等，了解數(shù)據(jù)的集中趨勢和離散程度。然后，利用Excel的圖表制作功能，選擇合適的圖表類型（如折線圖或散點圖），將時間作為橫軸，種群數(shù)量作為縱軸，繪制種群數(shù)量變化的曲線。在繪制曲線時，學(xué)生可以根據(jù)需要設(shè)置圖表的標(biāo)題、坐標(biāo)軸標(biāo)簽、圖例等，使圖表更加清晰、易讀。模型構(gòu)建與分析階段，學(xué)生根據(jù)繪制的曲線，分析種群數(shù)量變化的規(guī)律。如果曲線呈現(xiàn)出“J”型增長，學(xué)生要分析“J”型增長的條件和特點，如食物和空間條件充裕、氣候適宜、沒有敵害等，以及其數(shù)學(xué)表達式Nt=N0λt（其中Nt表示t年后種群的數(shù)量，N0表示種群的起始數(shù)量，λ表示該種群數(shù)量是一年前種群數(shù)量的倍數(shù)）。如果曲線呈現(xiàn)出“S”型增長，學(xué)生要分析“S”型增長的條件和特點，如資源和空間有限、種內(nèi)斗爭加劇、天敵數(shù)量增加等，以及環(huán)境容納量（K值）的含義和在曲線中的體現(xiàn)。學(xué)生根據(jù)分析結(jié)果，建立種群數(shù)量變化的數(shù)學(xué)模型，用數(shù)學(xué)公式或圖表的形式表達種群數(shù)量變化的規(guī)律。學(xué)生可以根據(jù)“J”型增長和“S”型增長的特點，分別建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，并運用模型對種群數(shù)量的變化進行預(yù)測和解釋。模型驗證與完善階段，學(xué)生通過進一步的實驗或觀察，對建立的數(shù)學(xué)模型進行驗證。學(xué)生可以在不同的條件下重復(fù)實驗，觀察種群數(shù)量的變化是否符合建立的數(shù)學(xué)模型。如果發(fā)現(xiàn)模型與實際情況存在差異，學(xué)生要分析原因，對模型進行修正和完善，使模型更加準(zhǔn)確地反映種群數(shù)量變化的規(guī)律。4.3.3學(xué)生核心素養(yǎng)培養(yǎng)成效通過本次利用數(shù)據(jù)分析軟件構(gòu)建種群數(shù)量變化數(shù)學(xué)模型的教學(xué)活動，學(xué)生在生物學(xué)核心素養(yǎng)的多個維度都取得了顯著的提升。在生命觀念維度，學(xué)生通過構(gòu)建種群數(shù)量變化的數(shù)學(xué)模型，深入理解了種群數(shù)量的動態(tài)變化規(guī)律，認(rèn)識到種群數(shù)量受到多種因素的影響，形成了穩(wěn)態(tài)與平衡的生命觀念。在分析“S”型增長曲線時，學(xué)生理解了在有限的資源和空間條件下，種群數(shù)量會達到環(huán)境容納量（K值），并在K值附近波動，維持一種相對穩(wěn)定的狀態(tài)，這體現(xiàn)了生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力和穩(wěn)態(tài)機制。在科學(xué)思維方面，學(xué)生在模型構(gòu)建過程中，充分運用了歸納與概括、演繹與推理、模型與建模等科學(xué)思維方法。學(xué)生通過對實驗數(shù)據(jù)的分析和歸納，總結(jié)出種群數(shù)量變化的規(guī)律，如“J”型增長和“S”型增長的特點；在運用數(shù)學(xué)模型對種群數(shù)量的變化進行預(yù)測和解釋時，學(xué)生進行了演繹推理，根據(jù)模型的數(shù)學(xué)表達式和已知條件，推斷出在不同時間點種群數(shù)量的變化情況；通過建立種群數(shù)量變化的數(shù)學(xué)模型，學(xué)生掌握了模型與建模的方法，學(xué)會了用數(shù)學(xué)的語言和方法來描述和解釋生物學(xué)現(xiàn)象，提高了邏輯思維能力和科學(xué)分析能力。在科學(xué)探究維度，學(xué)生經(jīng)歷了從提出問題、設(shè)計實驗、收集數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)、建立模型到驗證模型的全過程，提高了科學(xué)探究能力。在實驗設(shè)計階段，學(xué)生學(xué)會了控制變量、設(shè)置對照，以確保實驗結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性；在數(shù)據(jù)收集和分析過程中，學(xué)生掌握了科學(xué)的數(shù)據(jù)處理方法，學(xué)會了運用數(shù)據(jù)分析軟件進行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計和圖表的繪制；在模型構(gòu)建和驗證階段，學(xué)生學(xué)會了根據(jù)實驗結(jié)果建立科學(xué)的模型，并通過進一步的實驗或觀察對模型進行檢驗和修正，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新精神和實踐能力。在社會責(zé)任維度，學(xué)生通過對種群數(shù)量變化規(guī)律的學(xué)習(xí)和數(shù)學(xué)模型的構(gòu)建，認(rèn)識到種群數(shù)量的變化與人類活動密切相關(guān)，如人類對自然資源的過度開發(fā)、環(huán)境污染等會影響生物種群的數(shù)量和分布。這激發(fā)了學(xué)生對環(huán)境保護和生物多樣性保護的責(zé)任感，使他們更加關(guān)注生態(tài)環(huán)境問題，培養(yǎng)了學(xué)生將生物學(xué)知識應(yīng)用于解決實際問題的意識和能力。五、實踐效果評估5.1評估指標(biāo)體系構(gòu)建為了全面、科學(xué)地評估信息技術(shù)視域下通過模型構(gòu)建發(fā)展學(xué)生生物學(xué)核心素養(yǎng)的實踐效果，本研究從知識、能力、態(tài)度等維度構(gòu)建了一套系統(tǒng)的學(xué)生核心素養(yǎng)評估指標(biāo)體系。在知識維度，主要評估學(xué)生對生物學(xué)基礎(chǔ)知識的掌握程度以及對知識的理解和應(yīng)用能力。具體指標(biāo)包括生物學(xué)概念的理解與掌握，學(xué)生是否準(zhǔn)確理解生物學(xué)中的重要概念，如細胞呼吸、光合作用、遺傳定律等，并能夠運用這些概念解釋相關(guān)的生物學(xué)現(xiàn)象；生物學(xué)原理的應(yīng)用，學(xué)生能否運用所學(xué)的生物學(xué)原理，如生態(tài)系統(tǒng)的能量流動和物質(zhì)循環(huán)原理，分析和解決實際問題，在解釋生態(tài)系統(tǒng)中生物數(shù)量變化時，能否運用能量流動原理說明能量在不同營養(yǎng)級之間的傳遞對生物數(shù)量的影響；知識的系統(tǒng)性和連貫性，學(xué)生是否能夠?qū)⒘闵⒌纳飳W(xué)知識構(gòu)建成一個有機的整體，理解不同知識點之間的內(nèi)在聯(lián)系，在學(xué)習(xí)遺傳知識時，能否將基因、染色體、性狀等概念聯(lián)系起來，形成完整的遺傳知識體系。能力維度是評估的重點之一，涵蓋了科學(xué)思維能力、科學(xué)探究能力、信息技術(shù)應(yīng)用能力和團隊協(xié)作能力等多個方面。在科學(xué)思維能力方面，評估學(xué)生運用歸納與概括、演繹與推理、模型與建模、批判性思維和創(chuàng)造性思維等科學(xué)思維方法的能力。在學(xué)習(xí)生物進化知識時，學(xué)生能否通過對大量生物進化實例的分析，歸納出生物進化的基本規(guī)律；在解決遺傳學(xué)問題時，能否運用演繹推理的方法，根據(jù)已知的遺傳信息推斷子代的基因型和表現(xiàn)型?？茖W(xué)探究能力的評估包括問題提出與假設(shè)能力，學(xué)生是否能夠敏銳地發(fā)現(xiàn)生物學(xué)問題，并針對問題提出合理的假設(shè)，在觀察植物向光性現(xiàn)象時，能否提出“植物向光生長的原因是什么？”這樣的問題，并提出相應(yīng)的假設(shè)；實驗設(shè)計與實施能力，考查學(xué)生設(shè)計科學(xué)合理的實驗方案，控制實驗變量，進行實驗操作的能力，在探究酶的特性實驗中，學(xué)生能否正確設(shè)計實驗，控制溫度、pH等變量，準(zhǔn)確進行實驗操作；數(shù)據(jù)處理與分析能力，評估學(xué)生對實驗數(shù)據(jù)的收集、整理、統(tǒng)計和分析能力，能否運用統(tǒng)計學(xué)方法對數(shù)據(jù)進行處理，從數(shù)據(jù)中得出科學(xué)的結(jié)論；結(jié)果交流與反思能力，考查學(xué)生能否清晰、準(zhǔn)確地表達實驗結(jié)果和結(jié)論，與他人進行有效的交流和討論，并對實驗過程和結(jié)果進行反思和總結(jié)。信息技術(shù)應(yīng)用能力方面，評估學(xué)生熟練使用信息技術(shù)工具進行生物學(xué)習(xí)和模型構(gòu)建的能力。學(xué)生是否能夠熟練運用多媒體軟件（如PowerPoint、Photoshop等）制作生物學(xué)習(xí)資料和展示模型構(gòu)建成果；是否能夠運用3D建模軟件（如3dsMax、Maya等）構(gòu)建生物模型，掌握軟件的基本操作和功能；是否能夠利用網(wǎng)絡(luò)平臺（如在線學(xué)習(xí)平臺、生物學(xué)科論壇等）獲取生物學(xué)習(xí)資源，與他人進行交流和合作。團隊協(xié)作能力的評估包括團隊合作意識，學(xué)生是否具有積極參與團隊活動的意識，愿意與他人合作共同完成任務(wù)；團隊角色承擔(dān)能力，考查學(xué)生在團隊中能否明確自己的角色和職責(zé)，發(fā)揮自己的優(yōu)勢，為團隊做出貢獻；溝通協(xié)調(diào)能力，評估學(xué)生與團隊成員之間的溝通能力，能否有效地表達自己的觀點和想法，傾聽他人的意見和建議，協(xié)調(diào)團隊內(nèi)部的關(guān)系；沖突解決能力，考查學(xué)生在團隊合作中遇到?jīng)_突時，能否采取合理的方式解決沖突，維護團隊的和諧與穩(wěn)定。態(tài)度維度主要評估學(xué)生對生物學(xué)學(xué)習(xí)的興趣和態(tài)度以及科學(xué)精神和社會責(zé)任意識。學(xué)習(xí)興趣與動機方面，考查學(xué)生對生物學(xué)學(xué)習(xí)的熱情和積極性，是否主動參與生物學(xué)學(xué)習(xí)活動，對生物學(xué)相關(guān)的問題是否具有好奇心和求知欲；學(xué)習(xí)態(tài)度的端正性，評估學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中是否認(rèn)真、勤奮，是否具有良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣和學(xué)習(xí)方法?？茖W(xué)精神的評估包括科學(xué)態(tài)度的嚴(yán)謹(jǐn)性，學(xué)生在學(xué)習(xí)和研究生物學(xué)問題時，是否尊重事實和證據(jù)，具有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，在實驗操作中是否嚴(yán)格按照實驗步驟進行，如實記錄實驗數(shù)據(jù)；質(zhì)疑與創(chuàng)新精神，考查學(xué)生是否具有敢于質(zhì)疑、勇于創(chuàng)新的精神，對傳統(tǒng)的生物學(xué)觀點和理論是否能夠進行批判性思考，提出自己的見解和疑問，在生物實驗設(shè)計中是否能夠創(chuàng)新實驗方法和思路。社會責(zé)任意識的評估包括對生物學(xué)相關(guān)社會議題的關(guān)注，學(xué)生是否關(guān)注環(huán)境保護、食品安全、生物技術(shù)倫理等生物學(xué)相關(guān)的社會議題，是否了解這些議題的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢；社會責(zé)任感的體現(xiàn)，考查學(xué)生是否能夠運用所學(xué)的生物學(xué)知識，對社會議題進行分析和思考，提出自己的建議和解決方案，是否積極參與相關(guān)的社會實踐活動，如環(huán)保志愿者活動、科普宣傳活動等。通過構(gòu)建這一全面的評估指標(biāo)體系，能夠從多個維度對學(xué)生的生物學(xué)核心素養(yǎng)進行綜合評估，為深入了解信息技術(shù)視域下模型構(gòu)建教學(xué)對學(xué)生核心素養(yǎng)發(fā)展的影響提供科學(xué)、客觀的依據(jù)。5.2評估方法與數(shù)據(jù)收集為全面、準(zhǔn)確地收集評估數(shù)據(jù)，本研究綜合運用多種評估方法，包括測試、作品分析、問卷調(diào)查等，從不同角度獲取學(xué)生在實踐過程中的表現(xiàn)和成果信息，以確保評估結(jié)果的科學(xué)性和可靠性。測試是評估學(xué)生知識掌握和能力發(fā)展的重要方法之一。在知識測試方面，設(shè)計了一套涵蓋生物學(xué)核心概念、原理和規(guī)律的標(biāo)準(zhǔn)化試卷，對學(xué)生進行階段性的測試。試卷內(nèi)容包括選擇題、填空題、簡答題和論述題等多種題型，全面考查學(xué)生對生物學(xué)知識的理解、記憶和應(yīng)用能力。在學(xué)習(xí)遺傳規(guī)律后，通過選擇題考查學(xué)生對基因分離定律和自由組合定律基本概念的理解，如“在孟德爾的豌豆雜交實驗中，F(xiàn)2出現(xiàn)3:1性狀分離比的條件不包括以下哪一項？”通過簡答題讓學(xué)生闡述基因與性狀的關(guān)系，考查學(xué)生對知識的理解和表達能力。在能力測試方面，根據(jù)不同的能力維度設(shè)計相應(yīng)的測試任務(wù)。對于科學(xué)思維能力，設(shè)計一些需要學(xué)生運用歸納與概括、演繹與推理等思維方法解決的問題，如給出一系列生物進化的實例，要求學(xué)生歸納出生物進化的趨勢；對于科學(xué)探究能力，設(shè)置探究實驗題目，讓學(xué)生設(shè)計實驗方案、預(yù)測實驗結(jié)果并分析實驗數(shù)據(jù)，如“探究溫度對酶活性的影響，設(shè)計一個完整的實驗方案，并說明實驗步驟和預(yù)期結(jié)果”，以此考查學(xué)生的實驗設(shè)計、操作和分析能力。作品分析主要針對學(xué)生在模型構(gòu)建過程中完成的作品，包括物理模型、概念模型和數(shù)學(xué)模型等。在分析物理模型時，從模型的科學(xué)性、準(zhǔn)確性、美觀性和創(chuàng)新性等方面進行評估。對于細胞結(jié)構(gòu)的物理模型，評估其是否準(zhǔn)確反映了細胞各部分結(jié)構(gòu)的形態(tài)、大小和位置關(guān)系，模型的制作工藝是否精細，是否有獨特的創(chuàng)意和設(shè)計，如使用環(huán)保材料制作模型或在模型中增加動態(tài)展示功能等。在分析概念模型時，重點關(guān)注概念的準(zhǔn)確性、完整性和邏輯關(guān)系的合理性。對于遺傳規(guī)律的概念模型，檢查模型中是否涵蓋了所有重要的遺傳概念，概念之間的連接是否正確，是否能夠清晰地表達遺傳規(guī)律的內(nèi)涵和應(yīng)用。數(shù)學(xué)模型的分析則側(cè)重于模型的合理性、數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和模型的應(yīng)用能力。對于種群數(shù)量變化的數(shù)學(xué)模型，評估模型的數(shù)學(xué)表達式是否正確反映了種群數(shù)量變化的規(guī)律，數(shù)據(jù)的采集和處理是否準(zhǔn)確，學(xué)生能否運用模型對種群數(shù)量的變化進行合理的預(yù)測和解釋。問卷調(diào)查是了解學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度、興趣和對教學(xué)效果反饋的重要手段。設(shè)計了學(xué)生問卷和教師問卷。學(xué)生問卷內(nèi)容涵蓋學(xué)