初中生物 “二维-三维-立体-概念”多维度模型教学——以《输送血液的泵——心脏》为例

初中生物 “二维-三维-立体-概念”多维度模型教学——以《输送血液的泵——心脏》为例

张娜

（云南师范大学实验中学，650031）

摘要：“二维-三维-立体-概念”多维度模型教学模式即平面示意图到三维立体微课视频再到立体实物模型最后上升到概念模型的教学模式。该教学模式能有效突破初中生物学中结构性知识点的教学，有利于学生对结构的深刻记忆和理解，提升学生空间思维能力，培养生物学学科核心素养。

关键词：多维度模型；教学模式；初中生物

“模型”即模拟原型（所研究对象的结构形态或运动形态）。模型是人们为了某种特定目的而对认知对象作出的概括性描述，是对复杂事物的一种简化处理：是主体为了研究对象而使用的工具或手段，也是研究客体的替代物1。多维度的模型综合运用能更好辅助教学，提高学生的科学探究能力和科学素养。

1 “二维-三维-立体-概念”多维度模型教学模式

“二维-三维-立体-概念”多维度模型教学模式，即从“二维的平面结构示意图，到三维动态、立体的视频微课演示，再提升到实物立体模型，最后提升思维归纳为概念模型”的教学模式。

在初中生物学教学中，认识结构的知识点教学为重点内容。要求学生要掌握该结构各部分名称和功能，形成结构与功能相适应的生物学观点。而对结构性知识点的教学，往往仅以教材上的结构示意图开展，学生对结构的认知较为单一、生硬。“二维-三维-立体-概念”多维度模型教学模式能有效突破初中生物学中“结构性知识点”的教学。

2 教学实践

以人教版七年级下册第四章第三节《输送血液的泵——心脏》一节“认识心脏的结构和功能”为例，阐述“二维-三维-立体-概念”多维度模型教学模式突破结构性知识点教学的探索。

2.1 教材分析

《输送血液的泵——心脏》一节安排在认识血液和血管后。本节要求观察心脏结构，将结构与功能建立联系，引导学生思考：心脏结构与其作为血液流动的动力来源的功能相适应的特点；心脏结构与血液循环的功能相适应的特点。

2.2 教学过程

2.2.1 平面结构示意图建立初步认知

课本上对心脏的结构有全面的“心脏结构示意图”，请学生观察教材插图，从二维平面的角度初步认识心脏的大致结构，引导学生观察示意图中的标示。学生能初步认识心脏的结构，能观察到心脏各结构的名称、大致位置、区分左右心腔、明确心房与心室的位置。

2.2.2 三维解剖视频加深理解

教师在课前录制解剖猪心脏的微课视频。边解剖边讲解各结构位置、名称，并用标签写上结构名称贴到对应位置上。请学生结合课本上的“心脏结构示意图”观看“猪心脏的解剖微课”视频。再对照课本填写学案中心脏各结构名称。

通过观看视频学生能见到真实的心脏，同时以动态、立体的视角认识心脏各结构，在思维上从二维平面提升到三维立体真实结构。在解剖视频的帮助下，学生能更全面地理解课本上的结构示意图。三维立体和二维平面相结合，有效帮助学生加深对心脏结构的理解，培养学生的空间思维。真实的器官能更加直观的帮助学生认识结构，同时能提高学生课堂学生积极性，通过微课视频的方式呈现又很好地避免了将猪心脏实物带入课堂造成不易操作性和学生的心理恐惧等问题。

2.2.3 实物立体模型构建空间认知

安排“给心脏模型贴标签”的学生活动能提升学生对知识的迁移、应用能力。以小组为单位，发放一个塑料心脏模型和若干空白标签贴。学生合作在空白标签贴上写上各结构名称并贴到塑料心脏模型的对应位置上。同时需要讨论思考学案上相应问题：（1）心脏主要由什么组织构成？（2）心脏左右和上下是否相通？（3）左心室、右心室、心房三者的心腔壁厚薄程度与收缩输送血液的距离之间的关系（4）心脏中瓣膜和血流方向的关系。活动完成后请某一小组上讲台展示小组成果及回答相应问题，其他同学纠错。

在完成此项活动过程中，学生需要反复对照教材中的心脏结构示意图或自己学案上的填图来完成，就起到从二维到立体的思维迁移，使平面的心脏结构图与立体模型相结合，由理论学习向应用转变，符合学生的发展和认知规律。

2.2.4 概念模型提升思维

引导学生提升思维空间，将心脏结构进行简化归纳概括。教师引导学生用“田字格”的形式总结心脏的结构、血流方向（下图）。

图 “田字格”心脏结构、血流方向

结构简图即概念模型的运用能有效帮助学生提升思维能力，将复杂的知识简化，对结构的认知更加清晰，提升思维空间。

3“二维-三维-立体-概念”多维度模型教学模式的分析

3.1 符合学生认知规律

模型教学在生物学教学应用中本就已具有促进学生对知识的理解、提升课堂效率的优势。多维度模型的层层推进符合学生的认知水平和认知规律，促进学生一步步构建出清晰的知识体系，加深对知识的理解和应用。

3.2 提升学生空间思维能力和探究能力

多维度的模型应用，能有效帮助学生从平面到立体的建立，提升学生的空间思维能力和空间想象力。不仅有利于学生探究能力和研究能力的提升，还能提高课堂积极性。

3.3 有利于落实生物学学科核心素养

在多维度模型教学形式的实施中，学生能有效理解各结构的特点及功能，真正落实结构与功能相适应的生物学核心观点。配合自主学习、合作探究等学生活动，培养学生严谨的理性思维，提高课堂的新颖性，更能升华课堂层次，在潜移默化中培养学生的生物学学科核心素养。

总之，“二维-三维-立体-概念”多维度模型教学模式能有效突破初中生物学中结构性知识点的教学，有利于学生对结构的深刻记忆和理解，体会结构与功能相适应的生物学观点，提升空间思维能力，培养生物学学科核心素养；对于教师和课堂，能真正做到以学生为主体的课堂教学，升华课堂层次、实现高效课堂。

参考文献

[1]梁瑛,王永文,付宏杰等. 鲫鱼多模型匹配监测机制的虚拟生物模型构建. 系统仿真学报,  2006, 8: 563-566.