【矩道生物】新学期新助力——新课标下的高中生物模型构建和情境创设

一、助力新课程标准下的模型构建

1.构建物理模型

在高中生物学习中，抽象的细胞分子组成与结构是学习的重点和难点。通过构建物理模型来研究和解释原型的形态、特征本质是一种有效的学习形式。不仅有助于学好生物学，也能更好的提升学习生物学的兴趣。

以必修1分子与细胞为例，设计细胞及细胞结构模型，让学生对抽象复杂的细胞结构有了直观地认知和感性的认识。让生物学习更加生动有趣，从而激发他们的学习热情培养学习的兴趣。

在物理模型的基础上，构建开发的生命动态场景，帮助学生从结构与功能相适应这一视角，阐明细胞各部分通过分工与合作，形成相互协调的有机整体，实现细胞水平的各项生命活动，帮助学生更好地形成生命观念。

（光合作用的场所与过程）

（物质的输入和输出）

(ATP的合成与水解）

2.构建概念模型

遵循建模简化抽象出本质的要旨，强调活动中必要的思维过程，设计“建立血糖调节的模型”实验，第一体现了“激素”卡片作为信息发挥作用这一本质，第二体现了“胰岛素”“胰高血糖素”拮抗作用和反馈调节。

模拟活动不仅仅是在展示肉眼看不见的抽象过程，而是在形象化的基础上再高度抽象出血糖调节这个过程的本质。可探究、可交互的“建立血糖调节的模型”实验，改变了传统生物教学满堂灌的现象，加强了师生间的互动，在教师的引导下可以更好让学生置身于探索生物现象，发现生物规律活动中，让学生主动地去思考探索，顺着科学的思路和方法去感知、去思索。这样，学生可以更好的领悟和形成运动模型构建方法的能力，在不知不觉中领悟生物学科知识的真谛。

3.构建数学模型

构建数学模型是一种解决实际问题、探索客观规律的有效途径。引导学生构建数学模型，有利于培养透过事物现象揭示本质特性的洞察力，提升简约严密的思维品质，体验由具体到抽象的思维模式转换。

“培养液中种群数量的变化”探究实验，运用数学建模表征种群数量变化的规律，分析和解释影响种群数量变化的因素，并引导学生应用于相关的实践活动中。

二、助力新课程标准下的情境教学

1.通过知识迁移进行建模创设情境

选择性必修1稳态与调节模块，“内环境如何与外界环境进行物质交换”这部分内容比较复杂且抽象。新人教版教材和新北师大版教材分别安排了“思考讨论”“实践应用建模”引导学生结合初中学过的人体消化、呼吸、循环、泌尿等知识展开讨论，并建模表示内环境与外界环境之的物质交换关系。

建模是抽象的，是生物教学中的难点。矩道高中生物VR/3D实验室通过构建动态模型，创设人体生理代谢动态场景，表示内环境与外界环境之的物质交换关系。

(内环境视频)

动态模型设计时注重初中阶段已经学过的人体生理知识的迁移和应用，以立体鲜活的仿真人体生理动态模型和抽象概念建模创设人体生理代谢动态场景，帮助学生更好地理解稳态是由机体的所有细胞乃至器官、系统共建共享的认知。引导学生认识到人体的开放性，整体性以及动态平衡性，有助于从个体水平认同生命的系统观；通过分析感知动态模型领悟构建概念模型的方法，促进归纳和模型思维的发展。

动态场景中特别设计“红细胞浸润在流动的血浆中”，“组织细胞浸润在流动的组织液中”。呼应教材最后的总结“细胞外液是一种盐溶液，类似于海水。这在一定程度上反应了生命起源于海洋”。引导学生通过直观地观察内环境与外界环境之的物质交换关系动态场景，更容易在“内环境”和“生物进化”这两个抽象核心概念之间建立联系，深化对内环境概念的理解。

2.通过结合现实生活设计探究实验创设情境

通过引导学生去探索、解决一个个问题，可以达到掌握知识、发展智力、培养能力的教学目标。新课程强调学生尝试应用科学探究的方法，研究高中生物问题，验证高中生物规律，因此，高中生物问题教学是一个很重要的课题。创设问题情境是为问题解决服务的，所创设的问题情境必须有理论依据、有主题、有目标、有策略、有程序，问题的表现形式可以是一个“疑问句”，也可以是一项任务或目标的陈述，更可以是一种情境的创设。

 以选择性必修1稳态与调节模块，“抗原-抗体特异性结合”为例，设计贴近实际生活的可探究、可交互的“安全输血”和“血液凝集”情境，由易到难，由简到繁，逐步探究。根据学生已有的知识水平，由浅入深，由表及里，由输血（已知现象）到血液凝集（未知原理），层层推进，在沉浸式的感知中，给学生充分思考的时间和空间使学生在每一个互动情境中都能“跳一跳摘到不同的果实”，体会到智力活动的愉快，既给学生以成功的满足，又调动了学生的思维。学生一时回答不出的问题，教师要从不同角度去启发，去引导。

①发现并肯定学生相关的生活经验——去医院输血时医生会先确认病人的血型再输血。

②创设日常课堂不能实现的多血型输血情境，模拟去医院输血的情境——输血要遵循安全输血原则。通过实验探究不同血型输血的结果“可大量输血”“可少量输血”“不可输血”不同的输血结果作为问题情境，引导学生讨论为什么同血型可以输血，而像A型血和B型血之间不可以输血？

(安全输血视频)

③用生物学原理解释生活经验——例如，A型血和B型血之间输血，会出现血细胞凝集现象，通过观察血液凝集现象，继而引导学生讨论是什么引发凝集？

(血液凝集原理演示（示意）)

(血液凝集视频)

④课堂小结生活经验并指导个人健康实践。

关于矩道

上海矩道网络科技有限公司（简称“矩道科技”），是一家以“让教育多一个维度”为愿景的高新技术企业和双软企业。公司致力于虚拟现实、增强现实等XR技术与教育教学的深度融合，为用户倾力打造常态化与创新教学模式兼顾的K12虚拟仿真产品与解决方案。

 公司推出的矩道VR/3D虚拟仿真实验室系列产品，以突出的技术优势，受到用户和合作伙伴的高度评价。产品已服务于全国上千所中小学，让课堂教学更加精彩。矩道科技在持续升级虚拟仿真实验室产品的同时，将把XR技术应用于K12阶段的所有学科，为用户提供全学科的XR虚拟仿真产品与解决方案。

随着5G技术的推进，5G + XR必将给教育带来跨时代的技术革新，矩道科技愿与合作伙伴一起，以“虽有智慧，不如乘势”为奋斗纲领，持续为K12的用户提供与时俱进、高质量的产品、方案和服务。

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