利用建模學習 落實概念教學

熊琳 徐晶晶 涂傳林

摘要：2011年版《義務教育生物學課程標準》強調關注生物學重要概念的學習。本文結合“人體血液循環”重要概念的教學，利用簡單的材料構建人體血液循環系統的物理模型解讀轉換，引導學生構建人體內的物質運輸是通過血液循環系統實現的這一概念圖，通過過程性的結構激發學生的學習興趣，突破教學重難點，從而取得更好的教學效果。

關鍵詞：物理模型；血液循環；概念圖；直觀教學

一、整體分析教材，明確梳理概念目標

人體血液循環知識在課標的課程內容“生物圈中的人”中明確指出，血液循環系統包括心臟、動脈、靜脈、毛細血管和血液，其功能是運輸氧氣、二氧化碳、營養物質、廢物和激素等物質。從概念的角度進行分析，筆者對本概念上下位關系及支撐事實進行了梳理，建立如圖1的概念圖。

通過本節課的學習，力圖使學生認識到血液在心血管系統中的循環流動的兩個主要途徑及其重要意義，并為下一章的學習奠定基礎。

二、分析學情，因材施教

1.學生已有知識：在之前的學習中，學生已經構建了血液是物質運輸的載體、血管是血液流動的通道以及心臟是血液循環的動力器官這些概念，但學生還不能將這三個小概念聯系起來從而構建人體內的物質運輸是通過血液循環實現的這一大概念。他們普遍具有“血液在身體中是循環的”或“血液在身體中是流動的”等不完整的前概念。因此教師要幫助學生建構的重要概念有兩個：其一是了解血液循環系統的結構及其功能；其二是認識到人體各個系統之間只有相互聯系、相互協調，才能完成生命活動。

2.學生疑惑點：學生對于心臟四個腔室上連接的血管容易混淆，血液循環流動的目的是為了什么，由于學生不能感受人體內部的血液循環，因此可以通過“人體的心臟一旦停止跳動，就會死亡，而心臟作為血液循環的動力器官，看來血液是需要不停的循環的，那么血液循環為何如此重要呢？”啟發式提問，來讓學生的認知產生沖突，以此為契機來引發學生思考。

3.學生興趣點：（1）觀察并解釋“心臟是如何通過四個腔室的收縮和舒張使得血液循環流動，并出現血液顏色的變化？”利用模型幫助學生解釋疑惑，通過觀察和實驗的教學策略幫助學生理解該知識點。（2）通過“運動會使心跳發生怎樣的變化？”設疑，讓學生運用血液循環的原理解釋心跳加快的原因。教師抓住了學生的學習興趣點，讓學生有學以致用的興奮感，不斷深化概念的應用，讓學生認識到堅持體育鍛煉的好處。

三、建模學習，呈遞概念

1.設置情景，導入新課。運用多媒體播放《血液循環》視頻，導入一個沉睡千年血液循環之謎。提出問題：（1）哈維如何質疑發現血液循環的？（2）哈維的學說為人們留下了一個懸而未解的謎是什么呢？進而導入本節課探索的課題：人體血液循環。

2.課中探索。課中探索分為5個環節：觀看模型→構建模型→反思模型→研讀模型→轉化模型，引導學生通過建立血液循環物理模型，對血液循環概念層層遞進，最終構建出“血液循環的兩個主要途徑（體循環和肺循環）以及血液循環的功能是運輸氧氣、二氧化碳、營養物質和廢物等”的重要概念，并繪制出完整的血液循環概念圖。

（1）觀看模型。教師先通過自制模型（圖2）演示血液循環路徑和血液顏色的變化，大大提高了學生的學習興趣。然后讓學生以小組為單位討論：血液在心臟和血管中完成循環的條件是什么？引導學生初步總結出：人體血液在心臟和血管構成的封閉管道內的循環流動叫血液循環。

（2）構建模型。教師引導學生質疑：血液在心臟、動脈、靜脈和毛細血管中是沿著怎樣的順序流動的呢？有沒有規律呢？學生合作：先由小組內根據血液循環模型演示及書本提供的材料合作構建血液循環模型，然后進行小組間討論交流。經過討論交流引發了認知沖突后，教師展示血液循環示意圖的掛圖，引導學生比較自己構建的模型圖和掛圖有什么區別？進而引發學生思索：為何血液會沿著這一封閉的管道進行循環？

（3）反思模型。要想揭開血液沿著這一密封管道循環的原因，學生必須從尋根求源，查明血液循環的目的。因此，教師在此處提出血液中含有氧氣、二氧化碳、營養物質和廢物等，這些物質與人體細胞間的關系如何？進一步引導學生在腦海中建立起人體內物質交換概念圖模型（圖3）。

（4）研讀模型。教師布置學生閱讀課文，要求對比圖2模型中的血液流動以及動靜脈血的轉變來認識體循環和肺循環，思考以下問題：①血液循環包括哪2個過程？②血液從左心室出發，如何通過體循環流回到心臟？ ③血液從右心室出發，如何通過肺循環流回到心臟？實現以下目標：①認知血液循環包括體循環和肺循環；②繪制出體循環概念圖：左心室→主動脈→全身各級動脈→全身毛細血管網→全身各級靜脈→上、下腔靜脈→右心房；③繪制出肺循環概念圖：右心室→肺動脈→肺部毛細血管網→肺靜脈→左心房。

（5）轉化模型。為了使學生更加準確的理解血液循環的概念，教師提出：體循環和肺循環之間有何關系？它們的共同點是什么？兩者之間可以截然分開嗎？從而使學生認識到體循環和肺循環同時進行，其功能是運輸氧氣、二氧化碳、營養物質和廢物等，動手繪制出人體血液循環與物質交換概念圖（圖4），完四、過程反饋，落實概念

“血液循環”這節課的教學，通過沉睡千年之謎喚醒學生探索的欲望，讓學生走進血液循環的探究環境，接著教師利用自制的血液循環教具展示給學生一個初步的印象，然后通過小組合作學習，構建、反思、研讀及轉化血液循環模型，讓學生對于概念的學習不再是死記硬背，而是向科學家那樣去完成科學探究，促使學生主動完成對知識的自我建構。同時，通過師生間和生生間的交流合作，不活躍了課堂氣氛，而且激發了學生學習的積極性，課堂教學效果明顯提高。

參考文獻：

[1]中華人民共和國教育部.義務教育生物課程標準（2011 年版）.北京：北京師范大學出版社，2012：17.

[2]段玉佩 陳月艷.構建模型優化“人體血液循環”教學.生物學通報，2015，50（10）：33-35.

[3]劉繼光“血液循環”一節的教學設計.生物學通報，2009，44（1）：38-40.

基金項目：基于模型建構的初中生物概念教學研究（2016BZJKT134）

作者簡介：熊琳（1985-），女，安徽阜陽人，亳州市利辛中學教師，從事生物教學教研工作；徐晶晶（1994-），女，安徽淮南人，安徽師范大學生命科學學院在讀教育碩士。

通訊作者：涂傳林（1963-），男，安徽岳西人，安徽師范大學生命科學學院副教授，教育碩士研究生導師。