基于表现性评价的初中生物学模型建构——以“人体与外界的气体交换”为例.pdf

1820232023年Middle School BiologyNo.5Vol.39中学生物学第39 卷第5期文件编号：10 0 3-7 58 6(2 0 2 3)0 5-0 0 18-0 3基于表现性评价的初中生物学模型建构以“人体与外界的气体交换”为例贾国静！张浩刘金东3（1.山东省潍坊市临胸县教育科学研究院山东潍坊262600)（2.山东省潍坊市临朐县胸阳学校山东潍坊262600)（3.山东省潍坊市临胸县文化初中山东潍坊262600)摘要将生物学建模过程与表现性评价有机结合，从物理模型、数学模型、概念模型三个方面进行案例设计，尝试探索学生学科素养形成的新路径，丰富过程性评价中的评价方式和评价内容。关键词模型与建模表现性评价学科素养中图分类号G633.91文献标志码B义务教育生物学课程标准（2 0 2 2 年版）（以下简称课程标准）从生命观念、科学思维、探究实践、态度责任四个方面界定了初中生物学核心素养。其中科学思维是培育科学精神、形成生命观念的重要途径，而比较与分类、归纳与演绎、分析与综合、模型与建模是主要的思维方法。模型与建模可以揭示事物的形态、特征和本质，在培育学生高阶思维能力的同时，引领学生进行深度学习，理解学科核心概念。在初中生物学教学中物理模型、概念模型、数学模型的使用比较频繁，但学生自主建模、模型展示与深化应用等环节缺少过程性评价，难以引导学生进行深度思维。课程标准强调评价方法多样化，推进表现性评价，将纸笔测试与表现性评价相结合，保证以评促学、以评促教。相较于纸笔测试，表现性评价提供了清晰的学习目标、有意义的情境任务以及明确的评分规则，通过有效的学习反馈带动学生自我评价、自我反思，促进学生的学习与发展。表现性评价的评分标准既关注学生的学习结果，也关注学生的学习过程,没有唯一的答案但能够向学生展示答案的标准,对学生的模型构建具有指导与评价的双重作用。因此，下文尝试将表现本文是山东省教育科学“十四五”规划2 0 2 1年度重大课题“基于脑科学的教育教学质量提升策略研究”（No.2021VZ004）和潍坊市“十四五”规划专项课题“思维导图在初中生物科学思维培养中的应用研究”（No.2022NKXZX16）的研究成果。性评价与生物学模型建构相整合,以济南版初中生物学“人体与外界的气体交换”一节为例，从物理模型、数学模型、概念模型三个方面进行表现性评价任务设计。1表现性评价在物理模型构建中的应用物理模型是指利用实物、图画等材料或形式，将真实事物放大或缩小制成模型。模型能够模拟真实事物的某些功能或特性，如DNA分子双螺旋结构、小肠壁结构模型等。在学生的制作、展示与评价过程中，原本抽象难以理解的生物学知识逐渐清晰、内化,能够更好地指导评价学生制作模型的规范性。教师在制定评价标准时需要从科学性、艺术性、创新性等方面考虑。1.1案例“模拟肺与外界的气体交换一呼吸运动”学习目标：利用身边的材料制作模型，模拟隔肌与呼吸运动的关系，理解呼吸运动的实现过程。表现性评价任务要求：（1）结合人体呼吸系统组成，利用矿泉水瓶、气球、Y形导管、胶带、剪刀等材料制作隔肌运动模型。（2）描述模型中各组成部分所代表的人体结构名称。（3）上下拉动隔肌，观察肺的变化，描述隔肌与呼吸运动的关系。表现性评价标准：评价标准不仅是教师评价学生的依据，更是学生学习行为的重要导向。本次评价标准设计了科学性、艺术性、创新性三个评价指标，采用等级划分，见表1。19设计意图：学生根据评价任务要求，利用身边的材料进行模型制作。小组选派代表展示模型（图1），描述模型组成,阐述隔肌与呼吸运动的关系。在完成该表现性评价任务后，学生总结归纳出呼吸运动的过程。综上，课堂中可以通过物理模型的开发制作,使抽象、内隐的生命结构或现象直观化，帮助学生探索变化的根本原因。表1隔肌运动模型评价标准评价指标ABC自评教师评价结构完整，比例较协调，立体感有多处结构缺失，比例失调，无科学性结构完整，比例协调，立体感强不强立体感注重图文、色彩等搭配，做工精颜色、形状等外观无感染力，做色彩单一或搭配混乱，做工粗艺术性致，富有美感工较为精细，美感不强糙，无美感作品有与众不同的创新性表现作品无与众不同的创新性表现作品中无与众不同的创新性表创新性形式形式现形式图1隔肌运动物理模型2表现性评价在数学模型构建中的应用数学模型通过公式、曲线图及柱状图等数学方式，表述生命活动规律。如光照强度、温度、二氧化碳等条件与光合作用强度的关系曲线；淀粉、脂肪、蛋白质在消化道内被消化程度的曲线；吸气与呼气时气体成分含量柱状图等。学生在自主绘制数学模型的过程中，必须基于对核心概念的深刻理解，在理解知识本质之后，通过总结归纳、迁移运用才能绘制出数学模型。基于此，表现性评价任务在设计的过程中要体现问题驱动，注重学生思维的外显，通过绘制数学模型促进学生思维深刻性、批判性。2.1案例“人体内的气体交换”学习目标：基于数据构建数学模型，描述肺泡处和组织处气体交换的过程及血液成分变化。表现性评价任务要求：分析人体吸入气体与呼出气体成分变化，见表2,推测血液流经肺泡处和组织处时血液中氧气和二氧化碳含量的变化，并绘制变化曲线，解释人体吸人与呼出气体中氧气或二氧化碳含量变化的原因和意义。表现性评价标准：为更好地规范、指导学生利用坐标轴绘制曲线，正确表示血液中气体成分变化，评价标准的设计从以下三个维度展开，更多地倾向于指导学生行为，具体见表3。表2人体吸入和呼出的气体成分含量对照表呼吸气体成分氮气氧气二氧化碳水蒸气其他气体吸入空气的成分（体积分数%）78210.030.070.9呼出气体的成分（体积分数%）781641.10.9表3“氧气和二氧化碳变化曲线图评价标准评价指标ABC自评教师评价横纵坐标刻度准确，横坐标能坐标轴标注名横纵坐标的名称、刻度标注不没有标注横纵坐标的名称、够体现肺部毛细血管、组织处毛称、刻度够完整刻度细血管曲线能够准确表示氧气、二氧曲线体现氧气、二氧化碳在肺曲线无法正确体现氧气、二氧曲线体现氧气、化碳在肺泡处、组织处毛细血管泡处、组织处毛细血管含量变化化碳在肺泡处、组织处毛细血管二氧化碳含量变化变化，转折点严谨准确大体正确，细节尚需改进含量变化能够用不同颜色或不同类型能区分开氧气、二氧化碳曲曲线绘制粗糙，氧气、二氧化整体直观性的线条直观表现氧气、二氧化碳线，但是色彩、形式单一碳区分不明显变化曲线设计意图：学生通过分组实验和结果分析，已对发生在肺泡处和组织处的气体交换有所了解，但缺少整体、深人的思考。如图2 所示，学生在完成该表现性任务的过程中，分析数据构建数学模型，基于曲线变化阐述人体内气体交换的根本原因和意义，在明确变化本质的基础上构建核心概念。同时利用文字、表20格、模型的相互转化，促使知识的迁移与归纳。学生在展示交流的过程中，将隐性思维可视化，同时学生间的互评与教师评价可以完善学生概念的形成。含个量0肺动脉肺静脉肺泡动盛组织静血流方向处毛处毛脉细血细血管管图2氧气变化数学模型3表现性评价在概念模型构建中的应用概念模型指的是以图示、文字及符号组成概念图和思维导图等对生命现象或规律进行描述，如血液循环途径模式图、遗传图解等。概念模型简洁直观，通过箭头、曲线等符号将关键词进行连接，既揭示了事物的本质特征，又提升了学生思维的深刻性、独创性。基于真实的情境创设表现性评价任务，使表现性评价与概念模型相结合，在启发学生深度思维的同时，促使学生对知识的灵活迁移与运用。3.1案例“人体与外界的气体交换”学习目标：通过构建概念模型，总结人体完成气体交换的四个环节。表现性评价任务要求：（1）氧气是组织细胞进行呼吸作用的原料，请利用流程图的形式，描述氧气由外界空气进人人体组织细胞的具体路径。（2）补充完善二氧化碳排出体外的途径。表现性评价标准：概念模型的构建更重要是学生思维过程的外显，因此评价标准除注重美观、准确外，更要体现学生表达的过程。具体内容见表4。表4概念图评价标准评价指标ABC自评教师评价能够完整的表述肺与外界气能够表述肺与外界气体交换、肺与外界气体交换、肺泡处气体交换、肺泡处气体交换、气体肺泡处气体交换、组织里气体交完整性体交换、组织里气体交换三次交在血液中的运输、组织里气体交换，缺少气体在血液中的运输换不完整换四个环节过程四个环节中箭头方向、文字标四个环节中箭头方向、文字标注、关键词准确明了，能够清晰四个环节中箭头方向准确，文准确性注、关键词，不够简洁明了，存在地展示空气中氧气到达组织细字标注、关键词不够简洁明了错误胞的过程文字、箭头、方框等多种形式形式、颜色单一，但书写端正、美观性形式、颜色单一，漆草混乱结合，多种颜色搭配，简洁美观整齐表达交流思路清晰、言简意能够根据模型表述正确，语言能够阐明模型含有，但语言表展示表达，表述正确、完整表达不够严谨达与专业术语的使用存在错误设计意图：学生在学习了“人体与外界的气体交换”全部内容之后，教师创设问题情境，让学生绘制氧气进人组织细胞的流程图（图3），从而构建概念模型。通过该表现性评价任务，学生在概念模型完善和展示交流过程中，梳理归纳人体三次气体交换，明确人体与外界气体交换的过程与意义。概念模型的构建过程就是生物学概念形成的过程，在此基础上，学生能够进一步形成结构与功能观等生命观念。CO,CO,COCO2外界组织肺泡血管空气一细胞02O202呼吸运动气体扩散血液运输气体扩散图3人体与外界气体交换概念模型4反思总结表现性评价不仅是一种评价形式,更是一种学习活动，表现性评价过程是一种教学互动的过程。模型是抽象和形象的有机结合，一方面能够抽象表达生命现象本质和规律，另一方面在构建、修正模型的过程中能够发展思维的深刻性、逻辑性和批判性。基于表现性评价进行模型与建模设计，可以发挥学生主体性，促进学生深人理解概念,形成核心素养。但是，在设计实施过程中也出现一些不足之处，如评价量表的评分者存在主观性，学生自评时难以做到公平公正，教师评价过程比较耗费时间等。因此评价量表的设计与使用还需要与其他评价策略相结合，进一步完善改进。参考文献：1中华人民共和国教育部.义务教育生物学课程标准（2 0 2 2 年版）S.北京：人民教育出版社，2 0 2 2：4-5.2院陈颖芳，张锋.基于科学思维进阶的高中生物建模教学实施与思考 J.中学生物学,2 0 2 2,38（1）：7-8+12.3周文叶.中小学表现性评价的理论和技术M.上海：华东师范大学出版社，2 0 1453-54.