例談在高中生物教學中物理模型的構建

鄭峰

摘要：構建物理模型是教材中一種重要的學習方法，是使課堂教學形式多樣化一種手段，同時也是做到落實解決高中生物探究性實驗的一種途徑，有利于提高學生科學探究能力，促進學生邏輯思維的發展，培養學生的創新精神和實踐能力。

關鍵詞：構建物理模型；高中生物教學

中圖分類號：G613.6 文獻標志碼：A 文章編號：2095-9214（2015）05-0055-01

現代教育觀認為：課堂教學除了傳授科學知識和技能外，還應該重視培養學生的探究興趣、探究能力以及創新意識。全國高考生物科考試大綱中，關于實驗與探究能力有如下要求：具有對一些生物學問題進行初步探究的能力，包括運用觀察、實驗與調查、假說演繹、建立模型與系統分析等科學研究方法。其中建立模型是新課標探究教學中一個熱點、難點的新知識。

在這種背景下，本人在市骨干教師培養對象的培訓中，做了《高中生物構建物理模型應用的研究》課題的研究。本人就利用構建物理模型的方法來輔助高中生物課堂教學進行分析總結。

一、了解課本物理模型構建的內容，說明建構物理模型的必要性

高中生物模型的種類很多，人教版新教材中主要介紹了物理模型、概念模型和數學模型三種模型。整個新課標教材（人教版）共安排了4個物理模型構建的內容，具體如下：1、《分子與細胞》中《嘗試制作真核細胞的三維結構模型》；2、《遺傳與變異》中《模擬減數分裂過程中染色體的變化》和《制作DNA雙螺旋結構模型》；3、《穩態與環境》中《建立血糖調節的模型》。

通過物理模型能使生物知識點更直觀化、簡約化，更有效地鞏固課本知識與提高自身能力相結合，使物理模型構建能真正的為教學服務，提高學生的生物科學素養，才是最關鍵的。

二、利用課本中的物理模型的構建的實例，激發學生的學習興趣。

物理模型根據生物具體事物的形狀、顏色、大小的按一定比例以及特征來制作，體現出事物的自然順序和自然位置，揭示事物的形態、特征和本質，使生物課堂教學形式多樣化。在短短45分鐘課堂教學中，要完成一個過于復雜的物理模型，難度大，構建物理模型效果不理想，學生積極性易受挫。所以在初學者中要選擇簡單而又有針對性的一個物理模型構建，這樣能確保學生在課堂45分鐘內完成的物理模型構建。學生有了自己的作品，就有成就感而且培養學生自信心。

所以本人就先讓學生完成《制作真核細胞的三維結構模型》，本節內容是在學生學習了細胞的三大基本結構和細胞器的結構與功能的基礎上，再讓學生親自動手制作真核細胞三維結構模型。在這次的制作過程中，學生自主選擇制作材料，比如在對制作細胞壁的時，有的學生直接選用家里的廢舊紙板進行制作，材料易得，又有一定的硬度，容易固定；在對制作液泡的時，有的學生選用橡皮泥進行制作，有的用紙折疊，而有的學生發散性思維很強，選用氣球，就達到了非常好的效果，簡單易操作，又形象。在課堂上學生在制作的過程中，不斷發現新問題，如細胞器的相對數量是否科學等等，經過教師一步一步的引導，最終完成了自已的作品，然后進行展示互評。

經過這次學生親自動手制作真核細胞三維結構模型，讓學生從枯燥的文字中擺脫出來，使學生全面掌握細胞的基本知識，加深學生對細胞結構與功能的理解，更好地構建完整的知識體系。而且學生可以積累一些構建物理模型經驗，這樣更有利于完成一些更加復雜的物理模型構建，甚至是課本知識擴展出來的物理模型的構建。

三、使用課本知識擴展出來的物理模型構建的探索，培養學生能力

課本的明確指出的物理模型內容雖然不多，但很多知識點可以運用構建物理模型的方法來解決。例如，本人用兩種方式完成構建生物膜的流動鑲嵌的物理模型：一種是在課堂上步步引導來完成細胞膜結構的物理模型；另一種是讓學生課后完成細胞膜結構的物理模型，課堂展示。

1、步步引導完成建構物理模型，體驗實驗探究

課前先給每位學生準備好幾張8K白色紙片、用若干紅色卡紙剪成的磷脂分子和若干綠色卡紙剪成蛋白質分子。在課堂中上講到了細胞膜結構中有磷脂分子存在，也介紹了磷脂分子的親水性頭部和疏水性尾部，接著讓學生在一張8K白色紙片中部畫一條線，線上面為寫上空氣、線下面寫上水，然后讓學生設想把磷脂分子放入水中，磷脂分子最終是如何排列的？通過學生動手排列磷脂分子，讓學生充分體會到了磷脂分子的親水性頭部和疏水性尾部，最后給學生總結出：磷脂分子的親水性頭部浸到水中，磷脂分子的疏水性尾部自然就翅在上面，而疏水性尾部就像人的兩只腳的，所以簡稱“腦袋浸水翹腳”，這樣非常有利于學生記憶磷脂分子的相關知識。利用同樣的方法引導學生使用教學道具排出磷脂雙分子層和蛋白質在磷脂雙分子層中如何排列的。

通過學生親自動手排列細胞膜中各種分子，這個過程就是用構建物理模型的方法，就是物理模型的構建和高中生物教學有機結合在一起。

2、課堂展示并互評課前完成物理模型，學會學以致用

學生利用的課余時間，完成細胞膜結構的物理模型構建，然后課堂展示。首先布置學生先預習《生物膜的流動鑲嵌模型》，然后學生自由尋找生活中的廢舊物品并分組制作出細胞膜的流動鑲嵌模型。在課堂上先將課本的知識講透后，讓學生展示自已的作品，并結合本節老師所教的新知識先對自制的物理模型進行自我批評，說出自已構建物理模型不足之處，再讓其他組的同學相互點評。

學生在老師的引導下通過構建物理模型過程，既能學到知識內容，又能掌握探究生物學知識所必需的思維方法，這也是物理模型的構建和高中生物教學有機結合在一起。

總之，在高中生物課堂中教師應注重運用物理模型構建進行輔助高中生物教學，引導學生提出問題、分析問題、通過各種途徑尋求答案，在解決問題的思路和科學方法上加強點撥和引導，這樣堅持讓學生自己唱主角，能夠讓學生置身于探索科學現象、發現科學規律的活動中，從中領悟和形成運用物理模型構建方法的能力，在快樂學習中領略生物知識的真諦。

（作者單位：福建省順昌縣第二中學）

參考文獻：

[1]中華人民共和國教育部制訂 《普通高中生物課程標準（實驗稿）》.人民教育出版社，2003年4月第1版

[2]鄭淵方、廖伯琴、王姍 《探究式教學的模型建構探討》 《課程研究與實踐》2001.5

[3]趙占良，人教版高中生物課標教材中的科學方法體系，《中學生物教學》2007年第3期