構(gòu)建物理模型，促進(jìn)高中生物教學(xué)

林飛明

摘 要：生物教學(xué)中物理模型的構(gòu)建對(duì)于理清繁雜的生物學(xué)概念、記憶眾多的生物學(xué)知識(shí)點(diǎn)具有至關(guān)重要的作用，是新課標(biāo)所倡導(dǎo)的有效的教學(xué)方式。緊密聯(lián)系人教版生物學(xué)教材，先后論述了在高中生物教學(xué)中構(gòu)建物理模型的意義、原則以及構(gòu)建的步驟。

關(guān)鍵詞：物理模型；生物教學(xué)；建構(gòu)主義

高中生物知識(shí)點(diǎn)眾多，各個(gè)知識(shí)點(diǎn)之間又有著錯(cuò)綜復(fù)雜的聯(lián)系，這些知識(shí)點(diǎn)同時(shí)又是建立生物學(xué)知識(shí)體系大廈的根基，因此，清晰地構(gòu)建出知識(shí)框架對(duì)于生物的學(xué)習(xí)具有非常重要的意義。生物學(xué)是一門系統(tǒng)性很強(qiáng)的學(xué)科，但是在生物教學(xué)中，教師大多采用滿堂灌的方式進(jìn)行授課，學(xué)生課堂參與度低，學(xué)習(xí)效率低下。面對(duì)繁瑣復(fù)雜的生物知識(shí)點(diǎn)，學(xué)生往往采用機(jī)械背誦的方式進(jìn)行記憶，無法理解各個(gè)知識(shí)點(diǎn)之間的本質(zhì)聯(lián)系，因而在遇到問題時(shí)難以變通思考，導(dǎo)致成績很難提升。這些都與新課標(biāo)三維目標(biāo)培養(yǎng)的要求相悖，為了改變教師生物教學(xué)以及學(xué)生生物學(xué)習(xí)的現(xiàn)狀，選擇合適的教學(xué)策略幫助學(xué)生靈活掌握知識(shí)就顯得極為重要了。

新課標(biāo)中明確要求：教師在引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)新知識(shí)的過程中要幫助學(xué)生領(lǐng)悟假說演繹、建立模型等科學(xué)方法及其在科學(xué)研究中的應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生的建模思維和建模能力。人教版教材中主要介紹了物理模型、概念模型和數(shù)學(xué)模型等三種模型，而其中物理模型的應(yīng)用最為廣泛。建構(gòu)主義的學(xué)習(xí)理論認(rèn)為：知識(shí)的獲取過程不是簡單的由外到內(nèi)的傳遞和轉(zhuǎn)移，這種被動(dòng)地接受他人的理論，而應(yīng)該是在某種真實(shí)的情景創(chuàng)設(shè)中，學(xué)生積極主動(dòng)地去探索知識(shí)內(nèi)在的聯(lián)系，從而將新舊知識(shí)準(zhǔn)確地串聯(lián)起來構(gòu)建屬于自己的知識(shí)體系。物理模型的構(gòu)建過程之中，學(xué)生自主地搜集資料、整合信息、動(dòng)手操作，這正是一種學(xué)生自主學(xué)習(xí)的過程。這種以學(xué)生為主體的課堂教學(xué)不僅激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，改變了學(xué)生學(xué)習(xí)的方式，培養(yǎng)了學(xué)生獲取知識(shí)的自主性以及獨(dú)立性，達(dá)到了情感態(tài)度與價(jià)值觀的目標(biāo)。而且學(xué)生的動(dòng)手與動(dòng)腦能力都得到了提升，將舊知識(shí)與新知識(shí)有機(jī)結(jié)合，對(duì)于知識(shí)的理解更加深刻，邏輯思維能力也得到了發(fā)展，達(dá)到了知識(shí)與技能的目標(biāo)。其次，構(gòu)建模型的過程中學(xué)生參與度高，積極與小組成員合作探究，整個(gè)學(xué)習(xí)的過程充滿了趣味性。

構(gòu)建物理模型的方法是一種科學(xué)的教學(xué)方法，值得生物廣大教師去普及、去思考探究如何更好地運(yùn)用物理模型的方法去幫助學(xué)生更好地學(xué)習(xí)生物學(xué)知識(shí)。人教版的生物教材中講述了四個(gè)物理模型的構(gòu)建，分別是《分子與細(xì)胞》模塊中《嘗試制作真核細(xì)胞的三維結(jié)構(gòu)模型》，《遺傳與變異》模塊中《模擬減數(shù)分裂過程中染色體的變化》以及《制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型》《穩(wěn)態(tài)與環(huán)境》模塊中的《建立血糖調(diào)節(jié)模型》。此外，利用構(gòu)建物理模型的方法來進(jìn)行生物教學(xué)的例子還有許多，如“生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型”“有絲分裂中染色體的變化”以及“建構(gòu)重組DNA分子”等。

構(gòu)建物理模型是一種學(xué)生的創(chuàng)造性活動(dòng)，為了更好地引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行合理的構(gòu)建，教師有必要在構(gòu)建活動(dòng)前與學(xué)生講述構(gòu)建模型的原則，使學(xué)生有明確的構(gòu)建目標(biāo)與開放的廣闊的思維，以達(dá)到良好的教學(xué)效果。物理模型構(gòu)建中的幾條基本原則是：（1）科學(xué)。相比于科學(xué)家進(jìn)行科學(xué)研究的模型，雖然高中生制作的模型相對(duì)簡單，但也應(yīng)具備基本的科學(xué)性以及真實(shí)性；（2）可行。難度過大或者內(nèi)容較深的模型會(huì)超出學(xué)生的能力水平，降低學(xué)生的積極性，因而在模型的選擇時(shí)要依據(jù)新課標(biāo)的要求，選取合適的模型進(jìn)行構(gòu)造。（3）簡約。模型畢竟不是事物的復(fù)雜原型，表示出事物的一系列重要特征即可。因而構(gòu)建的模型應(yīng)簡單直觀，在必要時(shí)可以略去某些特點(diǎn)的創(chuàng)設(shè)。（4）美觀。美觀大方的事物總能閱人耳目，模型同樣如此。在能體現(xiàn)原型的各個(gè)特征的基礎(chǔ)上應(yīng)力求模型的觀賞性。（5）環(huán)保。應(yīng)教育學(xué)生養(yǎng)成節(jié)約環(huán)保的意識(shí)，盡量選取廢舊的材料進(jìn)行模型的構(gòu)建。

明確了物理模型構(gòu)建的原則及其在生物教學(xué)中的作用，接下來就來探討教學(xué)過程中物理模型構(gòu)建的步驟：

一、原型的確定

首先，第一步需要確定模型所需要研究的對(duì)象，進(jìn)而根據(jù)所學(xué)的生物知識(shí)進(jìn)一步地拓展，分小組去搜集更多的資料并進(jìn)行整理，接著分析討論原型所具有的特征，初步設(shè)計(jì)出構(gòu)建方案。例如，在嘗試制作真核細(xì)胞的三維結(jié)構(gòu)模型時(shí)，真核細(xì)胞中的各個(gè)細(xì)胞器的名稱、特征、分布狀況、大小比例、相對(duì)數(shù)量這些特點(diǎn)事先都需要清晰地掌握。

二、材料的準(zhǔn)備

生活中的廢舊材料有木質(zhì)的、塑料的、紙質(zhì)的以及金屬或者布料的，制作過程中具體選用哪一種材料應(yīng)該基于對(duì)于模型的特點(diǎn)的分析，在保證模型質(zhì)量的前提下，盡量做到經(jīng)濟(jì)環(huán)保。例如，在DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的制作時(shí)，需要思考構(gòu)建含氮堿基、磷酸、五碳糖的材料以及它們之間相互連接的材料。

三、模型的構(gòu)建

在構(gòu)建的過程中，各個(gè)元素制作的先后次序應(yīng)遵循先框架后細(xì)節(jié)、先大后小、由表及里的原則。明確模型的整體制作過程以及小組中各個(gè)成員的任務(wù)分工，在團(tuán)隊(duì)的協(xié)作下集思廣益，共同完成模型的構(gòu)建。

四、模型的展示

在全班范圍內(nèi)舉行各個(gè)小組模型的展示，并由代表分別講述模型的構(gòu)建過程、其中值得驕傲的閃光點(diǎn)以及制作中遇到的問題以及所采取的解決辦法。

五、模型的評(píng)價(jià)

根據(jù)教師給定的科學(xué)、可行、簡約、美觀、環(huán)保五個(gè)原則，由學(xué)生分別給出各個(gè)小組模型的評(píng)判，指出其中值得借鑒以及需要修改的地方。同時(shí)教師從這五個(gè)方面給出各個(gè)小組模型的綜合評(píng)判，對(duì)于閃光的地方給予表揚(yáng)以激發(fā)學(xué)生的自信心，對(duì)于不足提出修改意見，鼓勵(lì)學(xué)生不斷地完善。同時(shí)教師應(yīng)不失時(shí)機(jī)地講述蘊(yùn)含在模型中的生物學(xué)知識(shí)，這種寓教于樂的教學(xué)方式必能使學(xué)生在輕松的氛圍中深刻理解與鞏固所學(xué)知識(shí)。

六、模型的完善

通常一個(gè)完美的模型需要反復(fù)地修改與完善才能完成。在觀賞了其他小組的模型展示以及聽取了教師的指導(dǎo)意見后，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行對(duì)模型的反思與修繕，從而得到滿意的結(jié)果。

在物理模型的構(gòu)建中，學(xué)生自主地搜集整理了所學(xué)知識(shí)，探索了各個(gè)知識(shí)點(diǎn)之間的本質(zhì)聯(lián)系，對(duì)于知識(shí)的理解更加地靈活，記憶更加地深刻，學(xué)會(huì)了舉一反三。同時(shí)團(tuán)隊(duì)的合作培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)體意識(shí)，提高了動(dòng)手動(dòng)腦的能力，學(xué)會(huì)了進(jìn)行科學(xué)研究的模型構(gòu)建方法，學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情以及自主性都得到了極大的提高。因此，生物教師應(yīng)不斷深入思考物理模型的構(gòu)建，達(dá)到更好的教學(xué)效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]鄭峰.例談在高中生物教學(xué)中物理模型的構(gòu)建[J].亞太教育，2015（15）：55.

[2]沈泉.物理模型建構(gòu)在高中生物教學(xué)中的應(yīng)用[J].實(shí)驗(yàn)教學(xué)與儀器，2015，32（4）：24，32.