淺議高中生物教學中物理模型的制作方法

劉宗巨

摘 要：在高中生物教學中，構建物理模型是一種有效的學習方法，能夠豐富生物教學形式，推動學生的生物探究實驗，提高學生的探究能力，促進學生的全面發展。

關鍵詞：高中生物；物理模型；制作

一、物理模型的概念和分類

物理模型不僅包括物質模型還包括思想模型。物質模型是指以具體的實物來展示其原來的特征，與原型具有一定的相似度，如設計生態缸等。思想模型是指根據建模的思維方法以形象化、理想化的方法構建的模型，如生物膜流動鑲嵌模型等。

二、高中生物教學中物理模型使用的意義

1.有利于促進學生學習興趣的提高

在生物教學中，傳統的教學方式發生了改變，學生不再是單純地被動接受知識，而是從問題著手，開始探究、體驗和創新。構建物理模型，有利于同學之間的交流，在良好的互動中使抽象問題形象化，學生能夠直觀地了解生物知識，促進了學生學習方式的轉變，發揮了學生的主動性，使學生成為學習的主體。物理模型的構建還能夠激發學生對生物的探究興趣，促進小組合作的開展，讓學生從探究中收獲成功，提高學習效率。

2.有利于提高教學效率

物理模型的使用能夠加深學生對生物知識的理解，比單純的講授和機械的練習更有效。而且有利于提高學生的建模能力，使學生能夠在遇到新的情景后自主建模。通過物理建模還能夠將相關生物知識進行直觀剖析，展示知識的本質屬性，加強知識間的聯系，幫助學生形成生物知識體系，提高生物教學效率。

3.有利于培養學生的生物學科核心素養

在物理模型構建的過程中，學生通過小組合作的方式體驗建模的過程，學會了搜集資料和模型構建的方法，體會了探索和發現的過程，提升了科學精神。同時在物理模型構建的過程中，學生必然會遇到很多困難，通過困難的解決提高了問題解決能力和品質，提高了學生的能力。

三、高中生物教學中物理模型的制作方法

1.利用教材中的知識構建物理模型

物理模型的制作應根據生物的具體形狀、顏色等按照一定的方法來制作，展示事物正確的位置，揭示事物的本質，豐富課堂教學。由于課堂時間有限，在有限的時間內應選擇一個簡單的物理模型進行構建，讓學生有所收獲，有成就感，進而保持物理建模的信心。例如，在“制作真核細胞的三維結構模型”中，教師就應讓學生在了解了細胞的三大基本結構和細胞器的結構和功能后，再讓學生動手制作模型。教師首先讓學生選擇制作材料，如廢舊報紙，容易獲得，同時也有一定的硬度；在選擇液泡時，學生所選擇的材料有橡皮泥、氣球等，都十分形象。在制作過程中，教師要引導學生發現問題，如細胞器的相對數量是否科學等，教師要給予一定的指導和幫助，讓學生完成自己的作品，然后進行互評，指出優缺點，力爭下次改進。通過此類教材內物理模型的構建能夠讓學生從枯燥的文字中形象地體會有關知識，加深對教材知識的理解，更好地構建生物知識體系。

2.利用課外生物知識構建物理模型

在課外學習過程中，有很多難題都可以通過物理模型的構建來解決。例如，在進行生物膜的流動鑲嵌的物理模型構建過程中，教師可以通過兩種方式構建模型，一種是課堂引導，另一種是學生課后構建，課堂演示。第一種，課堂引導構建物理模型。在課前，教師應給學生每人準備一張8K白紙，將紅色卡紙剪成磷脂分子，將綠色卡紙剪成蛋白質分子。讓學生在8K的白紙中間畫一條線，線上面為空氣，線下為水，讓學生將磷脂分子放入水中，思考如何排序，然后讓學生動手排列，體會磷脂分子的性質，即“腦袋浸水蹺腳”，進而提高了學生對有關知識的記憶。第二種，學生課上互評。教師可以充分利用學生的課余時間完成細胞膜結構的物理模型構建。首先讓學生預習“生物膜的流動鑲嵌模型”，然后讓學生尋找材料制作模型。在課堂講課之后，教師應讓學生展示自己的模型，并介紹制作方法、進行自我點評，然后讓學生進行互評。學生在老師的指導下構建物理模型，不僅能夠讓學生學到生物知識，同時也能夠掌握生物思維方法。

四、利用物理模型掌握生物概念

第一，以科學史為依據的物理模型。高中生物教學的重點之一就是生物概念教學，利用生物科學史能夠讓學生掌握更豐富的知識，使概念在一定的背景出現，使學生更好地理解和接受。例如，在“DNA分子結構”教學中，就能夠根據科學史的物理模型建構，讓學生以此為依據實現對概念本質的理解。教師就可以利用科學家沃森和克里克的研究讓學生動手建模，理解DNA分子結構的特點，體會科學成果來之不易，掌握一定的科學研究方法。

第二，利用對比構建物理模型。在生物概念的學習中，經常會遇到抽象的概念，教師可以利用物理建模為學生提供熟悉的概念，提升對概念的理解。例如，可以薩頓的比較基因和染色體在細胞及減數分裂過程的變化對比出基因和染色體存在的平行關系，進而推測基因在染色體上。

第三，借助顯性化的物理模型。教師應通過顯性化的物理模型讓學生的思維顯性化，掌握學生對概念的掌握程度，提高概念的教學效率。例如在學習“DNA重組技術的基本工具”時，教師可以讓學生利用紙片、剪刀等工具構建一個“DNA重組技術的模擬操作”，判斷學生對有關概念的認識和理解。

在高中生物中還有很多知識能夠用于物理建模，如真核細胞的三維結構模型、血糖調節模型等，這里不再一一闡述。總之，在高中生物教學中利用物理模型能夠幫助學生引出問題、探究問題和理解問題，讓學生重溫科學探索之路，從中掌握物理建模的方法，提升物理建模的能力。

參考文獻：

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

[2]萬蔡琳.采用自制物理模型構建高中生物概念的實踐探索[D].南京師范大學，2015.

注：本文系2018年度甘肅省“十三五”教育科學規劃課題《高中生物教學中物理模型建構的行動研究》，課題立項號：GS[2018]GHB3534。

編輯 郭小琴