物理模型應(yīng)用于高中生物課堂教學(xué)的有效性

吳瑞秀

摘 要：在現(xiàn)代生物教學(xué)中，運(yùn)用物理模型對(duì)抽象化的生物現(xiàn)象進(jìn)行模型化的講解已經(jīng)非常普遍，同時(shí)也豐富了高中生物的教學(xué)課堂。物理模型在生物教學(xué)中的運(yùn)用不僅促進(jìn)了學(xué)生對(duì)于生物知識(shí)的掌握，培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)探究能力，并且增強(qiáng)了學(xué)生邏輯思維的發(fā)展，在一定程度上提高了學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力。利用高中生物教材內(nèi)容，對(duì)于物理模型在生物課堂教學(xué)中運(yùn)用的實(shí)際方法和效果做出探索和分析。

關(guān)鍵詞：物理模型;高中生物;課堂教學(xué)

生物教學(xué)對(duì)于高中生來(lái)說(shuō)是非常重要的一門學(xué)科，因?yàn)樵趯W(xué)習(xí)生物的過(guò)程中，不僅鍛煉了學(xué)生的科學(xué)探究能力，對(duì)于學(xué)生的邏輯分析能力也會(huì)有所鍛煉和提高。為了讓學(xué)生能夠加深對(duì)生物理論知識(shí)的理解，近年來(lái)生物學(xué)的專家學(xué)者不斷探索發(fā)現(xiàn)以物理模型的形式能夠?qū)⑸飳W(xué)更好地解讀，學(xué)生也會(huì)更容易理解。本文借助高中生物課堂通過(guò)物理模型的解析將抽象的知識(shí)真實(shí)地呈現(xiàn)給學(xué)生，以此說(shuō)明物理模型在高中生物教學(xué)中的有效運(yùn)用。

一、物理模型的模擬使抽象形象化

在生物教學(xué)過(guò)程中，有很多生理現(xiàn)象都是比較抽象的，就比如說(shuō)細(xì)胞的分裂過(guò)程、染色體的遺傳變異、基因的重組過(guò)程等，盡管教師能夠通過(guò)圖片和動(dòng)畫(huà)的形式讓學(xué)生對(duì)生物生理現(xiàn)象有一個(gè)直觀的了解，但是關(guān)于在生理過(guò)程中很多的細(xì)節(jié)問(wèn)題學(xué)生還是沒(méi)有辦法具體掌握。我們以生理現(xiàn)象中的遺傳信息的翻譯過(guò)程來(lái)舉例，在翻譯過(guò)程中我們對(duì)核糖體的移動(dòng)是如何判斷的，如何判斷起始密碼子，在轉(zhuǎn)運(yùn)RNA上我們?nèi)绾闻袛鄶y帶的氨基酸的種類，當(dāng)學(xué)生沒(méi)有辦法做出準(zhǔn)確判斷的時(shí)候，可以借助物理模型將蛋白質(zhì)的翻譯過(guò)程很好地表現(xiàn)出來(lái)。這是比較基本簡(jiǎn)單的物理模型訓(xùn)練，教師通過(guò)在課前準(zhǔn)備好蛋白質(zhì)翻譯過(guò)程中所需要的材料就可以，為了讓整體比較簡(jiǎn)單化，教師可以對(duì)教學(xué)的難點(diǎn)進(jìn)行指導(dǎo)，就比如說(shuō)在信使RNA上面的堿基序列、基本氨基酸的種類等。通過(guò)簡(jiǎn)單的模擬訓(xùn)練使學(xué)生將抽象的生理現(xiàn)象可視化，加深進(jìn)一步的了解和記憶[1]。

二、物理模型操作提問(wèn)使方向明確化

在生物教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生通過(guò)物理模型的運(yùn)用將教學(xué)過(guò)程中抽象的知識(shí)加深理解和記憶只是教學(xué)中最基本的目標(biāo)，而物理模型運(yùn)用的意義在生物教學(xué)的課堂上，為學(xué)生提供一個(gè)更加開(kāi)放的平臺(tái)，在模擬訓(xùn)練的過(guò)程中，教師通過(guò)對(duì)學(xué)生不同難度問(wèn)題的提問(wèn)引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)的方向，讓學(xué)生在生物基礎(chǔ)知識(shí)之上，對(duì)于抽象的生理現(xiàn)象進(jìn)行創(chuàng)新性的思考，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和對(duì)生物學(xué)習(xí)的積極性。

比如在學(xué)習(xí)基因工程的過(guò)程中，對(duì)基因重組過(guò)程的探索讓學(xué)生在原有知識(shí)的基礎(chǔ)上進(jìn)行創(chuàng)新[2]。首先教師可以讓學(xué)生準(zhǔn)備藍(lán)色和紅色兩種硬紙板，并按照生物教材上面的要求在硬紙板上寫(xiě)下相應(yīng)的字母。在對(duì)DNA連接酶和限制酶進(jìn)行充分了解之后，學(xué)生開(kāi)始自由模擬基因重組的過(guò)程。在學(xué)習(xí)過(guò)程中學(xué)生可能會(huì)覺(jué)得連接酶的作用就是將兩種不同的DNA中相同黏性末端連接在一起，那么教師可以對(duì)學(xué)生進(jìn)行提問(wèn)，怎么樣的DNA片段才能連接在一起，當(dāng)限制酶切割之后，連接酶的情況又是怎樣的，在不斷探索的過(guò)程中進(jìn)一步擴(kuò)展對(duì)知識(shí)的理解。

三、物理模型使教學(xué)有效化

物理模型對(duì)于學(xué)生加深對(duì)抽象生物現(xiàn)象的理解是非常有效的，但是在現(xiàn)代的教學(xué)過(guò)程中，教師會(huì)為了節(jié)省在課堂上的講課時(shí)間，忽視物理模型的意義。事實(shí)上，如果教師根據(jù)生物教學(xué)的內(nèi)容對(duì)教材進(jìn)行分析，物理模型的運(yùn)用時(shí)間并不長(zhǎng)，我們以染色體和染色質(zhì)為例，它們是細(xì)胞在不同時(shí)期所存在的兩種狀態(tài)的同一種物質(zhì)，我們可以借用電話線來(lái)表示染色體和染色質(zhì)，縮短的電話線就代表著染色體，而拉長(zhǎng)的電話線代表的就是染色質(zhì)。這樣的對(duì)比讓學(xué)生能夠更加清楚地理解關(guān)于染色體和染色質(zhì)的問(wèn)題。

我們以生物教材中《生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型》為例，在使用物理模型的過(guò)程中，可以用橡皮泥進(jìn)行模型的建立，在課前可以先讓學(xué)生制作一些小型的磷脂分子，包含一個(gè)頭部和尾部（圓形和分叉）。根據(jù)磷脂分子的特點(diǎn)（親水頭部和疏水尾部），教師讓學(xué)生討論關(guān)于磷脂分子的排列順序。當(dāng)全部都在水環(huán)境下，磷脂雙分子層優(yōu)勢(shì)怎么樣排列的？讓學(xué)生在小組之間討論并讓小組內(nèi)的代表在黑板上向同學(xué)們進(jìn)行演示。通過(guò)一系列的問(wèn)題和實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生在參與過(guò)程中了解細(xì)胞膜的流動(dòng)鑲嵌模型。

總之，在以上的分析過(guò)程中，通過(guò)建立物理模型對(duì)抽象的生物知識(shí)進(jìn)行具體化分析，將抽象可視化，不僅有利于學(xué)生對(duì)理論知識(shí)進(jìn)行理解和記憶，還讓學(xué)生通過(guò)自己的動(dòng)手操作將生物中抽象的生理現(xiàn)象進(jìn)行了解和探索，在不斷學(xué)習(xí)的過(guò)程中，鍛煉了學(xué)生的邏輯分析能力，增強(qiáng)了學(xué)生對(duì)于科學(xué)知識(shí)的探索。物理模型將生物教材中不同的生理現(xiàn)象進(jìn)行可視化解讀，減少了生物教學(xué)的壓力，將難點(diǎn)進(jìn)行分析，更加方便學(xué)生的理解和記憶。

參考文獻(xiàn)：

[1]呂翠香.例談高中生物教學(xué)中物理模型的應(yīng)用策略與效果[J].中學(xué)生物學(xué)，2018，34（9）：18-20.

[2]李濤.淺談高中生物模型構(gòu)建教學(xué)的實(shí)踐[J].課程教育研究，2018（22）：166-167.