生物教學中物理模型建構的策略探究

黃歡 張瓊櫻

關鍵詞：生物教學 ?物理建模 ?教學策略

中圖分類號：A 文獻標識碼：A 文章編號：（2022）-3-

一、物理模型建構教學的理論依據

倡導探究性學習作為基本理念之一，打破學生被動接受知識的傳統教學模式，力求學生以最大的程度參與課堂教學活動。物理模型建構的教學恰好是學生主動參與、動手制作的過程，是以物理模型建構為載體進行探究性學習的過程。它強調學生以個體的學習和生活經驗建構對新知識的理解，從而形成新的概念，掌握運用模型解決問題的方法與技能。教師把教學內容巧妙融入物理模型建構活動中，能有效地落實和培養學生生物科學素養。

物理模型是通過對研究對象或研究過程進行簡化處理，來揭示事物的本質和規律，在這一過程中，要把握研究對象及研究過程的本質特征，保留事物主要的、本質的元素，忽略非本質的細節，構成實物或概念系統，就形成了物理模型[1]。物理模型可以通過圖畫的形式直觀、形象地體現認識對象的特點[2]。盡管不同學者對物理模型的定義有不同的理解，但都不否認物理模型具備通過圖畫或者實物把抽象的知識具體化和形象化的優點。

二、物理模型建構教學的現狀

1.學生層面

本次問卷面向的是已經展開了一年多的物理建構教學的2019級學生，主要從學生對模型的了解、模型建構的意識與能力和模型建構教學課堂的認同度三個層次展開調查研究。從回收到的209份有效問卷的結果可以發現物理模型建構教學模式取得一定的成效，得到了學生的高度認可，但也暴露出實踐過程中存在的問題。

首先是學生對模型的了解方面。從問卷調查和數據可以看出，雖然絕大多數的學生知道什么是模型，也反對實物模型與原型大小相等的觀點，但問及是否同意“模型一定要用實物表示”時，50.24%的學生表示認同這種觀點。由此可見，學生通過實際的模型建構教學對模型有了一定的認識，但這種認識不夠全面，甚至停留在表層的字面理解。學生對模型的性質和功能的知識盲點，需要教師在進行模型建構教學中逐漸滲透。

然后是學生模型建構的意識與能力方面。51.68%的學生知道模型建構的方法，21.53%的學生不確定模型如何建構，26.79%的學生不知道如何建構模型。從數據顯示，25.36%的學生獨立制作模型，19.62%的學生通過小組活動完成模型構建，25.36%是教師示范建模過程，其余的29.67%的學生壓根沒參與建模活動。知道何如構建模型的學生跟參與建模的學生比例相差6個百分點，跟預想的結果差不多。其中參與建構活動的學生當中，只有3.35%的學生經常在平常的生物學習中建構生物模型。據此，部分學生雖然有一定的建模意識，礙于動手操作能力較差，缺乏實踐經驗和大膽嘗試的勇氣，故建模的能力相對較弱。

最后是模型建構教學課堂的認同度方面。從問卷統計數據來看，絕大多數學生認為模型建構教學對于自己的學習有很大的幫助，而且非常喜歡和期待教師采取這種教學方式。

綜合來看，物理模型建構教學增強了學生對模型的理解和認識，同時也加大了學生參與課堂的程度，提高了學生運用生物學知識解決問題的能力。但在教學過程中學生體現出來的對模型性質和功能理解不全面、建模意識和能力不足的問題，需要教師不斷調整、反思和實踐教學的策略，力求物理模型建構的課堂效果最大化。

2.教師層面

通過對教師的訪談，發現絕大多數的教師認同物理模型建構教學對生物教學培養和落實生物學科核心素養的重要作用，并且也想嘗試將這種教學模式融入自己的課堂教學中。但從實際教學過程來看，不管是生物教學的理論基礎，還是生物教學的實戰經驗都相當不足，展開物理模型建構教學存在較大的困難。這需要教師加強自身的學科專業素養，提高模型建構的能力。

三、物理模型建構教學的教學策略

1.物理模型建構教學的一般策略（以動植物細胞模型的制作為例）：

①分析并明確原型的特征，提取其主要的結構和特征。

②設計模型建構的方案，明確選擇的材料與小組分工。

③動手模型建構。

④檢驗與使用模型。

⑤表達與交流，修正和完善模型。

⑥收集儲存。

2.植物細胞物理模型的制作

①用硬紙做成一個七邊形的長盒子。（紙盒相當于細胞壁，用硬紙做，很好的體現了細胞壁的作用一一支持和保護細胞。）

②將保鮮膜鋪滿整個紙盒內部。（保鮮膜相當于細胞膜。）

③在紙盒內放入乒乓球。（乒乓球相當于細胞核。）

④用一個保鮮袋，里面注入適量的水（水染上色），后扎緊袋口，放入盒內。（裝入水的保鮮袋相當于液泡;水染上色，很好的體現了液泡的細胞液中溶解著許多物質）

⑤將綠色的紙片揉成長橢圓形，從外面用膠帶纏好，共做三四個，然后放入紙盒中。（綠色的橢圓形紙團相當于葉綠體，用綠色的紙片，是因為葉綠體中呈綠色）

⑥將黃色的紙片揉成長橢圓形，從外面用膠帶纏好，共做三四個，然后放入紙盒中。（黃色的橢圓形紙團相當于線粒體。

⑦最后將泡沫顆粒填滿紙盒的空隙。（泡沫顆粒相當于細胞質，由于泡沫顆粒是分散的，葉綠體和線粒體等可以自由運動，這又很好的體現了細胞質的流動性）

3.動物細胞物理模型的制作

①找來一個橫截面近似圓形的透明塑料盒（或一次性碗）。（透明

塑料盒相當于細胞膜。）

②將乒乓球放在塑料盒中。（乒乓球相當于細胞核。）

③ 將黃色的紙片揉成長橢圓形，從外面用膠帶纏好，共做三四個，

然后放入塑料盒中。（黃色的橢圓形紙團相當于線粒體。）最后將泡沫顆粒填滿紙盒的空隙。（泡沫顆粒相當于細胞質。）

四、物理模型建構教學的反思

不管是學生在課堂上制作的，還是課余時間制作或繪制的模型，都是為了提高學生的動手能力以及生物學科素養，除了在年級進行生物模型展示、評比和收錄外，還會將優秀作品投稿到社會提供的平臺，如“中學生物學的生物繪畫大賽”、等等。將模型建構活動按照教學內容以及學生的具體情況來決定在課前、課中還是課后進行，不僅提高了課堂的教學效率，通過學生的主動參與與動手實踐來構建新的知識，還能提高學生對生物學的學習興趣，擺脫了教師灌輸式的傳統教學模式，真正把課堂還給學生。

參考文獻

[1]于鳳霞.高中生物教學也可以建構物理模型[J].北京教育（普教版），2017，（03）：59.

[2]呂翠香.例談高中生物教學中物理模型的應用策略與效果[J].中學生物學，2018，34（09）：18-20.

[3]JustiRS，GilbertJK.Modelling，teachers’viewsonthenatureofmodelling，andimplicationsfortheeducationofmodellers[J].InternationalJournalofScienceEducation，2002，24（4）：369-387.

[4]Colleenmegowan-Romanowicz，許桂清.物理建模教學模式簡介[J].物理教師，2011，32（08）：1-3.