生物课堂巧用物理模型突破难点

广东省韶关市仁化县仁化中学 邓亮琼

开展生物学的备考工作，如何突破束缚学生能力提升的瓶颈，化解教学中的重难点，是提高课堂教学效率的关键。高中新课程改革实施已经是几年了，对我来说前几年经历的是继承、借鉴与创新，再次面对新课程的时候，感悟和思考的角度就会有很大的不同。《课程标准》倡导探究性学习，力图改变学生的学习方式，引导学生主动参与、乐于探究、勤于动手，逐步培养学生收集和处理科学信息的能力、获取新知识的能力、分析和解决问题的能力，以及交流与合作的能力等，突出创新精神和实践能力的培养。模型构建就是教材中一种重要的学习方法；是一种通过研究模型来揭示原型的形态、特征和本质的方法；是逻辑方法的一种特有形式。

一、不是非做不可---“模型建构”的教学现状及其分析

教育部2003年颁布的《普通高中生物课程标准》已经把模型方法列为基础知识的范畴，明确提出“要让学生领悟生物科学理论或模型的科学美”，并把它规定为高中生物必修掌握的科学方法之一，在内容标准或活动建议部分做了具体的规定。这是我国中学生物学课程发展史上第一次如此重视“模型”。但是实际课堂教学中，教师往往以课时紧，建构模型的活动费时且幼稚，“不是非做不可”的教学环节等理由而加以舍弃，取而代之的是老师一遍又一遍地讲。

传统的概念教学只注重概念的识记、理解和应用。许多学生总是机械单一地学习，而对自己做什么、为什么这样做并不理解，结果是往往不能辨别和建构概念与命题框架，就只好死记硬背大量的知识点。老师自以为讲到位了，而相当多的学生仍然云里雾里，因为他们心中只有结论，没有过程，不知模型中渗透着生物学的基本原理。奥苏贝尔（D．P．Ausubel）在他最有影响的著作《教育心理学：一种认知观》两版的扉页上写道：“如果我不得不把教育心理学的所有内容简约成一条原理的话，我会说：影响学习的最重要的因素是学生已有的内容。”这样的教学是微效，甚至是无效的，这与课改中倡导的提高教学的有效性背道而弛。

二、模型构建在高中教学中的必要性

美国视听教育家戴尔1946年写了一本书叫《视听教学法》，其中提出了“经验之塔”的理论，对经验是怎样得来的做了描述，认为经验有的是直接方式、有的是间接方式的来的。各种经验，大致可根据抽象程度，分为三大类（抽象、观察和做的经验）、十个层次。在十个层次中，设计的经验是指通过模型、标本等学习间接材料获得的经验。模型、标本等，是通过人工设计、仿造的事物，都与真实事物的大小和复杂程度有所不同，但在教学上的应用比真实事物更易于领会。从经验之塔可以看出，宝塔最底层的经验最具体，越往上升则越抽象。教育教学应从具体经验下手，逐步上升到抽象，有效的学习之路就应该先充满具体经验。目前我们教育教学最大的失败在于使学生记住许多普通法则和概念时，没有具体经验做它们的支柱，学生对这些法则和概念的理解只能是抽象的，不具体的。因此，要充分理解概念、定理等，要从做的经验开始。模型构建是做的经验，通过模型构建，我们再去理解概念、定理等，就容易的多了。

生物新课程教材中，不少地方运用了模型建构的原理或方法介绍了有关生物学知识，甚至在生物新课程教材中有一个专门的知识链接就是模型建构。中学生物学中的基本概念、规律相当多，许多生物学术语概念所反映的原形都是我们用肉眼无法观察到的或实际操作时费时费力或以目前条件根本无法达到的，因此模型建构教学将更有助于学生体验概念的形成和基本规律的探究过程，从而逐步将所学新知识构建成完整的知识体系，使得整个学习过程更加高效。

三、高中生物学课程中的物理模型和实践应用

第一，定义：物理模型就是以实物或图画形式直观地表达认识对象的特征。在教材中出现的也有很多，比如细胞的亚显微结构模型，DNA的双螺旋结构模型等。

第二，构建的一般步骤：一是了解构建模型的基本构造；二是制作模型构建的基本原件（单位）；三是了解各基本原件之间的关系；四是按照相互关系连接各基本原件；五是检验与修补。

第三，新课程教材涉及内容：生物体结构的模式标本，模拟模型如细胞结构模型、各种组织器官的立体结构模型、DNA分子双螺旋结构模型、生物膜镶嵌模型、减数分裂中染色体变化模型、血糖调节模型等。

第四，物理模型的实践应用。

实践的策略是充分利用图形图片、电视录像、多媒体课件等手段再现知识发生发展的变化过程，用图文并茂的方式向学生提供信息，降低学生学习的难度，并将研究问题的方法和思想寓于情景的建立和分析过程中，促进学生开展分析问题的思维活动，自然地“悟”出其中的道理和规律，从而潜移默化，使学生正确地分析过程从而建立准确的理想物理模型。

物质模型生物教学中有着较广泛的应用。如在《细胞的结构与功能》的教学中，可以简单画出细胞的示意图引导学生复习初中学过的细胞结构，学生能够回答出细胞是由细胞膜、细胞质和细胞核组成。在这里细胞、细胞膜、细胞质和细胞核就是学习这部分内容的前概念。然后，展示细胞亚显微结构的立体模型并让学生逐一认识各结构给学生一个总体的感性认识，接下来按由外到内的顺序利用模型逐一学习细胞膜、线粒体和叶绿体等细胞的各部分结构和功能。最后，再给出细胞的亚显微结构模型让学生说出每一结构的功能，从而使学生按照整体—局部—整体的学习顺序利用细胞各结构的模拟模型把新的概念纳入到前概念细胞膜、细胞质和细胞核中，从而建立了两者的联系，很好地学习了新概念。

自然科学中最抽象的就是概念。生物学教学中，要结合生物学概念的教学，不断地渗透模型的方法，不仅能完善学生对生物学概念的认知结构，而且能提升思维能力。正因为运用物理模型教学创设了一定的情景和创造了生动的意象，使学生对概念和理解变为直觉，促进了学生对知识的理解和掌握，形成了正确的知觉，从而也有效地建立了前概念与新概念间的联系，达到了新概念构建的目的。