简单物理模型让生物课堂更高效

申作栋

摘 要 物理模型的建构是科学研究中的一种重要方法，新课程将模型和构建模型方法列入了课程目标之一。高中生物教师在平时的教学中不仅要关注生物知识，还要重视生物科学的过程和方法。将生活中的一些简单道具应用在课堂上以构建物理模型，可以让生物课堂更加高效、生动。

关键词 物理模型 启发教学 问题串 生物课堂

中图分类号 G633.91 文献标识码 B

物理模型具有直观、生动的特点，容易引发学生的兴趣和共鸣。学习一个知识点时，可能教师在解释时还会词不达意，但也许一个简单的模型就会让学生一点就通。构建模型并不是空洞的理论知识，只要善于思考，生活中的很多东西都可作为教学道具。物理模型与问题串、启发式教学联系在一起，更有利于学生构建知识。以下列举了高中生物课堂中用简单道具构建模型的10个案例。

1 道具：一张B4纸

案例1：解释细胞膜的磷脂分子为双层。

过程：在“生物膜的流动镶嵌模型”一节中，有荷兰科学家将用丙酮提取的脂质在空气和水界面上铺展成单分子层，测得单分子层面积是红细胞膜面积的两倍，推测细胞膜中脂质分子为连续的两层。为什么会有这样的推论？教师将B4纸对折，让学生观察纸的面积，再将纸铺开，再观察面积的变化。很显然，铺展开的面积是原面积的两倍。由此通过类比可以理解细胞膜由双层磷脂分子构成。在此基础上，教师可以进一步引导学生思考：除了红细胞，其他细胞的膜的磷脂分子铺展成单层后，是不是也为细胞膜面积的两倍呢？将课堂内容进一步展开。

2 道具：圆形、环形的泡沫各一块，大头钉若干

案例2：解释磷脂分子的特点和脂质体的结构。

过程：用大头钉模拟磷脂分子，其钉尖模拟疏水性尾部，另一端模拟亲水性头部。泡沫能够被钉尖刺入，模拟的是脂溶性物质。教师要求一位学生到讲台前演示，并提问：如果磷脂分子内部环境为油滴，外部为水，磷脂分子应该怎样排布？示例的学生应将大头钉钉尖插入到圆形泡沫中。再提问：如果磷脂分子内外都是水环境，应该怎样排布？教师示例学生应将大头钉分别插在环形泡沫的内外两侧，模拟脂质体的结构。在整个模拟过程中，其他学生可不断指正示例学生的错误，既活跃了课堂气氛，也使学生深刻理解了脂质体的结构。

3 道具：薄塑料袋、粉笔头

案例3：学习多种细胞器的膜结构。

过程：取一个大的薄塑料袋，将它折叠成内质网的形状，压扁成高尔基体的形状，再吹起形成液泡的形状，取小塑料袋，吹成溶酶体的形状。教师启发学生思考：这些细胞器为单层膜还是双层膜？再取一大一小两塑料袋，大袋放入小袋，模拟线粒体的形状，用问题串逐步启发学生：线粒体是几层膜？内膜外膜面积怎样？线粒体内膜如何拓展膜面积的方式？还可再模拟叶绿体的结构，要求学生注意叶绿体内膜和线粒体内膜的区别及两细胞器扩大膜面积的方式。

案例4：学习分泌蛋白的膜面积变化。

过程：用两个塑料袋分别做成内质网和高尔基体的形状，将内质网的一部分膜裁下来模拟囊泡，并包裹粉笔头（模拟分泌蛋白），再附在代表高尔基体的塑料袋上，很直观地表示出了内质网膜面积向高尔基体膜转化。教师继续将代表高尔基体的膜裁下来一块，模拟形成囊泡并与细胞膜融合的过程。整个模拟过程可表示三种膜成分的转化，也可用于理解内质网、高尔基体和细胞膜面积的大小变化。

案例5：展示胞吞和胞吐的过程。

过程：用粉笔头放在塑料袋表面，模拟细胞膜凹陷和形成囊泡的过程。左手拿粉笔头（模拟囊泡）在塑料袋内部，将手展开模拟囊泡与细胞膜融合的过程。以上两过程清晰地展示了胞吞和胞吐过程。

4 道具：黄色和白色的乒乓球各10个

案例6：模拟基因分离定律。

过程：用两个黄球放在手中表示基因型为AA个体，两个白球表示基因型为aa的个体，一黄一白表示基因型为Aa的个体，分别用左手和右手表示两个亲本，模拟各个亲本组合形成配子及配子结合产生后代的过程。

案例7：由基因频率计算基因型频率。

过程：桌面上放置6个黄球、4个白球，表示A的基因频率为60%，a的基因频率为40%。提出问题：从其中拿两个球，都为黄球（AA），为一黄一白（Aa），都为黄球（aa）的概率各是多少？学生容易得出AA概率为36%、Aa为48%、aa为16%。可通过去除某种颜色小球表示自然选择的作用，将一种颜色的球替换为另一种颜色，可模拟基因突变对基因频率的影响。

5 道具：纸卡

案例8：构建DNA双螺旋结构模型。

用圆形、五角形、方块分别表示磷酸、脱氧核糖、碱基，嘌呤碱基长度比嘧啶碱基画得长一些，在纸卡上画出四种核苷酸的结构并裁剪下来。在讲解沃森、克里克构建双螺旋结构的模型时，让学生甲阅读材料并提取信息：A始终与T相等，G始终与C相等；教师补充信息：DNA的直径固定。让学生乙手持四种核苷酸模型到黑板前拼接，要求满足阅读材料中的信息。在拼接过程中由其他学生指正错误。最后，教师对学生的模型进行指正，并指出DNA平面结构的要点：碱基配对、碱基位于内侧、两条链反向平行。

案例9：模拟样方法计算种群密度。

在一张约1 m2的纸卡上均匀地画出多个大黑点和白圈分别表示植物A、B，将纸卡固定在黑板上，要求学生能够在纸卡上用五点取样法画出样方，并且统计每个样方的植物A或B的数目，并计算种群密度。在统计过程中，教师要求学生特别注意位于边线和顶点的植物的数目统计方法。

6 道具：纸条、曲别针

案例10：分组动手模拟有丝分裂或减数分裂过程。

教师提供四个长度、宽度完全相同的纸条，模拟染色体或染色单体，将曲别针卡在纸条上表示着丝点，曲别针上别有一个纸条表示未复制的染色体，曲别针上别有两个纸条表示已经复制过的染色体。先让学生观察染色体复制前后的染色体、染色单体、着丝点数目、DNA的数目变化。然后手持曲别针分别展示并在黑板上记录染色体在细胞分裂的前期、中期、后期的行为变化。同样，在学习减数分裂时也可以进行模拟。在操作过程中，教师可将学生每桌分成一个小组，每个学生都制作纸条，并相互指正模拟各个时期时出现的错误。

除此以外，生物课堂上还可以应用多种道具，身体本身也可以成为道具。例如，手掌张开连同手臂可模拟一个神经元，握拳横放表示大脑结构，两指成环可表示毛细血管，手指则表示毛细血管壁细胞，两臂张开连同身体可表示氨基酸的结构，等等。这些道具的使用都会让生物课堂更加直观、活跃、高效。endprint