例谈在高中生物教学中物理模型的构建

郑峰

摘要：构建物理模型是教材中一种重要的学习方法，是使课堂教学形式多样化一种手段，同时也是做到落实解决高中生物探究性实验的一种途径，有利于提高学生科学探究能力，促进学生逻辑思维的发展，培养学生的创新精神和实践能力。

关键词：构建物理模型；高中生物教学

中图分类号：G613.6 文献标志码：A 文章编号：2095-9214（2015）05-0055-01

现代教育观认为：课堂教学除了传授科学知识和技能外，还应该重视培养学生的探究兴趣、探究能力以及创新意识。全国高考生物科考试大纲中，关于实验与探究能力有如下要求：具有对一些生物学问题进行初步探究的能力，包括运用观察、实验与调查、假说演绎、建立模型与系统分析等科学研究方法。其中建立模型是新课标探究教学中一个热点、难点的新知识。

在这种背景下，本人在市骨干教师培养对象的培训中，做了《高中生物构建物理模型应用的研究》课题的研究。本人就利用构建物理模型的方法来辅助高中生物课堂教学进行分析总结。

一、了解课本物理模型构建的内容，说明建构物理模型的必要性

高中生物模型的种类很多，人教版新教材中主要介绍了物理模型、概念模型和数学模型三种模型。整个新课标教材（人教版）共安排了4个物理模型构建的内容，具体如下：1、《分子与细胞》中《尝试制作真核细胞的三维结构模型》；2、《遗传与变异》中《模拟减数分裂过程中染色体的变化》和《制作DNA双螺旋结构模型》；3、《稳态与环境》中《建立血糖调节的模型》。

通过物理模型能使生物知识点更直观化、简约化，更有效地巩固课本知识与提高自身能力相结合，使物理模型构建能真正的为教学服务，提高学生的生物科学素养，才是最关键的。

二、利用课本中的物理模型的构建的实例，激发学生的学习兴趣。

物理模型根据生物具体事物的形状、颜色、大小的按一定比例以及特征来制作，体现出事物的自然顺序和自然位置，揭示事物的形态、特征和本质，使生物课堂教学形式多样化。在短短45分钟课堂教学中，要完成一个过于复杂的物理模型，难度大，构建物理模型效果不理想，学生积极性易受挫。所以在初学者中要选择简单而又有针对性的一个物理模型构建，这样能确保学生在课堂45分钟内完成的物理模型构建。学生有了自己的作品，就有成就感而且培养学生自信心。

所以本人就先让学生完成《制作真核细胞的三维结构模型》，本节内容是在学生学习了细胞的三大基本结构和细胞器的结构与功能的基础上，再让学生亲自动手制作真核细胞三维结构模型。在这次的制作过程中，学生自主选择制作材料，比如在对制作细胞壁的时，有的学生直接选用家里的废旧纸板进行制作，材料易得，又有一定的硬度，容易固定；在对制作液泡的时，有的学生选用橡皮泥进行制作，有的用纸折叠，而有的学生发散性思维很强，选用气球，就达到了非常好的效果，简单易操作，又形象。在课堂上学生在制作的过程中，不断发现新问题，如细胞器的相对数量是否科学等等，经过教师一步一步的引导，最终完成了自已的作品，然后进行展示互评。

经过这次学生亲自动手制作真核细胞三维结构模型，让学生从枯燥的文字中摆脱出来，使学生全面掌握细胞的基本知识，加深学生对细胞结构与功能的理解，更好地构建完整的知识体系。而且学生可以积累一些构建物理模型经验，这样更有利于完成一些更加复杂的物理模型构建，甚至是课本知识扩展出来的物理模型的构建。

三、使用课本知识扩展出来的物理模型构建的探索，培养学生能力

课本的明确指出的物理模型内容虽然不多，但很多知识点可以运用构建物理模型的方法来解决。例如，本人用两种方式完成构建生物膜的流动镶嵌的物理模型：一种是在课堂上步步引导来完成细胞膜结构的物理模型；另一种是让学生课后完成细胞膜结构的物理模型，课堂展示。

1、步步引导完成建构物理模型，体验实验探究

课前先给每位学生准备好几张8K白色纸片、用若干红色卡纸剪成的磷脂分子和若干绿色卡纸剪成蛋白质分子。在课堂中上讲到了细胞膜结构中有磷脂分子存在，也介绍了磷脂分子的亲水性头部和疏水性尾部，接着让学生在一张8K白色纸片中部画一条线，线上面为写上空气、线下面写上水，然后让学生设想把磷脂分子放入水中，磷脂分子最终是如何排列的？通过学生动手排列磷脂分子，让学生充分体会到了磷脂分子的亲水性头部和疏水性尾部，最后给学生总结出：磷脂分子的亲水性头部浸到水中，磷脂分子的疏水性尾部自然就翅在上面，而疏水性尾部就像人的两只脚的，所以简称“脑袋浸水翘脚”，这样非常有利于学生记忆磷脂分子的相关知识。利用同样的方法引导学生使用教学道具排出磷脂双分子层和蛋白质在磷脂双分子层中如何排列的。

通过学生亲自动手排列细胞膜中各种分子，这个过程就是用构建物理模型的方法，就是物理模型的构建和高中生物教学有机结合在一起。

2、课堂展示并互评课前完成物理模型，学会学以致用

学生利用的课余时间，完成细胞膜结构的物理模型构建，然后课堂展示。首先布置学生先预习《生物膜的流动镶嵌模型》，然后学生自由寻找生活中的废旧物品并分组制作出细胞膜的流动镶嵌模型。在课堂上先将课本的知识讲透后，让学生展示自已的作品，并结合本节老师所教的新知识先对自制的物理模型进行自我批评，说出自已构建物理模型不足之处，再让其他组的同学相互点评。

学生在老师的引导下通过构建物理模型过程，既能学到知识内容，又能掌握探究生物学知识所必需的思维方法，这也是物理模型的构建和高中生物教学有机结合在一起。

总之，在高中生物课堂中教师应注重运用物理模型构建进行辅助高中生物教学，引导学生提出问题、分析问题、通过各种途径寻求答案，在解决问题的思路和科学方法上加强点拨和引导，这样坚持让学生自己唱主角，能够让学生置身于探索科学现象、发现科学规律的活动中，从中领悟和形成运用物理模型构建方法的能力，在快乐学习中领略生物知识的真谛。

（作者单位：福建省顺昌县第二中学）

参考文献：

[1]中华人民共和国教育部制订 《普通高中生物课程标准（实验稿）》.人民教育出版社，2003年4月第1版

[2]郑渊方、廖伯琴、王姗 《探究式教学的模型建构探讨》 《课程研究与实践》2001.5

[3]赵占良，人教版高中生物课标教材中的科学方法体系，《中学生物教学》2007年第3期