高中生物教学中物理模型构建的改进与创新

莫景丽

摘 要：在高中生物教学中，模型建构与展示，不仅有利于加深学生对所一学知识的记忆和理解，还能让学生领悟生物学家在研究过程中所持有的观点以及解决问题的思路和方法，对发展学生的创新思维和探究能力具有重要的意义。本文从教材已有物理模型构建进行改进，增强其操作的可行性来探讨高中生物教学中物理模型构建的改进与创新。

关键词：生物教学;模型构建;改进与创新

构建物理模型的方法是一种科学的教学方法，值得生物广大教师去普及、去思考探究如何更好地运用物理模型的方法去帮助学生更好地学习生物学知识。人教版的生物教材中讲述了四个物理模型的构建，分别是《分子与细胞》模块中《尝试制作真核细胞的三维结构模型》，《遗传与变异》模块中《模拟减数分裂过程中染色体的变化》以及《制作DNA双螺旋结构模型》《稳态与环境》模块中的《建立血糖调节模型》。此外，利用构建物理模型的方法来进行生物教学的例子还有许多，如“生物膜的流动镶嵌模型”“有丝分裂中染色体的变化”以及“建构重组DNA分子”等。

一、存在问题与改进思路

卢氏县是国家级贫困县，高中生物实验室条件十分有限，存在诸多问题：没有相关实验设备、实验材料的购买没有经费、也没有专业实验技术人员等等。长期以来，高中生物实验几乎是一片空白，基本停留在“仅仅学习实验理论”层面，出现了高中生物实验课堂“老师讲实验、学生背实验”的怪象。学生基本没有亲自动手实验的机会，导致学生对实验过程、实验操作及实验现象观察缺乏亲身体验，造成学生对实验原理及相关知识本质没有深刻理解，不利于学生实验操作能力、探究能力的提高及创造能力的培养。

由于卢氏县高中实验条件却极其有限，高中生物教材中提供的是一套统一的实验方案，在我校不能有效开展。为了使我校实验教学能顺利开展好，有必要对一些实验进行改进和创新，从实验材料、实验用具、实验方法步骤三个方面对高中生物实验进行改进，在保证实验效果的同时，寻找廉价易得的实验材料，改进实验方法，能够在较短时间顺利完成，甚至部分实验能在教室进行，使实验地点具有灵活性。争取在保证课本中安排的同时，对其中的一些实验进行适当的方法替代或材料替代，以培养我校学生的实验设计能力和对实验理论、方法迁移应用的能力，从而达到能将实验涉及的方法和技能進行综合运用的要求[1]。

二、具体改进方案的探究

结合教学实际与文献资料，对教材中已有的物理模型如“建立减数分裂中染色体变化的模型”、“性状分离比的模拟”、“制作DNA双螺旋结构模型”等模型构建进行研究，针对每一个模型在教学实施中存在的困难和问题，进行改进和替代性研究，通过成员的先期探索与尝试，形成初步的模型构建改进方案。以下以性状分离比模拟试验为例：

第一，原有的教材方案使用材料包括小桶和彩球，不但需要准备较多的材料，而且需要的生产成本较高，因此，需要对原有的方案进行适当改进，可以将需要准备的材料变为粉笔盒、粉笔头、纸团、两种颜色的豆、小瓶，与之前相比，具有较大的优势，例如在生活中很容易获取以上材料，成本较为便宜，具有较强的操作性。首先，在课堂上，若是无法及时完成纸团的制作，学生在课余时间完成即可。其次，在选择粉笔头时，尽量选择大小一致的粉笔头，还需要防止粉笔头的颜色互相影响。最后，在选择豆时，尽量选择大小相同的豆。第四，在实验的过程中，需要确保充分摇匀，在记录后放回原桶[2]。

第二，一种材料多种用途，模型构建创新应用，可以采用标志重捕法对种群密度进行调查，通过抓纸团的方式进行模拟。所谓的标志重捕法概念：由于动物的活动范围较大，活动能力较强，通过取样的方法无法调查种群密度，因此，标志重捕法成为了常用的方法之一，在种群活动的一定范围内，将部分个体进行捕捉，简单标记后再将其放回，之后经过一段时期后，再进行捕捉，根据捕捉的标记数量，确定总体的数量，通过比例可以估算出种群的密度。基于此，本次实验采用的原理：将一定数量的纸团代表动物个体，从中抽取20个进行标记，放回原来的位置后晃动均匀，之后再重新拿出，根据标志纸团的比例，可以估算出纸团的总体数量，最好将两人组成一组，按照标记重捕法的原理进行统计，其计算公式是首次标记数/总数=重补标记数/重补总数。

第三，准备材料：大小相同的纸片100片、彩笔或记号笔、纸盒、红豆和黄豆、纸盒子。实验步骤：将学生分为12组，6组用豆子做实验，另6组用纸片做实验。将未标记的纸片或黄豆放入盒子中，从中抽出20个纸片标记，或者是20粒黄豆，使用红豆代替，小组成员互相合作，并且进行计数。

第四，准备材料：一种彩球代表D，另一种彩球代表d，分别准备20个，两个小桶，用笔和纸进行记录。实验步骤：在两个盒子中，分别放入彩球各10个，晃动小桶后，使彩球均匀混合，之后随即抽取一个，记录下字母，再将其放回小桶内，重复试验50-100次，

第五，根据实验结果，学生需要思考两种不同颜色豆的组合有几种？计算出每种组合的数量，以及彩球组合类型之间的数量比，以表格的方式记录实验结果。同时，计算小球组合类型之间的数量比，统计全班的实验结果，求平均值。之后学生需要思考，将每个小组的实验结果与全班的实验结果作比较，你有什么发现？

通过模拟实验，可以辅助学生更好地完成计算题，掌握标志重补法的原理，学会调查种群密度的方式。同时，在模拟实验的过程当中，可以有效锻炼学生的动手操作能力，培养其对自然科学的探索精神与探究意识，从而综合性发展。

参考文献：

[1]禚昌杰.高中生物教学中物理模型构建的研究[J].青春岁月，2018，000（022）：157.

[2]苏惠.物理模型在高中生物教学中应用[J].课程教育研究：外语学法教法研究，2018，000（024）：P.155-156.