生物教学中物理模型建构的策略探究

黄欢 张琼樱

关键词：生物教学  物理建模  教学策略

中图分类号：A 文献标识码：A 文章编号：（2022）-3-

一、物理模型建构教学的理论依据

倡导探究性学习作为基本理念之一，打破学生被动接受知识的传统教学模式，力求学生以最大的程度参与课堂教学活动。物理模型建构的教学恰好是学生主动参与、动手制作的过程，是以物理模型建构为载体进行探究性学习的过程。它强调学生以个体的学习和生活经验建构对新知识的理解，从而形成新的概念，掌握运用模型解决问题的方法与技能。教师把教学内容巧妙融入物理模型建构活动中，能有效地落实和培养学生生物科学素养。

物理模型是通过对研究对象或研究过程进行简化处理，来揭示事物的本质和规律，在这一过程中，要把握研究对象及研究过程的本质特征，保留事物主要的、本质的元素，忽略非本质的细节，构成实物或概念系统，就形成了物理模型[1]。物理模型可以通过图画的形式直观、形象地体现认识对象的特点[2]。尽管不同学者对物理模型的定义有不同的理解，但都不否认物理模型具备通过图画或者实物把抽象的知识具体化和形象化的优点。

二、物理模型建构教学的现状

1.学生层面

本次问卷面向的是已经展开了一年多的物理建构教学的2019级学生，主要从学生对模型的了解、模型建构的意识与能力和模型建构教学课堂的认同度三个层次展开调查研究。从回收到的209份有效问卷的结果可以发现物理模型建构教学模式取得一定的成效，得到了学生的高度认可，但也暴露出实践过程中存在的问题。

首先是学生对模型的了解方面。从问卷调查和数据可以看出，虽然绝大多数的学生知道什么是模型，也反对实物模型与原型大小相等的观点，但问及是否同意“模型一定要用实物表示”时，50.24%的学生表示认同这种观点。由此可见，学生通过實际的模型建构教学对模型有了一定的认识，但这种认识不够全面，甚至停留在表层的字面理解。学生对模型的性质和功能的知识盲点，需要教师在进行模型建构教学中逐渐渗透。

然后是学生模型建构的意识与能力方面。51.68%的学生知道模型建构的方法，21.53%的学生不确定模型如何建构，26.79%的学生不知道如何建构模型。从数据显示，25.36%的学生独立制作模型，19.62%的学生通过小组活动完成模型构建，25.36%是教师示范建模过程，其余的29.67%的学生压根没参与建模活动。知道何如构建模型的学生跟参与建模的学生比例相差6个百分点，跟预想的结果差不多。其中参与建构活动的学生当中，只有3.35%的学生经常在平常的生物学习中建构生物模型。据此，部分学生虽然有一定的建模意识，碍于动手操作能力较差，缺乏实践经验和大胆尝试的勇气，故建模的能力相对较弱。

最后是模型建构教学课堂的认同度方面。从问卷统计数据来看，绝大多数学生认为模型建构教学对于自己的学习有很大的帮助，而且非常喜欢和期待教师采取这种教学方式。

综合来看，物理模型建构教学增强了学生对模型的理解和认识，同时也加大了学生参与课堂的程度，提高了学生运用生物学知识解决问题的能力。但在教学过程中学生体现出来的对模型性质和功能理解不全面、建模意识和能力不足的问题，需要教师不断调整、反思和实践教学的策略，力求物理模型建构的课堂效果最大化。

2.教师层面

通过对教师的访谈，发现绝大多数的教师认同物理模型建构教学对生物教学培养和落实生物学科核心素养的重要作用，并且也想尝试将这种教学模式融入自己的课堂教学中。但从实际教学过程来看，不管是生物教学的理论基础，还是生物教学的实战经验都相当不足，展开物理模型建构教学存在较大的困难。这需要教师加强自身的学科专业素养，提高模型建构的能力。

三、物理模型建构教学的教学策略

1.物理模型建构教学的一般策略（以动植物细胞模型的制作为例）：

①分析并明确原型的特征，提取其主要的结构和特征。

②设计模型建构的方案，明确选择的材料与小组分工。

③动手模型建构。

④检验与使用模型。

⑤表达与交流，修正和完善模型。

⑥收集储存。

2.植物细胞物理模型的制作

①用硬纸做成一个七边形的长盒子。（纸盒相当于细胞壁，用硬纸做，很好的体现了细胞壁的作用一一支持和保护细胞。）

②将保鲜膜铺满整个纸盒内部。（保鲜膜相当于细胞膜。）

③在纸盒内放入乒乓球。（乒乓球相当于细胞核。）

④用一个保鲜袋，里面注入适量的水（水染上色），后扎紧袋口，放入盒内。（装入水的保鲜袋相当于液泡;水染上色，很好的体现了液泡的细胞液中溶解着许多物质）

⑤将绿色的纸片揉成长椭圆形，从外面用胶带缠好，共做三四个，然后放入纸盒中。（绿色的椭圆形纸团相当于叶绿体，用绿色的纸片，是因为叶绿体中呈绿色）

⑥将黄色的纸片揉成长椭圆形，从外面用胶带缠好，共做三四个，然后放入纸盒中。（黄色的椭圆形纸团相当于线粒体。

⑦最后将泡沫颗粒填满纸盒的空隙。（泡沫颗粒相当于细胞质，由于泡沫颗粒是分散的，叶绿体和线粒体等可以自由运动，这又很好的体现了细胞质的流动性）

3.动物细胞物理模型的制作

①找来一个横截面近似圆形的透明塑料盒（或一次性碗）。（透明

塑料盒相当于细胞膜。）

②将乒乓球放在塑料盒中。（乒乓球相当于细胞核。）

③ 将黄色的纸片揉成长椭圆形，从外面用胶带缠好，共做三四个，

然后放入塑料盒中。（黄色的椭圆形纸团相当于线粒体。）最后将泡沫颗粒填满纸盒的空隙。（泡沫颗粒相当于细胞质。）

四、物理模型建构教学的反思

不管是学生在课堂上制作的，还是课余时间制作或绘制的模型，都是为了提高学生的动手能力以及生物学科素养，除了在年级进行生物模型展示、评比和收录外，还会将优秀作品投稿到社会提供的平台，如“中学生物学的生物绘画大赛”、等等。将模型建构活动按照教学内容以及学生的具体情况来决定在课前、课中还是课后进行，不仅提高了课堂的教学效率，通过学生的主动参与与动手实践来构建新的知识，还能提高学生对生物学的学习兴趣，摆脱了教师灌输式的传统教学模式，真正把课堂还给学生。

参考文献

[1]于凤霞.高中生物教学也可以建构物理模型[J].北京教育（普教版），2017，（03）：59.

[2]吕翠香.例谈高中生物教学中物理模型的应用策略与效果[J].中学生物学，2018，34（09）：18-20.

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

[4]Colleenmegowan-Romanowicz，许桂清.物理建模教学模式简介[J].物理教师，2011，32（08）：1-3.