高中生物教学中_物理模型_的尝试_张燕.docx

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1、 高中生物教学中 “ 物理模型 ” 的尝试 江 苏 省 东 海 高 级 中 学 张 燕 【内容摘要】高中生物学通过在教学中建构 “ 物理模型 ” ，加深对生物学概念和生物学规律的理解，同时培养学生的动脑、动手能 力，提高学生的探宄能力，是实现优质教学的有效措施。 【 关 键 词 】 物 理 模 型 建 构 优 质 教 学 模型是人们为了某种特定目的而对认识对象所做的一种简 化、概括性的描述，是科学研宄中对复杂事物的一种简单的描述 方法。生物学研宄中通常用到的模型包括物理模型、数学模型和 概念模型等。在高中生物学教学中，物理模型应用得非常广泛， 指导或引导学生构建物理模型，借助实物或形象化的手段

2、，有利 于培养学生通过现象揭示本质的洞察力，深化对知识的理解，最 终实现优质教学。 一、 “ 物理模型 ” 的概念和作用 物理模型是指以实物或图画形式直观地表达认识对象特征 的模型。常用来代表非常庞大或者极其微小事物的三维结构，可 以帮助学生更好地理解微观知识和三维结构。最显著的特点是 先将难以直接观察的结构或过程简化，把握其主要特征，再将这 些特征通过物理模型形象化、直观化。在教学过程中通过模型的 建构与展示，不仅有利于加深学生对所学知识的记忆和理解，而 且也能 引导学生进行发散思维，提高学生的动手能力和探宄能 力，学会科学研究的基本方法。通过物理模型教学还能够提高学 生学习的兴趣，培养他们

3、的科学精神和价值观。 二、 “ 物理模型 ” 的种类 物理模型从结构功能上既包括静态的结构模型，如真核细 胞三维结构模型、生物膜的流动镶嵌模型，又包括动态的过程模 型，如减数分裂中染色体变化的模型。 三、高中生物人教版教材中安排的物理模型 模块和章节 内容 模型类型 必修 1分子与细胞 第 3 章第 3 节 真核细胞三维结构模型 静态模型 必修 1分子与细胞 第 4 章第 2 节 利用废旧物品制作生物膜模 型 静态模型 必修 2遗传与进化 第 2 章第 1 节 建立减数分裂中染色体变化 的模型 动态模型 必修 2遗传与进化 第 3 章第 2 节 制作 DNA双螺旋结构模型 静态模型 必修 3稳

4、态与环境 第 2 章第 2 节 建立调节血糖的模型 动态模型 四、 “ 物理模型 ” 构建的方法和步骤 建立物理模型是实现优质教学的方法之一。在教学过程中 不能仅局限于课程标准中提到的内容，教师还需要深入研究教 学内容，创造性地开展这一活动，在教学中还要引导学生构建模 型，才能将物理模型深入课堂，让学生领会物理模型无处不在， 更让学生体会到创建模型的快乐，以期获得更好的教学效果。 然地进入你的教学并收到理想的教学效果。 3. 利用多媒体辅助教学，其生动、活泼、形象的音像效果和 动画效果，能使学生的视觉感受和听觉感受有机地结合起来，构 成一幅视听立体英语画面，营造出各种不同的情境，模拟各种各 样

5、较真实的情景。让学生在 “ 玩中学、乐中学 ” ，运用活泼多样的 形式进行巩固，从而激发学生的学习兴趣，从而恋上英语课堂。 4. 多采用课堂教学游戏可以大大增进课堂教学的趣味性。 没有一个孩子不爱做游戏 ，游戏向来是学生最喜欢的方式，无论 简单还是复杂，他们都愿意参加。教师在设计游戏类型时，可以 根据所教内容确定最适合的活动，例如记忆单词是学生的一大 难点，在教水果的名称时，可以给出几则谜语让学生猜 ;然后学 生还可以挑自己喜欢的水果设计成谜语互猜，猜出水果名称最 多的学生为获胜者。这个活动将单词背诵转化成一种游戏，学生 潜移默化地把英语学习变成一种较为自然的交流活动；同时给 学生创造了很好的

6、学习英语的情境，使学生感到学习单词也会 很愉快。通过游戏学英语，使学生在娱乐中学会语言、掌握语言， 从而开发智力、发展 智力，在游戏中找到学习英语的兴趣，真可 谓是寓教于乐。 四、课内外相结合 外语教学应主要放在课内，向 45 分钟要质量。但要学好英 语光靠每周几节英语课是不够的。所以，我们还要大力开展课外 教学活动。但这种话动不应是课内教学的延续，也不应是无组织 的放任自流。教师要充分利用课外活动时间进行各种教学设计， 与课堂教学相互补充，相互渗透。丰富多彩的课外活动不仅可以 拓宽学生的学习思路，还可以巩固学生的学习兴趣。教师应根据 不同班级、不同层次、不同水平、不同爱好的学生，进行适当的组

7、 织。比如，有目的地培养骨干，联系现实生活的教学内容，用口诀 帮助记忆，提高学英语热情，表演英语小品、短剧等，调动学习积 极性，适当开展竞赛，提高学习兴趣。如开展英语游戏、演唱会、 朗诵会、演讲比赛、识词默写比赛、作文比赛、听力比赛等，既可 各班进行，也可同年级、全校进行。其目的是活跃学生课外生活， 巩固课内所学的知识，创造英语的气氛，培养学生学英语兴趣， 使课内外结合，相得益彰。学生在实践中体会学习英语的乐趣， 认识学习英语的意义，从而更加重视英语学习。 总之，搞好英语趣味教学，方法是多种多样的。教师应不拘 一格去实施多样化方法。托尔斯泰说过 :“ 成功的教学所需要的 不是强制，而是激发学生

8、的兴趣。 ” 只要我们心里装的是学生，就 会用全身心的爱去激发学生的学习动力，让学生在兴趣怡然的 肥田沃土上结出令人惊喜的硕果，也令学生彻底恋上我们的趣 味课堂！ 1. 掌握 “ 物理模型 ” 对象的特征。 建构模型首先要选定建构模型的对象，通过观察模型对象 形态、查阅研究史料、收集相关信息，分组讨论分析模型的特征， 初步设计方案。如在制作 “ 真核细胞三维结构模型 ” 时，我们首先 要明确真核细胞中有哪些细胞器 ？各种细胞器的主要特征是什 么？在细胞中如何分布？如何设计这些细胞器的大小比例？相对 数量是多少？在制作 “ 减数分裂模型 ” 时，我们要明确什么是同源 染色体，有什么特征？什么是联

9、会？同源染色体在减数分裂各期 的形态、数目、走势是怎样的？至少用几对同源染色体就可以形 象描述出各期的特征？ 2. 寻找模型合适的展示方式。 通过对模型特征的了解和思考，让学生确定要制作的物理 模型是静态的结构模型还是动态的过程模型？学生的作品是挂 起来展示还是水平放置展示？如在制作 “ 真核细胞三结构模型 ” 时，我们制作的是一个静态的结构图，把所有的细胞结构固定在 相应的位置就可以了。而在制作 “ 物质跨膜运输模型 ” 时 ,我们就 可以将一些纸质图片用磁铁吸在黑板上，通过移动磁铁和纸质 图片来演示一个动态的物质的跨膜运输过程。 3. 选择恰当的模型建构材料。 选择材料的时候，应该就近避远

10、，就简避繁。某一个物理模 型是选择纸质的、塑料的、木质的、布质的还是铁质的材料？什么 样的材料最经济、环保、耐用？模型如何保存较长的时间？如制作 “ DNA分子双螺旋结构 ” 的模型时，五碳糖、磷酸、含氮碱基分别 用什么材料？它们之间用什么来固定连 接？在制作 “ 基因工程模 型 ”中用什么材料来制作 DNA分子？用什么材料来制作限制性 核酸内切酶？用什么材料来制作 DNA连接酶？这一环节中要大 胆选材，不拘泥于课本材料的限制。 4. 建构模型。 在建构的过程中，遵循先大后小、先简后繁的原则，由表及 里、先框架后细节进行逐步建构。针对材料细化方案中各个步 骤，确定模型制作的实施过程和具体分工，

11、按照分工制作各部分 配件，然后将配件组合。例如 :“ 基因工程过程模型 ” 的制作中，我 们首先要制作 DNA的平面结构，用不太硬而又有一定柔軔度 的、不会一弯曲就折断的纸，如旧挂历、美术 素描用纸等。据需要 至少要制作三个不同的 DNA分子，所以将三种颜色的纸先剪成 5 厘米宽、 20 厘米长的纸条，上面标上碱基对，再用剪刀模似限 制性核酸内切酶来识别 DNA上特定的核苷酸序列并在一定的 位点切开，最后用透明胶带模似DNA连接酶将特定的位点连接 起来。整个动态的物理模型就完成了。 5. 模型的检验与完善。 模型检验对建模的成败是非常关键的，一个模型建构完后， 要审查模型的科学性和美观性。通过

12、小组内查阅相关资料，相互 讨论，进行检测，找出其优点和不足，分析出不足的原因，并提出 自己的创新思路，进行修正、完善。 如果检测的结果不符合实际， 不具备科学性，应该加以修改和补充，甚至换用其它材料或方法 重新编排。同时还要考虑模型的美观性以及保留价值，并引导学 生不断完善模型，通常一个模型要经过多次反复修改才能得到 满意结果。 6. 模型的交流展示，合理评价。 建构模型的最后一步就是全班开展模型展示和评比，各组 汇报不仅要向同学们阐述其小组制作的模型的科学性、美观性、 创造性，还要对其他同学提出的疑问进行现场答辩。所有的学生 都有亲身体验制作模型的体会和感受，实现了学习的合作和共 享。教师不

13、失时机地在突出基础知识的同时，也要表扬学生的活 动成果。学生是学在其中，乐在其中。通过建构模型所达到的教 学效果绝不是传统教学讲授法所能实现的。评价内容可以加以 整理 ,写出评价文本。如下表所示： 建构方案设计 模型材料的选择 模型亮点 模型缺憾 弥补方法 优星指数 五、生物学教学中建构 “ 物理模型 ” 的意义 1. 通过建构 “ 物理模型 ” ，加深对概念的理解。 目前高中学生对概念的学习大多数还是停留在记忆的层次 上，死记硬背，没有真正理解、不能联系到实际的情景或原理中 去，导致学生机械地掌握知识，不能灵活应用。为此，教师在教学 中特别要注意培养学生建构物理模型的能力，加深对概念的理 解

14、。如在学习酶的专一性时，如何理解 “ 每一种酶只能催化一种 或一类化学反应 ” 这个概念时，笔者首先带领学生观察书上 86 页第一大题、第三小题。题中的图为某类酶作用的物理模型，通 过学生用文字描述这个模型，加深对酶专一性的理解。同时让学 生课后制作 “ 酶专一性的模型 ” ，有的学生就用土豆、萝卜削出了 与书本呈现不同形态的“ 酶专一性物理模型 ” ；也有的学生拿了 一把钥匙配一把锁来展示；还有的学生用纸剪出了这 个物理模 型，都体现出学生对概念的理解很透彻。 2. 通过建构 “ 物理模型 ” ，加深对生物学规律的理解。 高中生物教材中涉及了很多生物学规律，如基因的分离规 律、基因的自由组合

15、规律、伴性遗传规律、基因指导蛋白质合成 的规律等。这些规律都是从实际的生物学情景或是物理模型中 总结出来的。而有些学生没有从根本上去认识和理解这些规律， 只是停留在硬性记忆上，这样导致学生在做题时不能灵活应用 生物学规律，老师讲了就能懂，但是自己做题时却不能准确地分 析生物学过程、选用生物学规律求解。为此我们上课时采用建构 物理模型的方法，使得 生物学规律更加直观，再做题时学生一看 到规律就会联想到生物学情景或物理模型、一遇到生物学情景 或过程就知道应该用什么生物学规律来求解，这样他们掌握的 知识就不空洞，学得就比较扎实。 3. 通过建构 “ 物理模型 ” ，培养学生动脑、动手的能力。 建构主

16、义理论认为，学生学习的有效性首先体现在学生是 否积极主动地参与学习，以保证对知识的主动建构。如果能让学 生直接参与一些物理模型的制作活动，可以充分调动学生的多 种感觉器官，激活学生的思维。在具体操作过程中，让学生根据 己有的生物学知识，发挥自己的想象，提出自己的观点，让学生 不断地发现问题，自主解决问题，学生的主动性和创造性就会得 到较好的训练和开发，学生的动手能力就会得到有力的提高。 4. 通过建构 “ 物理模型 ” ，提高教师的综合素质。 物理模型从开始构想到动手设计、制作，都要经过深入思考 和反复研究，还要在试验中不断加以改进。因此，每一个物理模 型的制作都凝聚了教师的心血和智慧，为教师提供了一个创造 性发挥教育智慧的新空间，既加深了教师对课标及教材的理解， 又促使其在教学实践中不断积淀和形成自已独特的教学风格， 在学生得到发展的同时，教师的综合素质也得到了明显的提高。 诚然，物理模 型的建构不是一蹴而就的，这需要教师在教学中有 目的地渗透建模的教学思维，挖掘高中生物教材中潜在的 “ 物理 模型 ” 资源，为优质教学搭建一个崭新的平台。