浅议高中生物教学中物理模型的制作方法

刘宗巨

摘 要：在高中生物教学中，构建物理模型是一种有效的学习方法，能够丰富生物教学形式，推动学生的生物探究实验，提高学生的探究能力，促进学生的全面发展。

关键词：高中生物；物理模型；制作

一、物理模型的概念和分类

物理模型不仅包括物质模型还包括思想模型。物质模型是指以具体的实物来展示其原来的特征，与原型具有一定的相似度，如设计生态缸等。思想模型是指根据建模的思维方法以形象化、理想化的方法构建的模型，如生物膜流动镶嵌模型等。

二、高中生物教学中物理模型使用的意义

1.有利于促进学生学习兴趣的提高

在生物教学中，传统的教学方式发生了改变，学生不再是单纯地被动接受知识，而是从问题着手，开始探究、体验和创新。构建物理模型，有利于同学之间的交流，在良好的互动中使抽象问题形象化，学生能够直观地了解生物知识，促进了学生学习方式的转变，发挥了学生的主动性，使学生成为学习的主体。物理模型的构建还能够激发学生对生物的探究兴趣，促进小组合作的开展，让学生从探究中收获成功，提高学习效率。

2.有利于提高教学效率

物理模型的使用能够加深学生对生物知识的理解，比单纯的讲授和机械的练习更有效。而且有利于提高学生的建模能力，使学生能够在遇到新的情景后自主建模。通过物理建模还能够将相关生物知识进行直观剖析，展示知识的本质属性，加强知识间的联系，帮助学生形成生物知识体系，提高生物教学效率。

3.有利于培养学生的生物学科核心素养

在物理模型构建的过程中，学生通过小组合作的方式体验建模的过程，学会了搜集资料和模型构建的方法，体会了探索和发现的过程，提升了科学精神。同时在物理模型构建的过程中，学生必然会遇到很多困难，通过困难的解决提高了问题解决能力和品质，提高了学生的能力。

三、高中生物教学中物理模型的制作方法

1.利用教材中的知识构建物理模型

物理模型的制作应根据生物的具体形状、颜色等按照一定的方法来制作，展示事物正确的位置，揭示事物的本质，丰富课堂教学。由于课堂时间有限，在有限的时间内应选择一个简单的物理模型进行构建，让学生有所收获，有成就感，进而保持物理建模的信心。例如，在“制作真核细胞的三维结构模型”中，教师就应让学生在了解了细胞的三大基本结构和细胞器的结构和功能后，再让学生动手制作模型。教师首先让学生选择制作材料，如废旧报纸，容易获得，同时也有一定的硬度；在選择液泡时，学生所选择的材料有橡皮泥、气球等，都十分形象。在制作过程中，教师要引导学生发现问题，如细胞器的相对数量是否科学等，教师要给予一定的指导和帮助，让学生完成自己的作品，然后进行互评，指出优缺点，力争下次改进。通过此类教材内物理模型的构建能够让学生从枯燥的文字中形象地体会有关知识，加深对教材知识的理解，更好地构建生物知识体系。

2.利用课外生物知识构建物理模型

在课外学习过程中，有很多难题都可以通过物理模型的构建来解决。例如，在进行生物膜的流动镶嵌的物理模型构建过程中，教师可以通过两种方式构建模型，一种是课堂引导，另一种是学生课后构建，课堂演示。第一种，课堂引导构建物理模型。在课前，教师应给学生每人准备一张8K白纸，将红色卡纸剪成磷脂分子，将绿色卡纸剪成蛋白质分子。让学生在8K的白纸中间画一条线，线上面为空气，线下为水，让学生将磷脂分子放入水中，思考如何排序，然后让学生动手排列，体会磷脂分子的性质，即“脑袋浸水跷脚”，进而提高了学生对有关知识的记忆。第二种，学生课上互评。教师可以充分利用学生的课余时间完成细胞膜结构的物理模型构建。首先让学生预习“生物膜的流动镶嵌模型”，然后让学生寻找材料制作模型。在课堂讲课之后，教师应让学生展示自己的模型，并介绍制作方法、进行自我点评，然后让学生进行互评。学生在老师的指导下构建物理模型，不仅能够让学生学到生物知识，同时也能够掌握生物思维方法。

四、利用物理模型掌握生物概念

第一，以科学史为依据的物理模型。高中生物教学的重点之一就是生物概念教学，利用生物科学史能够让学生掌握更丰富的知识，使概念在一定的背景出现，使学生更好地理解和接受。例如，在“DNA分子结构”教学中，就能够根据科学史的物理模型建构，让学生以此为依据实现对概念本质的理解。教师就可以利用科学家沃森和克里克的研究让学生动手建模，理解DNA分子结构的特点，体会科学成果来之不易，掌握一定的科学研究方法。

第二，利用对比构建物理模型。在生物概念的学习中，经常会遇到抽象的概念，教师可以利用物理建模为学生提供熟悉的概念，提升对概念的理解。例如，可以萨顿的比较基因和染色体在细胞及减数分裂过程的变化对比出基因和染色体存在的平行关系，进而推测基因在染色体上。

第三，借助显性化的物理模型。教师应通过显性化的物理模型让学生的思维显性化，掌握学生对概念的掌握程度，提高概念的教学效率。例如在学习“DNA重组技术的基本工具”时，教师可以让学生利用纸片、剪刀等工具构建一个“DNA重组技术的模拟操作”，判断学生对有关概念的认识和理解。

在高中生物中还有很多知识能够用于物理建模，如真核细胞的三维结构模型、血糖调节模型等，这里不再一一阐述。总之，在高中生物教学中利用物理模型能够帮助学生引出问题、探究问题和理解问题，让学生重温科学探索之路，从中掌握物理建模的方法，提升物理建模的能力。

参考文献：

[1]郑峰.例谈在高中生物教学中物理模型的构建[J].亚太教育，2015（15）：55.

[2]万蔡琳.采用自制物理模型构建高中生物概念的实践探索[D].南京师范大学，2015.

注：本文系2018年度甘肃省“十三五”教育科学规划课题《高中生物教学中物理模型建构的行动研究》，课题立项号：GS[2018]GHB3534。

编辑 郭小琴