高中生物新课标中的几种物理模型

浅谈高中生物新课标中的几种物理模型

摘要：本文阐述了人教版新课标高中生物有关物理模型的建构方法以及本人在实际教学中所采用的三种实物形式的物理模型，介绍了三种模型在教学中的应用策略及其教学效果，为教师提供一定的参考建议。

关键词：物理模型；新课标；生物教学

【中图分类号】g633.91

1.模型和模型方法

人教版高中生物教材中科学探究活动的类型很多，其中有一项探究活动就是模型建构，要求老师给学生提供一定的指导，由学生动手动脑建构模型，领悟和运用建构模型的方法及其在科学研究中的作用。

模型一般可分为物理模型、数学模型和概念模型三大类，以实物或图画形式直观地表达对认识对象的特征的模型就是物理模型。物理模型既包括静态的结构模型，如真核细胞的三维结构模型、细胞膜的流动镶嵌模型等；又包括动态的过程模型，如教材中学生动手构建的减数分裂中染色体变化的模型、血糖调节的模型等。

2.高中生物物理模型建构的探索

2.1.有丝分裂细胞中染色体变化物理模型的建构

有丝分裂的内容可以说是学生对细胞的结构和功能理解和掌握

的延伸，对染色质与染色体、染色体（单体）与dna的关系的理解，在有丝分裂的学习中有着重要作用。由于细胞分裂这一现象的特殊

性──整个过程是一动态变化，而这一过程又是学生用肉眼所不能直接观察到的，要让学生具体把握这个过程中细胞内部所发生的变化，特别是遗传物质的变化，这一内容是本节课教学的难点。以往利用多媒体网络课件，模

拟细胞分裂的动态过程，学生有如过往云烟的感觉，而我们把微观、抽象的过程建构成实际看得见、摸的着的物理模型，让学生仿佛亲眼看到有丝分裂过程中的各种变化。

教学策略：理论知识讲解之后，每组发一个模型。请同学们动脑思考，实际动手模拟有丝分裂过程。学生一看到自己构建的模型教具，都感到很新奇、兴奋，开始积极动手模拟操作起来。模拟过程中有互相之间积极的讨论，有互相之间热情的讲解，有互相之间取长补短的改错过程。全班学生都主动参与到情境学习中，在脑海中真正理解有丝分裂各时期的变化，尤其是对染色质与染色体、染色体（单体）与dna的关系的理解。教师到各组观看、交流、指导。最后请各组代表同学陈述自己的实验结果。教师鼓励学生自己发现问题，解决问题。

教学效果：整节课堂中学生的广泛参与，团结合作的氛围，真正体现学生的主体地位，主动探究的意识，使得抽象难懂的微观图像仿佛栩栩如生，历历在目。没有再出现教师反复讲，学生反复问，最后还不能理解透彻的情况，学生通过这一建构活动，体验到学习的乐趣，更好地理解有丝分裂过程，加深了对生命活动现象的本质的认识，明确了模型建构的方法和意义，培养和发展思维能力和抽

象概括能力。更重要的是

通过模型建构为今后有关减数分裂的学习打下了扎实的基础。

2.2.dna双螺旋结构的物理模型的建构

沃森和克里克建立dna双螺旋结构模型的目的，是为了揭示当时并不清楚的dna分子的结构。高中生物学中的“制作dna双螺旋结构的模型”的模型结构活动，主要是对“dna分子的双螺旋结构”这个结论进行具体化的认知，所建立的模型是物理模型，其目的不是对dna分子的结构进行探索，而是通过建构物理模型，加深对dna 的分子结构的理解，并体验具体化模型的作用。可见让学生通过建构物理模型，掌握和巩固有关生物学的知识，体验建立物理模型过程中的思维过程，并领悟模型方法是高中生物学中模型建构活动的主要价值。

教学策略：首先，通过教师提问，回忆旧的概念，例如：脱氧核苷酸的种类及基本组成，碱基的种类和名称等。然后，学生通过阅读了解有关dna的分子结构的内容，有了理性认识。最后将学生分组，通过现有的材料进行模型结构，通过探索，交流，以及教师的补充完善模型。

教学效果：学生通过自己制作物理模型，对dna的分子结构又有了感性认识，并大大加深了对碱基互补配对的理解，组间的相互交流更是从语言上加深了对概念的认知。学生通过模型建构把相关概念紧密的联系起来，不仅记住有关的概念，而且对此过程理解将更为透彻，有关习题，也就迎刃而解。

2.3.血糖调节的物理模型的建构

血糖平衡的维持，其调节过程和机制非常复杂，“血糖平衡的调节”在高中生物教材中一直是教学的重点和难点，内容比较抽象，如果仅凭教师讲述，学生很难真正掌握这些知识。引导学生通过建立血糖调节模型，更好地理解人体内是如何对血糖含量进行调节的，并在此基础上理解体内激素如何对生命活动进行调节，同时也尝试了解建构模型，尤其是物理模型的基本方法和意义。

教学策略：通过学习，学生对血糖调节的原理已经有了一定的了解，因而活动中教师要鼓励学生扮演各种角色，用不同颜色的卡片代表胰高血糖素和胰岛素等，通过模拟和讨论，不断修正与构建最优的模型。在活动中，教师起组织者和引导者的作用。在指导学生进行活动时，不要束缚学生的思路，也不一定局限于教材中提供的方案，要鼓励学生大胆设想、求异创新，设计出既简便易行，又科学准确而且生动活泼的活动方案。

教学效果：通过教师的引导，由学生主动地，去探究有关血糖平衡调节的新内容。这与老教材相比有着很大的进步，特别是模型建构在现代生命科学中起着越来越大的作用。一方面，它不仅对学生目前学习生物科学有帮助，而且还有助于学生今后更好地解决生活和工作中的问题。另一方面，这种科学方法的学习和应用，不仅有利于学生形成系统的科学认知观，同时还强化了与其他学科，如数学、物理、化学等学科的内在联系。

3.物理模型建构在高中生物学中的意义

3.1.提高学生生物学的学习效率和学习兴趣。

在生物教学中运用物理模型能有效地缩短人眼对材料的反应时间和识别时间，创造了生动的意象，

促进了学生对知识的理解和掌握，从而提高了学习效率。

3.2.实现学生自主、合作学习方式。

给学生提供充分的自主学习的空间和时间，教师只是发挥引导的作用，然后放手让学生独立思考，让学生自主建模并不断修改自己构建的模型，充分发挥每个学生的思维潜力，扩大其思维空间。

3.3.可以使物理模型、数学模型、概念模型三者之间自然结合并自然转换。

在生物教学中可以有效地建立起物理模型、概念模型以及数学模型之间的转换。提高了学生的应试能力，理解和解决问题的能力。自然科学中最抽象的就是概念。正因为运用物理模型教学创设了一定的情景和创造了生动的意象，使学生对概念和理解变为直觉，形成了正确的知觉，达到了新概念构建的目的。