呂翠香

摘要 通過教學實例，從模擬生理難點、巧設問題梯度、精選建模形式、制作簡易模型、合理篩選內容五方面介紹物理模型在高中生物教學中的應用策略與效果。

關鍵詞 生物學教學 物理模型

中圖分類號 G633.91 文獻標志碼 B

“模型”是人們?yōu)榱四撤N特定目的而對認識對象所作的一種簡化概括性的描述，而“物理模型”則是通過實物或圖畫形式直觀、形象地表達認識對象的特征。物理模型有助于教師充分挖掘和利用教材，突破教學重難點，提高課堂教學的效率。物理模型的構建過程可以引導學生模擬科學家的思維，讓學生在動手操作過程中理解和完善物理模型，從而更深入地理解知識。

1模擬生理難點，知識形象化

生物中很多生理現(xiàn)象都是微觀、抽象的，如細胞分裂、DNA復制等過程，教師通過圖片、動畫等形式能促進學生進行直觀了解。然而，不少學生對生理過程的很多細節(jié)并不能真正領悟。例如，在遺傳信息的翻譯過程中，如何判斷起始密碼子，如何確定tRNA上攜帶的氨基酸種類，核糖體如何移動，學生并不能做出準確的解釋。教師借助物理模型，引導學生模擬相關的生理過程，能讓學生在合作中更好地理解教學難點。

教師課前準備模型材料：mRNA片段、多種tRNA、多種氨基酸、核糖體。為了更好解決教學難點，教師應給予指導，例如規(guī)定mRNA的堿基序列（使前三個堿基不構成起始密碼子，最后三個堿基不構成終止密碼子）、tRNA和氨基酸的種類和數(shù)量、核糖體內部堿基數(shù)量（六個）等細節(jié)。

模擬“翻譯”等生理難點是在學習相關知識點后的體驗過程。當學生遇到構建困難時，往往通過小組討論、教師及時指導就能得到很好的解決（圖1）。這種模型的構建活動屬于最簡單的模擬訓練，學生通過動手合作，能將抽象知識形象化、微觀現(xiàn)象可視化，有助于他們及時內化知識，梳理學習盲點。

2巧設問題梯度，方向明確化

學生學會構建物理模型，深入理解教學重難點，這僅僅是教學目標的基本要求。教師在教學過程中要營造一個自由開放的互動平臺，創(chuàng)設教學情境，激發(fā)學生的學習積極性，引導學生積極參與合作學習，進一步促進新知識的生成。例如，在學習“基因工程”時，通過物理模型的構建活動，有利于學生自主發(fā)現(xiàn)并深入理解DNA連接酶的作用。

教師參考選修3教材第6頁模擬制作，課前準備藍色和紅色兩種等寬硬紙板，并按教材要求在兩種紙板上依次等距離寫上相應字母。

在初步了解限制酶和DNA連接酶的作用后，學生開始模擬重組DNA分子的形成過程（圖2）。

在模型活動之前，不少學生誤以為DNA連接酶只能把兩種來源不同DNA的相同黏性末端連接起來。針對學生的認識誤區(qū)，教師可設計問題：怎樣的DNA片段才能連接起來？目的基因只能與載體重組嗎？經限制酶切割后，DNA連接酶形成的環(huán)狀情況有哪些？哪種是我們想要的？如何更有效得到我們想要的那種？

在這種建?；顒又?，學生的發(fā)展空間很大，也容易出現(xiàn)模型構建的隨機性和盲目性。所以，教師的導向作用非常重要，通過問題的指引有助于學生在積極討論中發(fā)現(xiàn)問題并解決問題。此外，教師還要恰當把握小組探究活動的進程，在關鍵時刻進行點評和總結，讓學生及時把握學習的方向，深入理解知識要點。

3精選建模形式，學習主動化

物理模型的形式主要是實物和圖畫，前者常包括紙板、白板貼和吸鐵石等。教師應根據(jù)實際教學的需要，選擇不同形式的物理模型開展教學，充分調動學生參與活動的主動性和積極性。例如“生物膜的流動鑲嵌模型”一節(jié)，學案教學和白板貼的教學效果各有千秋。

教師課前準備模型材料：學案（里面多處設計學生畫圖）；（白板貼）磷脂分子若干個、蛋白質分子若干個。

①學案教學（圖3）：教師引導學生分析并同步畫出磷脂分子在“空氣—水”交界面的排布方式；推測細胞膜上的磷脂分子排布情況；根據(jù)羅伯特森的推測，畫出蛋白質的分布情況（“三明治”模型）；根據(jù)科學家的實驗結果，糾正并完善蛋白質的分布情況；最后，學生在學案上和黑板上留下連續(xù)的模型構建過程。

②白板貼教學：教師也是按上述順序引導學生分析并得出流動鑲嵌模型的發(fā)展歷程。由于每小組只有一套模型材料，所以學生每次都必須把之前構建的模型拆掉，然后再構建新模型，最后只有圖4保留下來。

畫圖和白板貼都能充分調動學生參與探究歷程并自主完成模型構建。其中白板貼操作方便，模型美觀；而畫圖則有利于學生從整體上了解磷脂分子和蛋白質分子排列的發(fā)展歷程。不同形式的模型構建各有利弊，教師應根據(jù)實際需要，選擇不同的模型形式，達到最佳的課堂教學效果。

4制作簡易模型，深入淺出化

由于生物學知識的特殊性，教材中經常配備相關圖片輔助教學，教師也經常下載視頻等資源幫助學生理解知識點。但教材中某些內容的表述很抽象，而且也不容易下載到相關資源。例如，選修3中“DNA分子雜交”，學生在自主閱讀相關文字后，基本上都處于懵的狀態(tài)。如果教師僅通過文字進行解釋，不少學生仍處于一知半解的狀態(tài)。此時，教師制作簡易的物理模型，就能輕易地突破教學難點。

教師課前準備模型材料：不含目的基因的DNA片段、含目的基因的DNA片段（用鮮艷的顏色把目的基因部分進行標注）、基因探針（用不同顏色的材料表示）。

教師借助物理模型，把DNA分子雜交過程逐步演示（圖5）：了解“不含目的基因的DNA片段”、“含目的基因的DNA片段”和“基因探針”的含義；DNA片段在一定條件下解鏈；基因探針與含目的基因的DNA鏈結合；通過一定技術顯示雜交帶。

通過簡易物理模型的演示過程，學生就能直觀地理解知識難點。類似例子在生物教學中層出不窮，這就需要教師用心收集或制作教學素材，做好學生學習的引路人，用最少的語言幫助學生達到最好的學習效果。

5合理篩選內容，建模有效化。

物理模型在高中生物教學中的應用效果是顯而易見的，但是很多教師為了節(jié)省教學時間，忽視知識的生成過程，使學生失去嘗試建模的機會。事實上，模型構建占用課堂時間并不多，其效果卻不容忽視。例如必修1講到染色質和染色體是同一種物質在細胞不同時期的兩種存在狀態(tài)時，教師只需要用縮短的電話線類比于染色體、用拉長的電話線類比于染色質，學生就會恍然大悟。

當然，并不是所有內容都適合應用物理模型輔助教學，對于可用可不用物理模型的內容，教師可以尋求更好的途徑加以代替。例如必修1講到氨基酸數(shù)、肽鏈數(shù)和肽鍵數(shù)的關系時，筆者曾制作氨基酸模型（圖6），乒乓球代表中心碳原子，梯形代表羧基（紅色），長方形代表氨基（綠色），上下兩個結構分別代表氫和R基。然后讓學生演示四肽的形成過程，并數(shù)出肽鍵的數(shù)目。由于該模型繁瑣，學生不容易找出三者的數(shù)量關系。筆者重新設計新的表格（表1），引導學生對表格中數(shù)據(jù)進行分析，自主歸納規(guī)律，反而取得了很好的效果。

由此可見，教師只有充分鉆研教材，合理確定建模內容，選擇合適的建模形式，通過有效的物理模型構建，充分調動學生參與課堂的積極性，促進學生的自主學習和思維的可持續(xù)發(fā)展，才能實現(xiàn)構建高效課堂。