生物課堂巧用物理模型突破難點

廣東省韶關(guān)市仁化縣仁化中學 鄧亮瓊

開展生物學的備考工作，如何突破束縛學生能力提升的瓶頸，化解教學中的重難點，是提高課堂教學效率的關(guān)鍵。高中新課程改革實施已經(jīng)是幾年了，對我來說前幾年經(jīng)歷的是繼承、借鑒與創(chuàng)新，再次面對新課程的時候，感悟和思考的角度就會有很大的不同?！墩n程標準》倡導探究性學習，力圖改變學生的學習方式，引導學生主動參與、樂于探究、勤于動手，逐步培養(yǎng)學生收集和處理科學信息的能力、獲取新知識的能力、分析和解決問題的能力，以及交流與合作的能力等，突出創(chuàng)新精神和實踐能力的培養(yǎng)。模型構(gòu)建就是教材中一種重要的學習方法；是一種通過研究模型來揭示原型的形態(tài)、特征和本質(zhì)的方法；是邏輯方法的一種特有形式。

一、不是非做不可---“模型建構(gòu)”的教學現(xiàn)狀及其分析

教育部2003年頒布的《普通高中生物課程標準》已經(jīng)把模型方法列為基礎(chǔ)知識的范疇，明確提出“要讓學生領(lǐng)悟生物科學理論或模型的科學美”，并把它規(guī)定為高中生物必修掌握的科學方法之一，在內(nèi)容標準或活動建議部分做了具體的規(guī)定。這是我國中學生物學課程發(fā)展史上第一次如此重視“模型”。但是實際課堂教學中，教師往往以課時緊，建構(gòu)模型的活動費時且幼稚，“不是非做不可”的教學環(huán)節(jié)等理由而加以舍棄，取而代之的是老師一遍又一遍地講。

傳統(tǒng)的概念教學只注重概念的識記、理解和應用。許多學生總是機械單一地學習，而對自己做什么、為什么這樣做并不理解，結(jié)果是往往不能辨別和建構(gòu)概念與命題框架，就只好死記硬背大量的知識點。老師自以為講到位了，而相當多的學生仍然云里霧里，因為他們心中只有結(jié)論，沒有過程，不知模型中滲透著生物學的基本原理。奧蘇貝爾（D．P．Ausubel）在他最有影響的著作《教育心理學：一種認知觀》兩版的扉頁上寫道：“如果我不得不把教育心理學的所有內(nèi)容簡約成一條原理的話，我會說：影響學習的最重要的因素是學生已有的內(nèi)容。”這樣的教學是微效，甚至是無效的，這與課改中倡導的提高教學的有效性背道而弛。

二、模型構(gòu)建在高中教學中的必要性

美國視聽教育家戴爾1946年寫了一本書叫《視聽教學法》，其中提出了“經(jīng)驗之塔”的理論，對經(jīng)驗是怎樣得來的做了描述，認為經(jīng)驗有的是直接方式、有的是間接方式的來的。各種經(jīng)驗，大致可根據(jù)抽象程度，分為三大類（抽象、觀察和做的經(jīng)驗）、十個層次。在十個層次中，設(shè)計的經(jīng)驗是指通過模型、標本等學習間接材料獲得的經(jīng)驗。模型、標本等，是通過人工設(shè)計、仿造的事物，都與真實事物的大小和復雜程度有所不同，但在教學上的應用比真實事物更易于領(lǐng)會。從經(jīng)驗之塔可以看出，寶塔最底層的經(jīng)驗最具體，越往上升則越抽象。教育教學應從具體經(jīng)驗下手，逐步上升到抽象，有效的學習之路就應該先充滿具體經(jīng)驗。目前我們教育教學最大的失敗在于使學生記住許多普通法則和概念時，沒有具體經(jīng)驗做它們的支柱，學生對這些法則和概念的理解只能是抽象的，不具體的。因此，要充分理解概念、定理等，要從做的經(jīng)驗開始。模型構(gòu)建是做的經(jīng)驗，通過模型構(gòu)建，我們再去理解概念、定理等，就容易的多了。

生物新課程教材中，不少地方運用了模型建構(gòu)的原理或方法介紹了有關(guān)生物學知識，甚至在生物新課程教材中有一個專門的知識鏈接就是模型建構(gòu)。中學生物學中的基本概念、規(guī)律相當多，許多生物學術(shù)語概念所反映的原形都是我們用肉眼無法觀察到的或?qū)嶋H操作時費時費力或以目前條件根本無法達到的，因此模型建構(gòu)教學將更有助于學生體驗概念的形成和基本規(guī)律的探究過程，從而逐步將所學新知識構(gòu)建成完整的知識體系，使得整個學習過程更加高效。

三、高中生物學課程中的物理模型和實踐應用

第一，定義：物理模型就是以實物或圖畫形式直觀地表達認識對象的特征。在教材中出現(xiàn)的也有很多，比如細胞的亞顯微結(jié)構(gòu)模型，DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型等。

第二，構(gòu)建的一般步驟：一是了解構(gòu)建模型的基本構(gòu)造；二是制作模型構(gòu)建的基本原件（單位）；三是了解各基本原件之間的關(guān)系；四是按照相互關(guān)系連接各基本原件；五是檢驗與修補。

第三，新課程教材涉及內(nèi)容：生物體結(jié)構(gòu)的模式標本，模擬模型如細胞結(jié)構(gòu)模型、各種組織器官的立體結(jié)構(gòu)模型、DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型、生物膜鑲嵌模型、減數(shù)分裂中染色體變化模型、血糖調(diào)節(jié)模型等。

第四，物理模型的實踐應用。

實踐的策略是充分利用圖形圖片、電視錄像、多媒體課件等手段再現(xiàn)知識發(fā)生發(fā)展的變化過程，用圖文并茂的方式向?qū)W生提供信息，降低學生學習的難度，并將研究問題的方法和思想寓于情景的建立和分析過程中，促進學生開展分析問題的思維活動，自然地“悟”出其中的道理和規(guī)律，從而潛移默化，使學生正確地分析過程從而建立準確的理想物理模型。

物質(zhì)模型生物教學中有著較廣泛的應用。如在《細胞的結(jié)構(gòu)與功能》的教學中，可以簡單畫出細胞的示意圖引導學生復習初中學過的細胞結(jié)構(gòu)，學生能夠回答出細胞是由細胞膜、細胞質(zhì)和細胞核組成。在這里細胞、細胞膜、細胞質(zhì)和細胞核就是學習這部分內(nèi)容的前概念。然后，展示細胞亞顯微結(jié)構(gòu)的立體模型并讓學生逐一認識各結(jié)構(gòu)給學生一個總體的感性認識，接下來按由外到內(nèi)的順序利用模型逐一學習細胞膜、線粒體和葉綠體等細胞的各部分結(jié)構(gòu)和功能。最后，再給出細胞的亞顯微結(jié)構(gòu)模型讓學生說出每一結(jié)構(gòu)的功能，從而使學生按照整體—局部—整體的學習順序利用細胞各結(jié)構(gòu)的模擬模型把新的概念納入到前概念細胞膜、細胞質(zhì)和細胞核中，從而建立了兩者的聯(lián)系，很好地學習了新概念。

自然科學中最抽象的就是概念。生物學教學中，要結(jié)合生物學概念的教學，不斷地滲透模型的方法，不僅能完善學生對生物學概念的認知結(jié)構(gòu)，而且能提升思維能力。正因為運用物理模型教學創(chuàng)設(shè)了一定的情景和創(chuàng)造了生動的意象，使學生對概念和理解變?yōu)橹庇X，促進了學生對知識的理解和掌握，形成了正確的知覺，從而也有效地建立了前概念與新概念間的聯(lián)系，達到了新概念構(gòu)建的目的。