簡單物理模型讓生物課堂更高效

申作棟

摘 要 物理模型的建構(gòu)是科學(xué)研究中的一種重要方法，新課程將模型和構(gòu)建模型方法列入了課程目標之一。高中生物教師在平時的教學(xué)中不僅要關(guān)注生物知識，還要重視生物科學(xué)的過程和方法。將生活中的一些簡單道具應(yīng)用在課堂上以構(gòu)建物理模型，可以讓生物課堂更加高效、生動。

關(guān)鍵詞 物理模型 啟發(fā)教學(xué) 問題串 生物課堂

中圖分類號 G633.91 文獻標識碼 B

物理模型具有直觀、生動的特點，容易引發(fā)學(xué)生的興趣和共鳴。學(xué)習(xí)一個知識點時，可能教師在解釋時還會詞不達意，但也許一個簡單的模型就會讓學(xué)生一點就通。構(gòu)建模型并不是空洞的理論知識，只要善于思考，生活中的很多東西都可作為教學(xué)道具。物理模型與問題串、啟發(fā)式教學(xué)聯(lián)系在一起，更有利于學(xué)生構(gòu)建知識。以下列舉了高中生物課堂中用簡單道具構(gòu)建模型的10個案例。

1 道具：一張B4紙

案例1：解釋細胞膜的磷脂分子為雙層。

過程：在“生物膜的流動鑲嵌模型”一節(jié)中，有荷蘭科學(xué)家將用丙酮提取的脂質(zhì)在空氣和水界面上鋪展成單分子層，測得單分子層面積是紅細胞膜面積的兩倍，推測細胞膜中脂質(zhì)分子為連續(xù)的兩層。為什么會有這樣的推論？教師將B4紙對折，讓學(xué)生觀察紙的面積，再將紙鋪開，再觀察面積的變化。很顯然，鋪展開的面積是原面積的兩倍。由此通過類比可以理解細胞膜由雙層磷脂分子構(gòu)成。在此基礎(chǔ)上，教師可以進一步引導(dǎo)學(xué)生思考：除了紅細胞，其他細胞的膜的磷脂分子鋪展成單層后，是不是也為細胞膜面積的兩倍呢？將課堂內(nèi)容進一步展開。

2 道具：圓形、環(huán)形的泡沫各一塊，大頭釘若干

案例2：解釋磷脂分子的特點和脂質(zhì)體的結(jié)構(gòu)。

過程：用大頭釘模擬磷脂分子，其釘尖模擬疏水性尾部，另一端模擬親水性頭部。泡沫能夠被釘尖刺入，模擬的是脂溶性物質(zhì)。教師要求一位學(xué)生到講臺前演示，并提問：如果磷脂分子內(nèi)部環(huán)境為油滴，外部為水，磷脂分子應(yīng)該怎樣排布？示例的學(xué)生應(yīng)將大頭釘釘尖插入到圓形泡沫中。再提問：如果磷脂分子內(nèi)外都是水環(huán)境，應(yīng)該怎樣排布？教師示例學(xué)生應(yīng)將大頭釘分別插在環(huán)形泡沫的內(nèi)外兩側(cè)，模擬脂質(zhì)體的結(jié)構(gòu)。在整個模擬過程中，其他學(xué)生可不斷指正示例學(xué)生的錯誤，既活躍了課堂氣氛，也使學(xué)生深刻理解了脂質(zhì)體的結(jié)構(gòu)。

3 道具：薄塑料袋、粉筆頭

案例3：學(xué)習(xí)多種細胞器的膜結(jié)構(gòu)。

過程：取一個大的薄塑料袋，將它折疊成內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的形狀，壓扁成高爾基體的形狀，再吹起形成液泡的形狀，取小塑料袋，吹成溶酶體的形狀。教師啟發(fā)學(xué)生思考：這些細胞器為單層膜還是雙層膜？再取一大一小兩塑料袋，大袋放入小袋，模擬線粒體的形狀，用問題串逐步啟發(fā)學(xué)生：線粒體是幾層膜？內(nèi)膜外膜面積怎樣？線粒體內(nèi)膜如何拓展膜面積的方式？還可再模擬葉綠體的結(jié)構(gòu)，要求學(xué)生注意葉綠體內(nèi)膜和線粒體內(nèi)膜的區(qū)別及兩細胞器擴大膜面積的方式。

案例4：學(xué)習(xí)分泌蛋白的膜面積變化。

過程：用兩個塑料袋分別做成內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體的形狀，將內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的一部分膜裁下來模擬囊泡，并包裹粉筆頭（模擬分泌蛋白），再附在代表高爾基體的塑料袋上，很直觀地表示出了內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜面積向高爾基體膜轉(zhuǎn)化。教師繼續(xù)將代表高爾基體的膜裁下來一塊，模擬形成囊泡并與細胞膜融合的過程。整個模擬過程可表示三種膜成分的轉(zhuǎn)化，也可用于理解內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體和細胞膜面積的大小變化。

案例5：展示胞吞和胞吐的過程。

過程：用粉筆頭放在塑料袋表面，模擬細胞膜凹陷和形成囊泡的過程。左手拿粉筆頭（模擬囊泡）在塑料袋內(nèi)部，將手展開模擬囊泡與細胞膜融合的過程。以上兩過程清晰地展示了胞吞和胞吐過程。

4 道具：黃色和白色的乒乓球各10個

案例6：模擬基因分離定律。

過程：用兩個黃球放在手中表示基因型為AA個體，兩個白球表示基因型為aa的個體，一黃一白表示基因型為Aa的個體，分別用左手和右手表示兩個親本，模擬各個親本組合形成配子及配子結(jié)合產(chǎn)生后代的過程。

案例7：由基因頻率計算基因型頻率。

過程：桌面上放置6個黃球、4個白球，表示A的基因頻率為60%，a的基因頻率為40%。提出問題：從其中拿兩個球，都為黃球（AA），為一黃一白（Aa），都為黃球（aa）的概率各是多少？學(xué)生容易得出AA概率為36%、Aa為48%、aa為16%?？赏ㄟ^去除某種顏色小球表示自然選擇的作用，將一種顏色的球替換為另一種顏色，可模擬基因突變對基因頻率的影響。

5 道具：紙卡

案例8：構(gòu)建DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型。

用圓形、五角形、方塊分別表示磷酸、脫氧核糖、堿基，嘌呤堿基長度比嘧啶堿基畫得長一些，在紙卡上畫出四種核苷酸的結(jié)構(gòu)并裁剪下來。在講解沃森、克里克構(gòu)建雙螺旋結(jié)構(gòu)的模型時，讓學(xué)生甲閱讀材料并提取信息：A始終與T相等，G始終與C相等；教師補充信息：DNA的直徑固定。讓學(xué)生乙手持四種核苷酸模型到黑板前拼接，要求滿足閱讀材料中的信息。在拼接過程中由其他學(xué)生指正錯誤。最后，教師對學(xué)生的模型進行指正，并指出DNA平面結(jié)構(gòu)的要點：堿基配對、堿基位于內(nèi)側(cè)、兩條鏈反向平行。

案例9：模擬樣方法計算種群密度。

在一張約1 m2的紙卡上均勻地畫出多個大黑點和白圈分別表示植物A、B，將紙卡固定在黑板上，要求學(xué)生能夠在紙卡上用五點取樣法畫出樣方，并且統(tǒng)計每個樣方的植物A或B的數(shù)目，并計算種群密度。在統(tǒng)計過程中，教師要求學(xué)生特別注意位于邊線和頂點的植物的數(shù)目統(tǒng)計方法。

6 道具：紙條、曲別針

案例10：分組動手模擬有絲分裂或減數(shù)分裂過程。

教師提供四個長度、寬度完全相同的紙條，模擬染色體或染色單體，將曲別針卡在紙條上表示著絲點，曲別針上別有一個紙條表示未復(fù)制的染色體，曲別針上別有兩個紙條表示已經(jīng)復(fù)制過的染色體。先讓學(xué)生觀察染色體復(fù)制前后的染色體、染色單體、著絲點數(shù)目、DNA的數(shù)目變化。然后手持曲別針分別展示并在黑板上記錄染色體在細胞分裂的前期、中期、后期的行為變化。同樣，在學(xué)習(xí)減數(shù)分裂時也可以進行模擬。在操作過程中，教師可將學(xué)生每桌分成一個小組，每個學(xué)生都制作紙條，并相互指正模擬各個時期時出現(xiàn)的錯誤。

除此以外，生物課堂上還可以應(yīng)用多種道具，身體本身也可以成為道具。例如，手掌張開連同手臂可模擬一個神經(jīng)元，握拳橫放表示大腦結(jié)構(gòu)，兩指成環(huán)可表示毛細血管，手指則表示毛細血管壁細胞，兩臂張開連同身體可表示氨基酸的結(jié)構(gòu)，等等。這些道具的使用都會讓生物課堂更加直觀、活躍、高效。endprint