物理模型的建構(gòu)在初中生物教學(xué)中的應(yīng)用

呂國慶

（江蘇省常州市新北區(qū)實(shí)驗(yàn)中學(xué)）

人們認(rèn)識客觀世界的時(shí)候，直觀化、形象化，更便于人們探索科學(xué)世界的客觀規(guī)律。物理模型建構(gòu)的研究旨在教學(xué)活動中建構(gòu)學(xué)生的建模意識，物理模型建構(gòu)的創(chuàng)新研究實(shí)質(zhì)上是培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維能力，因?yàn)榻；顒颖旧砭褪且豁?xiàng)創(chuàng)造性思維活動。能夠培養(yǎng)學(xué)生的想象力，思維能力，假想、變換、構(gòu)造等能力，這些能力正是創(chuàng)造性思維所具有的最基本的特征?！?創(chuàng)新是一個(gè)民族的靈魂，是一個(gè)國家興旺發(fā)達(dá)的不竭動力，創(chuàng)新的關(guān)鍵是人才，人才的成長靠教育。”要真正培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，自覺地在學(xué)習(xí)過程中構(gòu)建物理模型，只有這樣，才能使學(xué)生分析和解決問題的能力得到有效提高，也只有這樣才能真正提高學(xué)生的創(chuàng)新能力。

那什么是物理模型呢？ 物理模型就是以實(shí)物或圖畫形式直接表達(dá)認(rèn)識事物的特征。根據(jù)相似原理，把真實(shí)事物制成相關(guān)模型，其狀態(tài)變量和原事物基本相同，可以模擬客觀事物的某些功能和性質(zhì)。物理模型包括：實(shí)物模型、模擬模型、圖畫。通過下面以三個(gè)具體實(shí)例來闡述本人對物理模型的理解與探索。

一、模擬模型建構(gòu)能將抽象化的知識活化為具體直觀

主題舉例：植物細(xì)胞的模型模擬建構(gòu)。

材料的選擇：一次性方型塑料盒，透明塑料袋，帶殼核桃或熟雞蛋，清水和有顏色的水，氣球，不能水溶的綠色膠囊若干，長粒香大米若干粒。

設(shè)計(jì)方案：學(xué)生根據(jù)自己對植物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能的理解，小組成員利用教師所提供的材料制作模型，小組成員展示模型并介紹，同時(shí)接受其他小組成員點(diǎn)評，并答疑。

具體實(shí)施過程：一次性塑料盒充當(dāng)細(xì)胞壁，透明塑料袋可充當(dāng)細(xì)胞膜，帶殼核桃或熟雞蛋可充當(dāng)細(xì)胞核，清水可充當(dāng)細(xì)胞質(zhì)，氣球可充當(dāng)液泡，有顏色的水可充當(dāng)細(xì)胞液。

評價(jià)：在班級內(nèi)部交流小組制作模型，從科學(xué)性、技術(shù)性、正確性等方面進(jìn)行評價(jià)。小組成員根據(jù)班內(nèi)成員的評價(jià)完善自己的設(shè)計(jì)。

解釋：模擬模型,就是根據(jù)系統(tǒng)或過程的特性，按一定規(guī)律，用實(shí)物材料模擬系統(tǒng)原型的方法。形象大于思維，七年級學(xué)生對細(xì)胞的認(rèn)識較淺顯，由于細(xì)胞很小，他們通過顯微鏡的觀察認(rèn)識細(xì)胞的形態(tài)以后，再通過自己制作植物細(xì)胞模型建構(gòu)，如，液泡的形態(tài)、位置應(yīng)該是什么樣的，大小如何，葉綠體用什么來制作，線粒體又是怎樣的，這樣將抽象的知識形象化，讓學(xué)生動手操作，感悟、體驗(yàn)、理解生物結(jié)構(gòu)和生命形狀。在初中生物的課程安排中有很多可以進(jìn)行模擬模型的制作活動，如，動物細(xì)胞的建構(gòu)、呼吸過程、腎單位示意圖等。通過模擬模型的創(chuàng)建，學(xué)生可以更容易地認(rèn)識、了解、理解事物原貌，為突破教學(xué)難點(diǎn)找到了支點(diǎn)。

二、實(shí)物模型的建構(gòu)利于科學(xué)探究的有效開展

主題舉例：“ 光能否影響鼠婦分布”實(shí)驗(yàn)裝置創(chuàng)新實(shí)物模型建構(gòu)。

材料的選擇：糖果盒子、鞋盒或其他紙質(zhì)盒子、膠帶、線。

設(shè)計(jì)方案：將糖果盒子、鞋盒或其他紙質(zhì)盒子，做成明亮和陰暗兩種環(huán)境的實(shí)驗(yàn)裝置，然后放若干只鼠婦，靜置一段時(shí)間后觀察記錄鼠婦的分布情況。

具體實(shí)施過程：以一款糖果盒子為例，將裝糖果內(nèi)盒最里邊的一塊硬紙板拆掉，將內(nèi)盒拉出直至靠近外盒的邊緣，將拆掉的硬紙板豎直插在靠近外盒與內(nèi)核的交界處，在盒底留有一定的空隙，然后用線固定好，這樣，就形成了明亮和陰暗的兩種環(huán)境。接下來就可以探究“ 鼠婦喜歡明亮還是陰暗的環(huán)境”的研究了。不用的時(shí)候把內(nèi)盒推進(jìn)去，體積立即變小了，攜帶很方便。學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)堪稱一絕，整個(gè)裝置小巧玲瓏，實(shí)用性強(qiáng)，又不失美觀。鞋盒或其他紙質(zhì)盒子也可以進(jìn)行類似的模擬制作，效果很好。

評價(jià)：在班級內(nèi)部交流，每個(gè)小組選出代表來描述自己設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)裝置的科學(xué)性、合理性，其他小組代表負(fù)責(zé)點(diǎn)評、糾錯(cuò)，這個(gè)小組根據(jù)班級內(nèi)的學(xué)生的建議，進(jìn)一步完善自己的實(shí)驗(yàn)裝置。

解釋：某些實(shí)驗(yàn)探究，必須設(shè)計(jì)合理的實(shí)驗(yàn)裝置，實(shí)驗(yàn)才能取得較理想的實(shí)驗(yàn)效果；否則，就容易因某些實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)置不合理，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果出現(xiàn)較大誤差。因此，制作科學(xué)、合理的實(shí)驗(yàn)裝置是保證科學(xué)探究活動能有效開展的重要保證。

生物學(xué)教學(xué)實(shí)踐證明，構(gòu)建生物學(xué)物理模型有助于學(xué)生系統(tǒng)地學(xué)習(xí)和理解新知識，減少無效、低效活動，有助于提高課堂教學(xué)的質(zhì)量和效率，引發(fā)學(xué)生課堂學(xué)習(xí)的原動力，有助于提高學(xué)生的生物科學(xué)素養(yǎng)。教師在教學(xué)過程中應(yīng)該注重模型方法的引導(dǎo)與運(yùn)用，也應(yīng)注重物理建模的過程性評價(jià)與終結(jié)性評價(jià)。在生物課堂中教師更應(yīng)堅(jiān)持讓學(xué)生自己唱主角，引導(dǎo)學(xué)生提出問題、分析問題，通過各種途徑尋求答案，在解決建模問題的思路和科學(xué)方法上加強(qiáng)點(diǎn)撥和引導(dǎo)；學(xué)生能夠主動地去思考探索，順著科學(xué)的思路和方法去感知體驗(yàn)、思索、提升，從而形成建構(gòu)模型方法的能力，在潛移默化中領(lǐng)悟生物科學(xué)的真諦。