物理模型運(yùn)用在生物學(xué)教學(xué)中的案例及啟示

摘要：文章通過建構(gòu)模型，發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維、綜合能力，以及動手能力，實(shí)現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)方式的蛻變與提升，完成生物學(xué)重要概念的建構(gòu)，真正做到寓教于樂、從做中學(xué)。

關(guān)鍵詞：生物教學(xué);物理模型：建模教學(xué)

模型和建模教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的重要途徑，建模教學(xué)重視激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣多于簡單的知識傳授，重視學(xué)生的活動多于習(xí)題的操練。筆者嘗試指導(dǎo)初中生通過建構(gòu)物理模型來提高教學(xué)效益。

一、建模教學(xué)前的準(zhǔn)備

筆者的課前準(zhǔn)備：多媒體課件、導(dǎo)學(xué)案、枇杷葉或楊樹葉、稀釋的紅墨水、錐形瓶，以及12個小組的莖的模型材料（吸管、剪刀、膠帶、可樂罐、海綿、樹皮的圖片和彩紙等）?；趯τ谀Ｐ吞攸c(diǎn)的分析，在保證模型質(zhì)量的前提下，讓學(xué)生從生活的可回收資源中選取，盡量做到經(jīng)濟(jì)、環(huán)保，培養(yǎng)學(xué)生參與和動手的能力，使其產(chǎn)生熱愛生命、保護(hù)環(huán)境的情感。

在課堂教學(xué)伊始，通過學(xué)生課前“觀察莖對水和無機(jī)鹽的運(yùn)輸”的實(shí)驗(yàn)展示和“觀察枝瘤”的活動，吸引學(xué)生的注意力，充分調(diào)動學(xué)生的求知欲望，激發(fā)學(xué)生的探究心理。通過導(dǎo)學(xué)案創(chuàng)設(shè)一系列由易到難、層層深入的問題情境，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)并提出問題，導(dǎo)入新課——“運(yùn)輸作用”，培養(yǎng)學(xué)生養(yǎng)成探究意識，形成良好的分析問題的邏輯思維習(xí)慣。

二、建模教學(xué)的具體步驟

四名學(xué)生一個小組。第一名學(xué)生制作莖模型的外部輪廓，在可樂瓶外壁粘貼樹皮圖片，內(nèi)壁粘貼海綿層，完成樹皮的外側(cè)部。第二名學(xué)生制作莖模型的導(dǎo)管和篩管部分，選取材料時要考慮到它們結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的不同，可以用吸管不能彎曲的部分做導(dǎo)管，用吸管能彎曲的部分做篩管，這樣方便固定篩管里的篩板，在篩管內(nèi)間隔地放置帶有孔洞的小紙片做篩板，然后再把做好的導(dǎo)管和篩管整齊、美觀地按照一定的比例和秩序擺放在一起。第三名學(xué)生和第四名學(xué)生制作莖模型的中間部分——髓，同時參考導(dǎo)學(xué)案的建模步驟組裝莖的模型，用海綿表示髓的結(jié)構(gòu)，還可以很好地調(diào)整和固定導(dǎo)管和篩管的位置，然后用彩色紙折成大小適中的形成層放置在導(dǎo)管和篩管之間。

各個小組紛紛上臺展示建構(gòu)的莖的模型，在師生互動、生生互動的展示交流中，模型得到進(jìn)一步修正和完善。筆者隨堂進(jìn)行問題測試：（1）樹皮外側(cè)部分的功能是什么？內(nèi)側(cè)部分的功能是什么？內(nèi)側(cè)部分有什么結(jié)構(gòu)？屬于什么組織？（2）木質(zhì)部使植物莖很堅硬，內(nèi)有什么結(jié)構(gòu)？屬于什么組織？（3）位于中央顏色較淺的是髓，其細(xì)胞比較大，有什么功能？屬于什么組織？ （4）位于木質(zhì)部和韌皮部之間的結(jié)構(gòu)叫什么？有什么特點(diǎn)？屬于什么組織？（5）形成層的細(xì)胞分裂，向內(nèi)形成新的什么部？向外產(chǎn)生新的什么組織？

筆者進(jìn)一步開展探究活動，建議小組運(yùn)用簡筆畫歸納此節(jié)課的知識，形成重要概念，闡明導(dǎo)管和篩管構(gòu)成植物體的運(yùn)輸通道，理解植物體各器官相互聯(lián)系，植物體是一個統(tǒng)一的整體，體現(xiàn)生物體結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)。最后，利用生活中割膠和果農(nóng)為了增產(chǎn)環(huán)剝樹皮的案例，學(xué)以致用，提升生物學(xué)的核心素養(yǎng)。

三、建模教學(xué)后的反思

1.模型建構(gòu)促進(jìn)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)

新課程理念倡導(dǎo)探究性學(xué)習(xí)，因此教師在教學(xué)過程中要注重引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探究，自主獲取知識。實(shí)驗(yàn)和建模都是此節(jié)課的教學(xué)重點(diǎn)，如果在這兩個點(diǎn)上平均使力，勢必導(dǎo)致時間不足。因此，筆者在設(shè)計時把實(shí)驗(yàn)放在課前，由學(xué)生自主完成，課堂上比較側(cè)重于建構(gòu)莖的模型。建構(gòu)模型是學(xué)生把想法變成一個作品包涵多種能力的展示。建模的過程是創(chuàng)造性過程，讓每名學(xué)生用現(xiàn)有的知識智慧、創(chuàng)造性想法和想象力進(jìn)行表現(xiàn)的過程，此過程增強(qiáng)了學(xué)生的合作意識，培養(yǎng)了學(xué)生分析問題和解決問題的能力，發(fā)展了學(xué)生的創(chuàng)新能力和合作能力，使其領(lǐng)悟了科學(xué)探究的基本方法，感受到了成功的快東。

2.問題解決促進(jìn)學(xué)生的思維發(fā)展

在模型建構(gòu)中，學(xué)生從不同角度尋找解決問題的策略，在放飛思維與想象中尋找創(chuàng)新，直觀、科學(xué)、有效地建構(gòu)新的知識體系。學(xué)生自主建構(gòu)模型，通過交流、展示，培養(yǎng)學(xué)生歸納知識和表達(dá)的能力，以及創(chuàng)新意識和實(shí)踐能力。在問題情境中，以疑啟思，引導(dǎo)學(xué)生積極思考、主動參與。學(xué)生上臺交流、展示小組建構(gòu)的莖的模型，先從自己的知識視角去解釋、表達(dá)、描述，然后教師再講解，用更加準(zhǔn)確的生物學(xué)語言解說，此過程是教師與學(xué)生共同進(jìn)行探究性學(xué)習(xí)的過程。小組匯報和小組質(zhì)疑，增強(qiáng)了學(xué)生的合作意識，培養(yǎng)了學(xué)生分析問題、解決問題的能力。學(xué)生條理清晰的講授、創(chuàng)新思維火花的碰撞，把整節(jié)課推向了高潮，在此過程中學(xué)生領(lǐng)悟了科學(xué)探究的基本方法，促進(jìn)了思維的發(fā)展。

3.模型應(yīng)用提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)

初中生物學(xué)物理模型建構(gòu)的最終目的是應(yīng)用模型解決生產(chǎn)實(shí)際和生活實(shí)踐中的疑難問題，理論聯(lián)系實(shí)際，展示交流、驗(yàn)證模型、學(xué)以致用、應(yīng)用模型。通過建構(gòu)模型，發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維、綜合能力和動手能力，實(shí)現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)方式的蛻變與提升。在建模中應(yīng)用類比的思想方法建構(gòu)概念，培養(yǎng)知識歸納、提煉的能力。應(yīng)用物理模型解決生物學(xué)實(shí)際問題，提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，培養(yǎng)探究意識，使其形成良好的分析問題的邏輯思維習(xí)慣，提高學(xué)生學(xué)習(xí)生物學(xué)的興趣和團(tuán)隊合作的精神。認(rèn)同合作在科學(xué)研究中的重要性，形成實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度和創(chuàng)新意識，并產(chǎn)生愛護(hù)樹木、熱愛生命、保護(hù)環(huán)境的情感。

培養(yǎng)學(xué)生將所學(xué)知識應(yīng)用于生活的能力，以及搜集資料和利用現(xiàn)代化信息技術(shù)的能力。此節(jié)課的設(shè)計與時俱進(jìn)，尤其關(guān)注生物學(xué)科知識的科學(xué)、技術(shù)與社會的價值，從而形成一種立體設(shè)計格局，使此節(jié)課因精巧設(shè)計和較好地體現(xiàn)了新課程理念而出彩。

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