物理模型應(yīng)用于高中生物課堂教學(xué)的有效性

吳瑞秀

摘 要：在現(xiàn)代生物教學(xué)中，運用物理模型對抽象化的生物現(xiàn)象進行模型化的講解已經(jīng)非常普遍，同時也豐富了高中生物的教學(xué)課堂。物理模型在生物教學(xué)中的運用不僅促進了學(xué)生對于生物知識的掌握，培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)探究能力，并且增強了學(xué)生邏輯思維的發(fā)展，在一定程度上提高了學(xué)生的創(chuàng)新實踐能力。利用高中生物教材內(nèi)容，對于物理模型在生物課堂教學(xué)中運用的實際方法和效果做出探索和分析。

關(guān)鍵詞：物理模型;高中生物;課堂教學(xué)

生物教學(xué)對于高中生來說是非常重要的一門學(xué)科，因為在學(xué)習(xí)生物的過程中，不僅鍛煉了學(xué)生的科學(xué)探究能力，對于學(xué)生的邏輯分析能力也會有所鍛煉和提高。為了讓學(xué)生能夠加深對生物理論知識的理解，近年來生物學(xué)的專家學(xué)者不斷探索發(fā)現(xiàn)以物理模型的形式能夠?qū)⑸飳W(xué)更好地解讀，學(xué)生也會更容易理解。本文借助高中生物課堂通過物理模型的解析將抽象的知識真實地呈現(xiàn)給學(xué)生，以此說明物理模型在高中生物教學(xué)中的有效運用。

一、物理模型的模擬使抽象形象化

在生物教學(xué)過程中，有很多生理現(xiàn)象都是比較抽象的，就比如說細胞的分裂過程、染色體的遺傳變異、基因的重組過程等，盡管教師能夠通過圖片和動畫的形式讓學(xué)生對生物生理現(xiàn)象有一個直觀的了解，但是關(guān)于在生理過程中很多的細節(jié)問題學(xué)生還是沒有辦法具體掌握。我們以生理現(xiàn)象中的遺傳信息的翻譯過程來舉例，在翻譯過程中我們對核糖體的移動是如何判斷的，如何判斷起始密碼子，在轉(zhuǎn)運RNA上我們?nèi)绾闻袛鄶y帶的氨基酸的種類，當(dāng)學(xué)生沒有辦法做出準(zhǔn)確判斷的時候，可以借助物理模型將蛋白質(zhì)的翻譯過程很好地表現(xiàn)出來。這是比較基本簡單的物理模型訓(xùn)練，教師通過在課前準(zhǔn)備好蛋白質(zhì)翻譯過程中所需要的材料就可以，為了讓整體比較簡單化，教師可以對教學(xué)的難點進行指導(dǎo)，就比如說在信使RNA上面的堿基序列、基本氨基酸的種類等。通過簡單的模擬訓(xùn)練使學(xué)生將抽象的生理現(xiàn)象可視化，加深進一步的了解和記憶[1]。

二、物理模型操作提問使方向明確化

在生物教學(xué)過程中，學(xué)生通過物理模型的運用將教學(xué)過程中抽象的知識加深理解和記憶只是教學(xué)中最基本的目標(biāo)，而物理模型運用的意義在生物教學(xué)的課堂上，為學(xué)生提供一個更加開放的平臺，在模擬訓(xùn)練的過程中，教師通過對學(xué)生不同難度問題的提問引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)的方向，讓學(xué)生在生物基礎(chǔ)知識之上，對于抽象的生理現(xiàn)象進行創(chuàng)新性的思考，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和對生物學(xué)習(xí)的積極性。

比如在學(xué)習(xí)基因工程的過程中，對基因重組過程的探索讓學(xué)生在原有知識的基礎(chǔ)上進行創(chuàng)新[2]。首先教師可以讓學(xué)生準(zhǔn)備藍色和紅色兩種硬紙板，并按照生物教材上面的要求在硬紙板上寫下相應(yīng)的字母。在對DNA連接酶和限制酶進行充分了解之后，學(xué)生開始自由模擬基因重組的過程。在學(xué)習(xí)過程中學(xué)生可能會覺得連接酶的作用就是將兩種不同的DNA中相同黏性末端連接在一起，那么教師可以對學(xué)生進行提問，怎么樣的DNA片段才能連接在一起，當(dāng)限制酶切割之后，連接酶的情況又是怎樣的，在不斷探索的過程中進一步擴展對知識的理解。

三、物理模型使教學(xué)有效化

物理模型對于學(xué)生加深對抽象生物現(xiàn)象的理解是非常有效的，但是在現(xiàn)代的教學(xué)過程中，教師會為了節(jié)省在課堂上的講課時間，忽視物理模型的意義。事實上，如果教師根據(jù)生物教學(xué)的內(nèi)容對教材進行分析，物理模型的運用時間并不長，我們以染色體和染色質(zhì)為例，它們是細胞在不同時期所存在的兩種狀態(tài)的同一種物質(zhì)，我們可以借用電話線來表示染色體和染色質(zhì)，縮短的電話線就代表著染色體，而拉長的電話線代表的就是染色質(zhì)。這樣的對比讓學(xué)生能夠更加清楚地理解關(guān)于染色體和染色質(zhì)的問題。

我們以生物教材中《生物膜的流動鑲嵌模型》為例，在使用物理模型的過程中，可以用橡皮泥進行模型的建立，在課前可以先讓學(xué)生制作一些小型的磷脂分子，包含一個頭部和尾部（圓形和分叉）。根據(jù)磷脂分子的特點（親水頭部和疏水尾部），教師讓學(xué)生討論關(guān)于磷脂分子的排列順序。當(dāng)全部都在水環(huán)境下，磷脂雙分子層優(yōu)勢怎么樣排列的？讓學(xué)生在小組之間討論并讓小組內(nèi)的代表在黑板上向同學(xué)們進行演示。通過一系列的問題和實驗讓學(xué)生在參與過程中了解細胞膜的流動鑲嵌模型。

總之，在以上的分析過程中，通過建立物理模型對抽象的生物知識進行具體化分析，將抽象可視化，不僅有利于學(xué)生對理論知識進行理解和記憶，還讓學(xué)生通過自己的動手操作將生物中抽象的生理現(xiàn)象進行了解和探索，在不斷學(xué)習(xí)的過程中，鍛煉了學(xué)生的邏輯分析能力，增強了學(xué)生對于科學(xué)知識的探索。物理模型將生物教材中不同的生理現(xiàn)象進行可視化解讀，減少了生物教學(xué)的壓力，將難點進行分析，更加方便學(xué)生的理解和記憶。

參考文獻：

[1]呂翠香.例談高中生物教學(xué)中物理模型的應(yīng)用策略與效果[J].中學(xué)生物學(xué)，2018，34（9）：18-20.

[2]李濤.淺談高中生物模型構(gòu)建教學(xué)的實踐[J].課程教育研究，2018（22）：166-167.