物理模型的建構在初中生物教學中的應用

呂國慶

（江蘇省常州市新北區實驗中學）

人們認識客觀世界的時候，直觀化、形象化，更便于人們探索科學世界的客觀規律。物理模型建構的研究旨在教學活動中建構學生的建模意識，物理模型建構的創新研究實質上是培養學生的創造性思維能力，因為建模活動本身就是一項創造性思維活動。能夠培養學生的想象力，思維能力，假想、變換、構造等能力，這些能力正是創造性思維所具有的最基本的特征。“ 創新是一個民族的靈魂，是一個國家興旺發達的不竭動力，創新的關鍵是人才，人才的成長靠教育。”要真正培養學生的創新能力，自覺地在學習過程中構建物理模型，只有這樣，才能使學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生的創新能力。

那什么是物理模型呢？ 物理模型就是以實物或圖畫形式直接表達認識事物的特征。根據相似原理，把真實事物制成相關模型，其狀態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。物理模型包括：實物模型、模擬模型、圖畫。通過下面以三個具體實例來闡述本人對物理模型的理解與探索。

一、模擬模型建構能將抽象化的知識活化為具體直觀

主題舉例：植物細胞的模型模擬建構。

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。

設計方案：學生根據自己對植物細胞的結構和功能的理解，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，同時接受其他小組成員點評，并答疑。

具體實施過程：一次性塑料盒充當細胞壁，透明塑料袋可充當細胞膜，帶殼核桃或熟雞蛋可充當細胞核，清水可充當細胞質，氣球可充當液泡，有顏色的水可充當細胞液。

評價：在班級內部交流小組制作模型，從科學性、技術性、正確性等方面進行評價。小組成員根據班內成員的評價完善自己的設計。

解釋：模擬模型,就是根據系統或過程的特性，按一定規律，用實物材料模擬系統原型的方法。形象大于思維，七年級學生對細胞的認識較淺顯，由于細胞很小，他們通過顯微鏡的觀察認識細胞的形態以后，再通過自己制作植物細胞模型建構，如，液泡的形態、位置應該是什么樣的，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，讓學生動手操作，感悟、體驗、理解生物結構和生命形狀。在初中生物的課程安排中有很多可以進行模擬模型的制作活動，如，動物細胞的建構、呼吸過程、腎單位示意圖等。通過模擬模型的創建，學生可以更容易地認識、了解、理解事物原貌，為突破教學難點找到了支點。

二、實物模型的建構利于科學探究的有效開展

主題舉例：“ 光能否影響鼠婦分布”實驗裝置創新實物模型建構。

材料的選擇：糖果盒子、鞋盒或其他紙質盒子、膠帶、線。

設計方案：將糖果盒子、鞋盒或其他紙質盒子，做成明亮和陰暗兩種環境的實驗裝置，然后放若干只鼠婦，靜置一段時間后觀察記錄鼠婦的分布情況。

具體實施過程：以一款糖果盒子為例，將裝糖果內盒最里邊的一塊硬紙板拆掉，將內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境。接下來就可以探究“ 鼠婦喜歡明亮還是陰暗的環境”的研究了。不用的時候把內盒推進去，體積立即變小了，攜帶很方便。學生的實驗設計堪稱一絕，整個裝置小巧玲瓏，實用性強，又不失美觀。鞋盒或其他紙質盒子也可以進行類似的模擬制作，效果很好。

評價：在班級內部交流，每個小組選出代表來描述自己設計的實驗裝置的科學性、合理性，其他小組代表負責點評、糾錯，這個小組根據班級內的學生的建議，進一步完善自己的實驗裝置。

解釋：某些實驗探究，必須設計合理的實驗裝置，實驗才能取得較理想的實驗效果；否則，就容易因某些實驗裝置的設置不合理，導致實驗結果出現較大誤差。因此，制作科學、合理的實驗裝置是保證科學探究活動能有效開展的重要保證。

生物學教學實踐證明，構建生物學物理模型有助于學生系統地學習和理解新知識，減少無效、低效活動，有助于提高課堂教學的質量和效率，引發學生課堂學習的原動力，有助于提高學生的生物科學素養。教師在教學過程中應該注重模型方法的引導與運用，也應注重物理建模的過程性評價與終結性評價。在生物課堂中教師更應堅持讓學生自己唱主角，引導學生提出問題、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方法上加強點撥和引導；學生能夠主動地去思考探索，順著科學的思路和方法去感知體驗、思索、提升，從而形成建構模型方法的能力，在潛移默化中領悟生物科學的真諦。