物理模型構建在初中生物學教學中的應用

山東省臨沂市臨沂白沙埠中學 于彥慧 楊 森

在“雙減”政策和素質教育的多重影響下，初中階段的生物學教學需要改變傳統的教學思路，生物學教師要與學生的實際學習情況進行結合，創新教學模式，從傳統的書本知識學習轉移到培養人、塑造人，助力學生學習水平提高，引導學生朝“研究型”“思考型”學習方式轉變。引入物理模型進行教學，可以提高生物學教學質量，以更加直觀的方式展示生物學知識，啟發學生思考。

一、模型構建簡述

（一）模型構建的概念

構建物理模型是指研究人員以科學研究目的作為依據，基于一定的假設條件搭建模型，將原型的本質、特征和形態進行展示，將比較復雜的過程或者事物以直觀且簡單的形式表現出來。生物學模型可按照內容的不同劃分為概念模型、數學模型和物理模型。在初中階段的生物學教學中，想要確保學生提高學習興趣，保證課程教學效果，就需要利用模型構建的方法引導學生整合學習內容，從生物學現象的角度出發，有機結合生物學的結構和形態，對學生學習方法做出合理化引導，提高生物學模型在生物學教學中的應用價值，幫助學生建立、理解和應用基本概念。

在新課程標準理念之下誕生的物理模型教學方法，總體上是一種十分有效且可行的教學方法。教師在教學過程中為了將難以理解的文字快速轉換為學生方便理解的知識，往往會選擇使用生物學模型的方式幫助理解，提高學生的理解能力和認識水平，在短時間內準確且牢固地掌握課程知識。構建模型的教學方法憑借圖文并茂的方式直觀地描述出難以理解或者原本抽象的物理知識，具有明顯的針對性，幫助學生輕松地記憶和理解抽象的課程內容。總體而言，課程教學期間選擇使用的模型是一種輔助教學工具，簡單化處理原本復雜的知識。模型具有以下三方面特點。第一，模型可以模擬相對抽象的事物，將抽象的事物具體化處理，將其所具有的特征或者實現的功能具體化地體現出來。第二，構建完整的模型具有顯著的針對性特點。第三，模型可以將不同因素相互之間存在的關系直觀反映出來，幫助學生快速且方便掌握和理解不同事物相互之間存在的聯系。

（二）模型構建的意義

生物學很多知識與內容具有抽象性。初中生物學教師要有意識地養成學生抽象思考能力和邏輯思維能力，能按照自己的判斷力和辨別力對相關知識展開思考，從而提高學習效率。生物學教師應利用科學合理的方法，幫助學生構建完整的生物學知識體系，使得學生在學習過程中可以全面發展各項能力。構建和使用物理模型可以提高學生學習生物學的積極性和主動性，并且促使學生自主構建完成系統性的生物學知識體系。使得學生思維能力和思維方式獲得改善，讓學生有意識、有能力在今后的生活和學習中利用課程學習的知識解決問題。構建和使用物理模型，可以在分組的方式下展開，以分組教學的方法引導學生強化小組合作交流能力和動手實踐能力。

在初中階段，生物學作為一門極為重要的課程，對學生的學習和生活等具有十分重要的影響。由于生物學密切聯系著大自然和日常生活，所以具有較多的理論知識。部分生物學教師由于受到傳統應試教育的影響，在講課的時候仍舊以考試重點內容和理論知識為主，造成生物學教學中學生學習的主動性下降，制約著課堂活力提高，進而影響學生的學習質量，降低教學效果。將物理模型應用到生物學課程教學中，能活躍生物學課程學習氛圍，簡單化處理晦澀難懂的生物學知識，幫助學生快速掌握和理解生物學知識，激發學生學習生物學的興趣。構建模型的方法多種多樣，甚至使用簡單的學習工具就可以使得原本抽象的生物學知識變得直觀生動。學生在學習的時候也喜歡手工制作用于生物學教學的各種有趣模型，不僅使得學生學習的主動性得以調動，也使得學生學習的主體地位獲得強化。

將模型教學法應用到生物學教學之中，可促使學生自主學習能力獲得顯著提升。在新課程標準改革中，倡導的教學理念就是以學生作為學習的主體，突出強調學生學習過程中的主動性和積極性。構建生物學模型不僅可以使得學生思維獲得開發，還可以使得學生探索知識的欲望被激發出來，保證學生自主學習的能力不斷提高。構建模型過程中，首先，需要學生在腦海中形成一幅關于模型的畫面，將生物學知識映射其中；其次，利用構建完成的生物學模型直觀地表述出生物學知識。經過長時間的訓練，學生在模型構建過程中也會逐漸養成獨立思考的能力，獨立使用構建模型的方法解決實際遇到的問題，為學生留夠充足的時間學習和思考，鼓勵學生自主學習，合作學習，在學習的過程中不斷強化自身能力，吸取他人優秀的經驗，學習別人的學習思路，實現共同進步。教師在教學過程中要充分發揮引導作用，引導學生在遇到生物學問題的時候利用模型解決。

二、構建和使用物理模型存在的問題

當前在初中階段的生物學教學中，構建和使用物理模型主要存在兩個問題。

第一，在利用物理模型的時候沒有將其全方位地融合到課程教學中，只是將模型展示給學生，生物學教師對課本知識進行宣講，要求學生根據課本中的內容強行記憶知識。這種教學方法雖然能較為直觀地將生物機體展示給學生，但是由于沒有良好的應用模型或者使用模型將生物的活動直觀地展示給學生，造成學生在課程學習時仍舊采取死記硬背的方式，不能對各類問題進行靈活處理。

第二，學習模型而非使用或者構建模型。生物學中的各物理模型是從生物現象或者生物學實例中提取出來的，具有本質特征的客觀事物。生物學教師引導學生自行構建或者使用物理模型，可使得學生對生物現象有所了解。制作和使用物理模型也是學生學習的過程，所以學生親自參與制作和使用模型對學生而言是十分重要的。但是在教學期間，生物學教師為了節省時間，已經為學生構建完成模型，讓學生按照教師構建完成的模型學習。這種教學方法雖然在一定程度上幫助學生認識生物現象，但是沒有讓學生親身參與其中，與學生的認知規律不符合。

三、初中生物學教學中的物理模型應用

（一）生物學教學中的實物模型應用

在學習“生物體的結構層次”這一課程內容時，生物學教師首先要引導學生對之前學習的關于動物組織的分類和實際案例進行簡單復習，并且在生物體細胞結構講解之前，適當引導學生回想動物體結構，讓學生從生活角度，對器官有最為直接的感知。學生基于自己了解和掌握的器官從內到外的結構，再按照組織的分類特點，分析器官中不同組織的分布位置，并了解基本功能，從而形成關于器官的概念。在課程教學之前利用簡單的方法對之前學習的舊知識進行回顧，組織學生實際動手解剖動物器官，如雞翅膀，對教師提出的問題進行思考，再回歸到課本中，通過這樣的教學設計可以使得學生有興趣對生物學知識進行主動探究和合作分析，在不知不覺中掌握生物學知識，提高動手能力和觀察能力。在學習“植物的生殖和發育”這一課程內容時，生物學教師可將多肉植物的扦插分類、原理和所需要使用的材料講解給學生，與此同時，還可以讓學生根據自己學習的知識進行實踐活動。生物學教師利用多媒體技術將扦插的步驟按部就班地告知學生，學生將自己喜歡的多肉植物或者其他類型的植物進行根插、莖插和葉插，使得學生在活躍、輕松的氛圍中感受和掌握生物學知識，并深刻認識到生物學知識從生活中獲得，又服務于生活。

（二）生物學教學中的模擬模型應用

在學習“基因的顯性和隱性”這一課程內容時，生物學教師可以引導學生使用無色透明塑料片、藍色卡紙片等制作隱性基因和顯性基因，并通過這種方式將顯性遺傳的規律做出展示。生物學教師在引導學生制作這一模擬模型的時候，要從以下幾個步驟著手。

第一，告知學生顯性基因A由藍色卡片進行代表，隱性基因a由無色透明塑料片代表。在體細胞中的基因出現時成雙成對，有3種基因型，分別為兩張藍色卡紙片相互疊加形成的AA，兩張無色透明塑料片相互疊加形成的aa，藍色卡片和無色透明塑料片疊加形成的Aa。從3種疊加的方式可以看出，只要有藍色卡片的分組，都能看到藍色，說明顯性基因能將隱形基因掩蓋，生物體能將顯性基因的特征表現出來。兩張無色透明塑料片相互疊加形成的aa看到的是無色，所以是隱性性狀。

第二步，在一張白紙上畫一個大圓圈用以表示細胞核，在圓圈中畫出成堆的長方形用以表示細胞核中成對的染色體，在長方形的相同位置粘貼紙片和塑料片，表示在成對的染色體上有成對的基因。

第三步，在每個大圓圈的下方位置畫出兩個小圓圈，用以表示生殖細胞。在生殖細胞形成的過程中，分離成對的染色體，上面的基因也會在這個環節中被分離，在每個小圓圈內只有一個長方形，或者是藍色的卡片，或者是無色透明的塑料片。

第四步，不同的精子和卵細胞完成受精，細胞核將會發生融合現象，隨機結合基因，這樣會形成什么樣的后代，學生可以利用小圓圈繼續繪制。

利用模擬模型展開教學的時候，學生可以利用動手制作的方式對抽象的知識有直觀感知。染色體存在于體細胞的細胞核中，并且是成對存在的，在染色體上的基因也是成對存在的。在形成生殖細胞的環節，分開了成對的染色體，成對的基因也隨之分開。在子代形成的時候，不同精子和卵細胞相互隨機結合，基因也會自由組合。

（三）生物學教學中的圖畫模型應用

圖畫模型主要是指結構模型圖，這種類型的模型在生物學教材中出現得比較多，其中絕大多數模型圖也是生物學考試的重要內容。圖畫模型可以幫助學生對一些看不到的生物學結構形成認知，深化對生物學知識的認識和理解，并形成記憶。在課堂上，生物學教師可以指導學生對結構模型圖進行觀察，并與課本中的文字相結合，對生物中的各類結構一一識別，對所有的結構功能進行詳細的劃分。教師在生物學知識講解的時候分解模型圖，引導學生不看書本就能自行繪制出生物模型，并且將每個結構的名稱和功能說出來。再利用圖畫模型對生物結構進行觀察，分解，使得學生能圖文結合，提高記憶持久力和學習效率。畫圖是最為簡單，也是最直觀描述生物學理論知識的方式。在學習“DNA分子結構”的時候，生物學教師就可以引導學生采用畫圖的方式實現，構建完成圖畫模型直觀地展示出DNA結構。使得學生在學習的過程中可以更加直觀地認識和掌握DNA結構，并且使用自己的語言將DNA結構表述完成，提高學生理解和學習生物學知識的能力，幫助學生在短時間內清楚把握生物學知識，提高對知識的靈活運用能力。利用圖畫模型，能有效激發學生對生物學的學習興趣，調動學生對生物學知識的求知欲，有利于提高初中生物學的課堂教學質量，有利于促進學生更好地學習和發展。

四、結語

在初中階段的生物學課程教學中，構建物理模型對提高學生學習主動性具有積極意義。尤其是在教學設施相對比較落后的地區，生物學教師引導學生自行構建物理模型，可以使得學生收獲成就感和樂趣，提高動手能力。本文從實物模型、模擬模型和圖畫模型三個角度出發，系統闡述在初中生物學教學中的物理模型應用措施，旨在為實現初中生物學教學質量提高提供借鑒。