物理模型构建在初中生物学教学中的应用

山东省临沂市临沂白沙埠中学 于彦慧 杨 森

在“双减”政策和素质教育的多重影响下，初中阶段的生物学教学需要改变传统的教学思路，生物学教师要与学生的实际学习情况进行结合，创新教学模式，从传统的书本知识学习转移到培养人、塑造人，助力学生学习水平提高，引导学生朝“研究型”“思考型”学习方式转变。引入物理模型进行教学，可以提高生物学教学质量，以更加直观的方式展示生物学知识，启发学生思考。

一、模型构建简述

（一）模型构建的概念

构建物理模型是指研究人员以科学研究目的作为依据，基于一定的假设条件搭建模型，将原型的本质、特征和形态进行展示，将比较复杂的过程或者事物以直观且简单的形式表现出来。生物学模型可按照内容的不同划分为概念模型、数学模型和物理模型。在初中阶段的生物学教学中，想要确保学生提高学习兴趣，保证课程教学效果，就需要利用模型构建的方法引导学生整合学习内容，从生物学现象的角度出发，有机结合生物学的结构和形态，对学生学习方法做出合理化引导，提高生物学模型在生物学教学中的应用价值，帮助学生建立、理解和应用基本概念。

在新课程标准理念之下诞生的物理模型教学方法，总体上是一种十分有效且可行的教学方法。教师在教学过程中为了将难以理解的文字快速转换为学生方便理解的知识，往往会选择使用生物学模型的方式帮助理解，提高学生的理解能力和认识水平，在短时间内准确且牢固地掌握课程知识。构建模型的教学方法凭借图文并茂的方式直观地描述出难以理解或者原本抽象的物理知识，具有明显的针对性，帮助学生轻松地记忆和理解抽象的课程内容。总体而言，课程教学期间选择使用的模型是一种辅助教学工具，简单化处理原本复杂的知识。模型具有以下三方面特点。第一，模型可以模拟相对抽象的事物，将抽象的事物具体化处理，将其所具有的特征或者实现的功能具体化地体现出来。第二，构建完整的模型具有显著的针对性特点。第三，模型可以将不同因素相互之间存在的关系直观反映出来，帮助学生快速且方便掌握和理解不同事物相互之间存在的联系。

（二）模型构建的意义

生物学很多知识与内容具有抽象性。初中生物学教师要有意识地养成学生抽象思考能力和逻辑思维能力，能按照自己的判断力和辨别力对相关知识展开思考，从而提高学习效率。生物学教师应利用科学合理的方法，帮助学生构建完整的生物学知识体系，使得学生在学习过程中可以全面发展各项能力。构建和使用物理模型可以提高学生学习生物学的积极性和主动性，并且促使学生自主构建完成系统性的生物学知识体系。使得学生思维能力和思维方式获得改善，让学生有意识、有能力在今后的生活和学习中利用课程学习的知识解决问题。构建和使用物理模型，可以在分组的方式下展开，以分组教学的方法引导学生强化小组合作交流能力和动手实践能力。

在初中阶段，生物学作为一门极为重要的课程，对学生的学习和生活等具有十分重要的影响。由于生物学密切联系着大自然和日常生活，所以具有较多的理论知识。部分生物学教师由于受到传统应试教育的影响，在讲课的时候仍旧以考试重点内容和理论知识为主，造成生物学教学中学生学习的主动性下降，制约着课堂活力提高，进而影响学生的学习质量，降低教学效果。将物理模型应用到生物学课程教学中，能活跃生物学课程学习氛围，简单化处理晦涩难懂的生物学知识，帮助学生快速掌握和理解生物学知识，激发学生学习生物学的兴趣。构建模型的方法多种多样，甚至使用简单的学习工具就可以使得原本抽象的生物学知识变得直观生动。学生在学习的时候也喜欢手工制作用于生物学教学的各种有趣模型，不仅使得学生学习的主动性得以调动，也使得学生学习的主体地位获得强化。

将模型教学法应用到生物学教学之中，可促使学生自主学习能力获得显著提升。在新课程标准改革中，倡导的教学理念就是以学生作为学习的主体，突出强调学生学习过程中的主动性和积极性。构建生物学模型不仅可以使得学生思维获得开发，还可以使得学生探索知识的欲望被激发出来，保证学生自主学习的能力不断提高。构建模型过程中，首先，需要学生在脑海中形成一幅关于模型的画面，将生物学知识映射其中；其次，利用构建完成的生物学模型直观地表述出生物学知识。经过长时间的训练，学生在模型构建过程中也会逐渐养成独立思考的能力，独立使用构建模型的方法解决实际遇到的问题，为学生留够充足的时间学习和思考，鼓励学生自主学习，合作学习，在学习的过程中不断强化自身能力，吸取他人优秀的经验，学习别人的学习思路，实现共同进步。教师在教学过程中要充分发挥引导作用，引导学生在遇到生物学问题的时候利用模型解决。

二、构建和使用物理模型存在的问题

当前在初中阶段的生物学教学中，构建和使用物理模型主要存在两个问题。

第一，在利用物理模型的时候没有将其全方位地融合到课程教学中，只是将模型展示给学生，生物学教师对课本知识进行宣讲，要求学生根据课本中的内容强行记忆知识。这种教学方法虽然能较为直观地将生物机体展示给学生，但是由于没有良好的应用模型或者使用模型将生物的活动直观地展示给学生，造成学生在课程学习时仍旧采取死记硬背的方式，不能对各类问题进行灵活处理。

第二，学习模型而非使用或者构建模型。生物学中的各物理模型是从生物现象或者生物学实例中提取出来的，具有本质特征的客观事物。生物学教师引导学生自行构建或者使用物理模型，可使得学生对生物现象有所了解。制作和使用物理模型也是学生学习的过程，所以学生亲自参与制作和使用模型对学生而言是十分重要的。但是在教学期间，生物学教师为了节省时间，已经为学生构建完成模型，让学生按照教师构建完成的模型学习。这种教学方法虽然在一定程度上帮助学生认识生物现象，但是没有让学生亲身参与其中，与学生的认知规律不符合。

三、初中生物学教学中的物理模型应用

（一）生物学教学中的实物模型应用

在学习“生物体的结构层次”这一课程内容时，生物学教师首先要引导学生对之前学习的关于动物组织的分类和实际案例进行简单复习，并且在生物体细胞结构讲解之前，适当引导学生回想动物体结构，让学生从生活角度，对器官有最为直接的感知。学生基于自己了解和掌握的器官从内到外的结构，再按照组织的分类特点，分析器官中不同组织的分布位置，并了解基本功能，从而形成关于器官的概念。在课程教学之前利用简单的方法对之前学习的旧知识进行回顾，组织学生实际动手解剖动物器官，如鸡翅膀，对教师提出的问题进行思考，再回归到课本中，通过这样的教学设计可以使得学生有兴趣对生物学知识进行主动探究和合作分析，在不知不觉中掌握生物学知识，提高动手能力和观察能力。在学习“植物的生殖和发育”这一课程内容时，生物学教师可将多肉植物的扦插分类、原理和所需要使用的材料讲解给学生，与此同时，还可以让学生根据自己学习的知识进行实践活动。生物学教师利用多媒体技术将扦插的步骤按部就班地告知学生，学生将自己喜欢的多肉植物或者其他类型的植物进行根插、茎插和叶插，使得学生在活跃、轻松的氛围中感受和掌握生物学知识，并深刻认识到生物学知识从生活中获得，又服务于生活。

（二）生物学教学中的模拟模型应用

在学习“基因的显性和隐性”这一课程内容时，生物学教师可以引导学生使用无色透明塑料片、蓝色卡纸片等制作隐性基因和显性基因，并通过这种方式将显性遗传的规律做出展示。生物学教师在引导学生制作这一模拟模型的时候，要从以下几个步骤着手。

第一，告知学生显性基因A由蓝色卡片进行代表，隐性基因a由无色透明塑料片代表。在体细胞中的基因出现时成双成对，有3种基因型，分别为两张蓝色卡纸片相互叠加形成的AA，两张无色透明塑料片相互叠加形成的aa，蓝色卡片和无色透明塑料片叠加形成的Aa。从3种叠加的方式可以看出，只要有蓝色卡片的分组，都能看到蓝色，说明显性基因能将隐形基因掩盖，生物体能将显性基因的特征表现出来。两张无色透明塑料片相互叠加形成的aa看到的是无色，所以是隐性性状。

第二步，在一张白纸上画一个大圆圈用以表示细胞核，在圆圈中画出成堆的长方形用以表示细胞核中成对的染色体，在长方形的相同位置粘贴纸片和塑料片，表示在成对的染色体上有成对的基因。

第三步，在每个大圆圈的下方位置画出两个小圆圈，用以表示生殖细胞。在生殖细胞形成的过程中，分离成对的染色体，上面的基因也会在这个环节中被分离，在每个小圆圈内只有一个长方形，或者是蓝色的卡片，或者是无色透明的塑料片。

第四步，不同的精子和卵细胞完成受精，细胞核将会发生融合现象，随机结合基因，这样会形成什么样的后代，学生可以利用小圆圈继续绘制。

利用模拟模型展开教学的时候，学生可以利用动手制作的方式对抽象的知识有直观感知。染色体存在于体细胞的细胞核中，并且是成对存在的，在染色体上的基因也是成对存在的。在形成生殖细胞的环节，分开了成对的染色体，成对的基因也随之分开。在子代形成的时候，不同精子和卵细胞相互随机结合，基因也会自由组合。

（三）生物学教学中的图画模型应用

图画模型主要是指结构模型图，这种类型的模型在生物学教材中出现得比较多，其中绝大多数模型图也是生物学考试的重要内容。图画模型可以帮助学生对一些看不到的生物学结构形成认知，深化对生物学知识的认识和理解，并形成记忆。在课堂上，生物学教师可以指导学生对结构模型图进行观察，并与课本中的文字相结合，对生物中的各类结构一一识别，对所有的结构功能进行详细的划分。教师在生物学知识讲解的时候分解模型图，引导学生不看书本就能自行绘制出生物模型，并且将每个结构的名称和功能说出来。再利用图画模型对生物结构进行观察，分解，使得学生能图文结合，提高记忆持久力和学习效率。画图是最为简单，也是最直观描述生物学理论知识的方式。在学习“DNA分子结构”的时候，生物学教师就可以引导学生采用画图的方式实现，构建完成图画模型直观地展示出DNA结构。使得学生在学习的过程中可以更加直观地认识和掌握DNA结构，并且使用自己的语言将DNA结构表述完成，提高学生理解和学习生物学知识的能力，帮助学生在短时间内清楚把握生物学知识，提高对知识的灵活运用能力。利用图画模型，能有效激发学生对生物学的学习兴趣，调动学生对生物学知识的求知欲，有利于提高初中生物学的课堂教学质量，有利于促进学生更好地学习和发展。

四、结语

在初中阶段的生物学课程教学中，构建物理模型对提高学生学习主动性具有积极意义。尤其是在教学设施相对比较落后的地区，生物学教师引导学生自行构建物理模型，可以使得学生收获成就感和乐趣，提高动手能力。本文从实物模型、模拟模型和图画模型三个角度出发，系统阐述在初中生物学教学中的物理模型应用措施，旨在为实现初中生物学教学质量提高提供借鉴。