摘要：生物模型在中學生物教學中的應用已然非常普遍，也遭到了廣泛關注，但使用最多的還是傳統(tǒng)掛圖及班主任“專屬”的簡易教具模型，中學生參與課堂學習的程度較低。按照中學生物選修一模塊的實際教學須要，借助兩種“新材料”進行數(shù)學模型教學，能使數(shù)學模型在生物課堂教學中發(fā)揮更大作用。
關鍵詞：中學生物、物理模型、課堂教學
一、物理模型的概念及分類
生物模型的分類方法有好多種，按照人教版新課標教材第54頁《分子與細胞》模塊的說明，根據(jù)重構(gòu)方法的不同，生物模型可以分為三種，即數(shù)學模型、數(shù)學模型以及概念模型。陶麗萍覺得：“所謂生物教學數(shù)學模型，也就是直觀教學?！蓖鮽ビX得：“物理模型是按照相像性原理，將客觀事物或生物體某部份結(jié)構(gòu)根據(jù)一定的比列進行相應放大或縮小，進而展示生物個別方面的本質(zhì)特點及相應的功能?！?span style="display:none">41x物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))
數(shù)學模型可分為結(jié)構(gòu)模型和過程模型兩個類別細胞膜教具圖，下邊附中學生物（人教版）選修一數(shù)學模型舉例：表1
結(jié)構(gòu)模型
過程模型
動、植物細胞亞顯微結(jié)構(gòu)模式圖
分泌蛋白的產(chǎn)生及運輸過程圖
細胞核結(jié)構(gòu)模式圖
自由擴散和協(xié)助擴散示意圖
生物膜的結(jié)構(gòu)模型示意圖
動物細胞有絲分裂模式圖
二、物理模型在課堂教學中的作用
建構(gòu)主義學習理論覺得：知識的獲取過程不是簡單的由外到內(nèi)的傳遞和轉(zhuǎn)移，被動地接受別人的理論，而應當是在某種真實的情景創(chuàng)設中，中學生積極主動地探求知識的內(nèi)在聯(lián)系，將新舊知識確切地串聯(lián)上去，進而建立屬于自己的知識體系。
1.迸發(fā)中學生興趣
班主任通過模型制做，可以將一些微觀的結(jié)構(gòu)和生物過程放大，形象地呈現(xiàn)在中學生面前，提高中學生的探究欲望，迸發(fā)中學生學習生物的興趣。
2.營造熱烈開朗的課堂氣氛
班主任通過模型制做和展示，不但對中學生的固有知識進行了鞏固，并且還鍛練了中學生之間的溝通及動手能力，提高了中學生的團隊意識，真正把熱烈、互助的課堂學習還給了中學生。
3.提升學習效率，打造高效課堂
中學生在主動探求知識的過程中，可以將舊知識與新知識進行有機結(jié)合，這樣，中學生對知識的理解會愈加深刻，知識的鞏固度也比單純講授法要高得多，邏輯思維能力也會得到發(fā)展，進而達到知識教學與技能培養(yǎng)的目標，從而構(gòu)建高效課堂。
三、物理模型在中學生物選修一模塊中運用的教學實例1.課例：第四章第二節(jié)生物膜的流動鑲嵌模型
教學模型建議：橡皮泥模型。
模型優(yōu)點：相比于傳統(tǒng)的“塑料”教學演示模型，橡皮泥在可塑性、重復性、修正性方面更適宜中學生課堂使用。
模型打算：用橡皮泥模擬磷脂分子，在課前預習過程中先讓中學生用橡皮泥制做一些大型磷脂分子，結(jié)構(gòu)包括矩形“頭部”和一個分叉“尾部”。
設計問題（1）：指出磷脂分子的特征，親水臉部和疏水尾部，請中學生討論在空氣和水界面上磷脂分子怎樣排列？細胞內(nèi)外都處于水環(huán)境，磷脂雙分子層又怎樣排列？（以磷脂分子在空氣—水界面上鋪成單分子層為基礎，理解磷脂雙分子層的排列方法）請中學生在小組內(nèi)討論怎樣排出正確模型并在黑板上進行演示。
設計問題（2）：1959年羅伯特森在電鏡下觀察細胞膜的暗—亮—暗三層結(jié)構(gòu)，他猜想，電鏡下看見的亮層是脂類分子，兩側(cè)暗層是蛋白質(zhì)分子，這些生物膜是靜態(tài)結(jié)構(gòu)。請朋友思索，按照羅伯特森的猜想，細胞膜的另一重要成份蛋白質(zhì)又是如何排列在磷脂分子兩邊的？小組內(nèi)討論并由小組代表展示，其他小組點評。
設計問題（3）：1972年桑格和尼克森提出了細胞膜的流動鑲嵌模型。借助不同顏色的橡皮泥代表不同功能和種類的蛋白質(zhì)。請朋友小組內(nèi)討論怎樣表示細胞膜上的蛋白質(zhì)，包括鑲在磷脂雙分子層表面的蛋白質(zhì)、通道蛋白、部分或全部嵌入磷脂雙分子層的蛋白質(zhì)以及貫串整個磷脂雙分子層的蛋白質(zhì)，再由小組之間互相補充和糾錯，最后由班主任點評，并給出流動鑲嵌模型示意圖。
模型建立建議：該模型建立過程，以科學史為主線、以問題串為線索、以中學生活動為主體，由中學生借助橡皮泥不斷修正和探求，在班主任的鼓勵下，中學生積極參與活動，逐漸探求出細胞膜的流動鑲嵌模型。
2.課例：第六章第一節(jié)細胞的增殖教學模型建議：吸鐵石板模型
模型優(yōu)點：整節(jié)課的重點是動物細胞有絲分裂過程，尤其是細胞內(nèi)染色體在各時期的行為變化。傳統(tǒng)紙板模型都是靜態(tài)展示，不能表現(xiàn)出有絲分裂過程中的動態(tài)變化，但是傳統(tǒng)紙板模型修正較難，降低了中學生制做的難度，不利于展示和交流。吸鐵石板模型，既可以將模型貼在黑板上，又可以讓中學生對吸鐵石板不斷進行修正和探求細胞膜教具圖，有利于小組之間的展示、訂正。最終，中學生收獲了完整正確的有絲分裂過程。
模型打算：認真閱讀教材中動物細胞有絲分裂過程的相關內(nèi)容，重點了解分裂期的細胞核膜、核仁及染色體行為變化特點。
設計問題（1）：以紅色吸鐵石板為底板，用裁切好的藍色和白色磁條模擬細胞內(nèi)染色體（以4條為例，2藍2紅）。依據(jù)動物細胞有絲分裂各個時期的特征，借助模型分別展示間期、各分裂期的細胞內(nèi)的變化。
模型制做：間期2張圖（分別表示出染色體復制前后DNA的數(shù)目變化，注意這時的染色質(zhì)呈細絲狀態(tài)），有絲分裂前期1張圖（注意這時的染色體減短螺旋化，與間期形態(tài)相分辨，出現(xiàn)紡錘體且核膜胚乳消失），有絲分裂中期1張圖（染色體的著絲點整齊地排列在赤道板上），有絲分裂后期1張圖（著絲點分裂，姊妹染色單體分離，分別移向兩極），有絲分裂末期2張圖（細胞的赤道板位置出現(xiàn)細胞板，新的核膜胚乳及染色體解螺旋重新呈現(xiàn)細條狀）。
模型制做時間：15分鐘。小組成員分工合作，討論各個時期的變化并完成連續(xù)而完整的7張模式圖。
設計問題（2）：借助制做的7張吸鐵石板模型，用課文中的確切語言描述各個時期的特點，并按照制做的磁板模型，在教案表格中勾畫動物細胞有絲分裂過程的模式圖。
設計問題（3）：小組成員一起到臺前展示，并由不同成員講解各個時期的特點，其他小組可以提問，對不同時期模型的制做方案進行訂正，展示自己組內(nèi)的成果。最終，班主任在黑板展示出連續(xù)、完整、準確的各個時期的模型，再度請中學生理解相關概念，如染色體、著絲點、紡錘體、赤道板等。
設計問題（4）：借助展示出的完整動物細胞有絲分裂過程模型，闡述其與植物細胞有絲分裂有什么區(qū)別。模型建立建議：有絲分裂是選修一模塊的難點，借助數(shù)學模型模擬動物細胞有絲分裂過程，可以放慢新知識的學習過程，讓中學生漸漸感受到有絲分裂各個時期的變化和特性。借助這最初的4條染色體模型，可以幫助中學生直觀地了解各個時期染色體數(shù)目和DNA數(shù)目的變化過程，突破本節(jié)課的難點。在中學生交流展示環(huán)節(jié)，借助課文中的確切語言進行描述，培養(yǎng)中學生的語言抒發(fā)能力，這是符合新課標要求的。四、物理模型應用過程的反省1.課前布置預習任務，做好模型材料打算數(shù)學模型在課堂教學中的應用尚且有眾多優(yōu)點，但個別模型的制做，僅靠班主任一人是很難完成的，須要在課前給中學生留出預習時間，讓她們提早制做模型的小組件，如上述兩個實例中的磷脂分子和染色體模型。2.悉心設計教學問題，構(gòu)建高效課堂數(shù)學模型的應用，使中學生活動時間下降，班主任講授時間減短，這就要求班主任悉心設計課堂教學環(huán)節(jié)，教學步驟環(huán)環(huán)相扣，設計的問題要針對性強，模型要具有可操作性、可修正性和可展示性。3.注意模型展示后的評價、鼓勵和總結(jié)班主任在展示組內(nèi)模型的過程中，應盡可能多地讓小組進行展示，鼓勵小組間提出不同觀點，這樣就可以曝露出更多問題，迸發(fā)中學生參與及認同的意識。組間點評結(jié)束后，班主任要針對模型制做環(huán)節(jié)、語言敘述環(huán)節(jié)、模型展示環(huán)節(jié)、組間點評環(huán)節(jié)進行總結(jié)，多給出肯定和鼓勵的評價，針對中學生出現(xiàn)的問題進行引導，逐步建立整節(jié)課的教學內(nèi)容。對剛才進入高二的中學生來說，在教學中多借助數(shù)學模型方式，能讓她們在制做模型的過程中，既動腦，又動手，體驗制做模型的“小辛苦”和“小幸福”，使生生合作與師生合作達到最佳的療效。參考文獻：[1]陶麗萍.分校生物教學數(shù)學模型設計[D].北京:江蘇師范學院,2013.[2]王偉.中學生物學模型教學的實踐研究[D].上海:上海學院,2014.[3]林飛明.建立數(shù)學模型，促使中學生物教學[J].新課程:學校,2016(7).
作者單位：廣東省冠縣第二中學