摘要：生物模型在中學(xué)生物教學(xué)中的應(yīng)用已然非常普遍，也遭到了廣泛關(guān)注，但使用最多的還是傳統(tǒng)掛圖及班主任“專(zhuān)屬”的簡(jiǎn)易教具模型，中學(xué)生參與課堂學(xué)習(xí)的程度較低。按照中學(xué)生物選修一模塊的實(shí)際教學(xué)須要，借助兩種“新材料”進(jìn)行數(shù)學(xué)模型教學(xué)，能使數(shù)學(xué)模型在生物課堂教學(xué)中發(fā)揮更大作用。
關(guān)鍵詞：中學(xué)生物、物理模型、課堂教學(xué)
一、物理模型的概念及分類(lèi)
生物模型的分類(lèi)方法有好多種，按照人教版新課標(biāo)教材第54頁(yè)《分子與細(xì)胞》模塊的說(shuō)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(xué)模型、數(shù)學(xué)模型以及概念模型。陶麗萍覺(jué)得：“所謂生物教學(xué)數(shù)學(xué)模型，也就是直觀教學(xué)。”王偉覺(jué)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(jìn)行相應(yīng)放大或縮小，進(jìn)而展示生物個(gè)別方面的本質(zhì)特點(diǎn)及相應(yīng)的功能。”
數(shù)學(xué)模型可分為結(jié)構(gòu)模型和過(guò)程模型兩個(gè)類(lèi)別細(xì)胞膜教具圖，下邊附中學(xué)生物（人教版）選修一數(shù)學(xué)模型舉例：表1
結(jié)構(gòu)模型
過(guò)程模型
動(dòng)、植物細(xì)胞亞顯微結(jié)構(gòu)模式圖
分泌蛋白的產(chǎn)生及運(yùn)輸過(guò)程圖
細(xì)胞核結(jié)構(gòu)模式圖
自由擴(kuò)散和協(xié)助擴(kuò)散示意圖
生物膜的結(jié)構(gòu)模型示意圖
動(dòng)物細(xì)胞有絲分裂模式圖
二、物理模型在課堂教學(xué)中的作用
建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論覺(jué)得：知識(shí)的獲取過(guò)程不是簡(jiǎn)單的由外到內(nèi)的傳遞和轉(zhuǎn)移，被動(dòng)地接受別人的理論，而應(yīng)當(dāng)是在某種真實(shí)的情景創(chuàng)設(shè)中，中學(xué)生積極主動(dòng)地探求知識(shí)的內(nèi)在聯(lián)系，將新舊知識(shí)確切地串聯(lián)上去，進(jìn)而建立屬于自己的知識(shí)體系。
1.迸發(fā)中學(xué)生興趣
班主任通過(guò)模型制做，可以將一些微觀的結(jié)構(gòu)和生物過(guò)程放大，形象地呈現(xiàn)在中學(xué)生面前，提高中學(xué)生的探究欲望，迸發(fā)中學(xué)生學(xué)習(xí)生物的興趣。
2.營(yíng)造熱烈開(kāi)朗的課堂氣氛
班主任通過(guò)模型制做和展示，不但對(duì)中學(xué)生的固有知識(shí)進(jìn)行了鞏固，并且還鍛練了中學(xué)生之間的溝通及動(dòng)手能力，提高了中學(xué)生的團(tuán)隊(duì)意識(shí)，真正把熱烈、互助的課堂學(xué)習(xí)還給了中學(xué)生。
3.提升學(xué)習(xí)效率，打造高效課堂
中學(xué)生在主動(dòng)探求知識(shí)的過(guò)程中，可以將舊知識(shí)與新知識(shí)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，這樣，中學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解會(huì)愈加深刻，知識(shí)的鞏固度也比單純講授法要高得多，邏輯思維能力也會(huì)得到發(fā)展，進(jìn)而達(dá)到知識(shí)教學(xué)與技能培養(yǎng)的目標(biāo)，從而構(gòu)建高效課堂。
三、物理模型在中學(xué)生物選修一模塊中運(yùn)用的教學(xué)實(shí)例1.課例：第四章第二節(jié)生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型
教學(xué)模型建議：橡皮泥模型。
模型優(yōu)點(diǎn)：相比于傳統(tǒng)的“塑料”教學(xué)演示模型，橡皮泥在可塑性、重復(fù)性、修正性方面更適宜中學(xué)生課堂使用。
模型打算：用橡皮泥模擬磷脂分子，在課前預(yù)習(xí)過(guò)程中先讓中學(xué)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(gè)分叉“尾部”。
設(shè)計(jì)問(wèn)題（1）：指出磷脂分子的特征，親水臉部和疏水尾部，請(qǐng)中學(xué)生討論在空氣和水界面上磷脂分子怎樣排列？細(xì)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(chǔ)，理解磷脂雙分子層的排列方法）請(qǐng)中學(xué)生在小組內(nèi)討論怎樣排出正確模型并在黑板上進(jìn)行演示。
設(shè)計(jì)問(wèn)題（2）：1959年羅伯特森在電鏡下觀察細(xì)胞膜的暗—亮—暗三層結(jié)構(gòu)，他猜想，電鏡下看見(jiàn)的亮層是脂類(lèi)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(qǐng)朋友思索，按照羅伯特森的猜想，細(xì)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(diǎn)評(píng)。
設(shè)計(jì)問(wèn)題（3）：1972年桑格和尼克森提出了細(xì)胞膜的流動(dòng)鑲嵌模型。借助不同顏色的橡皮泥代表不同功能和種類(lèi)的蛋白質(zhì)。請(qǐng)朋友小組內(nèi)討論怎樣表示細(xì)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(gè)磷脂雙分子層的蛋白質(zhì)，再由小組之間互相補(bǔ)充和糾錯(cuò)，最后由班主任點(diǎn)評(píng)，并給出流動(dòng)鑲嵌模型示意圖。
模型建立建議：該模型建立過(guò)程，以科學(xué)史為主線、以問(wèn)題串為線索、以中學(xué)生活動(dòng)為主體，由中學(xué)生借助橡皮泥不斷修正和探求，在班主任的鼓勵(lì)下，中學(xué)生積極參與活動(dòng)，逐漸探求出細(xì)胞膜的流動(dòng)鑲嵌模型。
2.課例：第六章第一節(jié)細(xì)胞的增殖教學(xué)模型建議：吸鐵石板模型
模型優(yōu)點(diǎn)：整節(jié)課的重點(diǎn)是動(dòng)物細(xì)胞有絲分裂過(guò)程，尤其是細(xì)胞內(nèi)染色體在各時(shí)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(guò)程中的動(dòng)態(tài)變化，但是傳統(tǒng)紙板模型修正較難，降低了中學(xué)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(xué)生對(duì)吸鐵石板不斷進(jìn)行修正和探求細(xì)胞膜教具圖，有利于小組之間的展示、訂正。最終，中學(xué)生收獲了完整正確的有絲分裂過(guò)程。
模型打算：認(rèn)真閱讀教材中動(dòng)物細(xì)胞有絲分裂過(guò)程的相關(guān)內(nèi)容，重點(diǎn)了解分裂期的細(xì)胞核膜、核仁及染色體行為變化特點(diǎn)。
設(shè)計(jì)問(wèn)題（1）：以紅色吸鐵石板為底板，用裁切好的藍(lán)色和白色磁條模擬細(xì)胞內(nèi)染色體（以4條為例，2藍(lán)2紅）。依據(jù)動(dòng)物細(xì)胞有絲分裂各個(gè)時(shí)期的特征，借助模型分別展示間期、各分裂期的細(xì)胞內(nèi)的變化。
模型制做：間期2張圖（分別表示出染色體復(fù)制前后DNA的數(shù)目變化，注意這時(shí)的染色質(zhì)呈細(xì)絲狀態(tài)），有絲分裂前期1張圖（注意這時(shí)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(diǎn)整齊地排列在赤道板上），有絲分裂后期1張圖（著絲點(diǎn)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(xì)胞的赤道板位置出現(xiàn)細(xì)胞板，新的核膜胚乳及染色體解螺旋重新呈現(xiàn)細(xì)條狀）。
模型制做時(shí)間：15分鐘。小組成員分工合作，討論各個(gè)時(shí)期的變化并完成連續(xù)而完整的7張模式圖。
設(shè)計(jì)問(wèn)題（2）：借助制做的7張吸鐵石板模型，用課文中的確切語(yǔ)言描述各個(gè)時(shí)期的特點(diǎn)，并按照制做的磁板模型，在教案表格中勾畫(huà)動(dòng)物細(xì)胞有絲分裂過(guò)程的模式圖。
設(shè)計(jì)問(wèn)題（3）：小組成員一起到臺(tái)前展示，并由不同成員講解各個(gè)時(shí)期的特點(diǎn)，其他小組可以提問(wèn)，對(duì)不同時(shí)期模型的制做方案進(jìn)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(zhǔn)確的各個(gè)時(shí)期的模型，再度請(qǐng)中學(xué)生理解相關(guān)概念，如染色體、著絲點(diǎn)、紡錘體、赤道板等。
設(shè)計(jì)問(wèn)題（4）：借助展示出的完整動(dòng)物細(xì)胞有絲分裂過(guò)程模型，闡述其與植物細(xì)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(diǎn)，借助數(shù)學(xué)模型模擬動(dòng)物細(xì)胞有絲分裂過(guò)程，可以放慢新知識(shí)的學(xué)習(xí)過(guò)程，讓中學(xué)生漸漸感受到有絲分裂各個(gè)時(shí)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(xué)生直觀地了解各個(gè)時(shí)期染色體數(shù)目和DNA數(shù)目的變化過(guò)程，突破本節(jié)課的難點(diǎn)。在中學(xué)生交流展示環(huán)節(jié)，借助課文中的確切語(yǔ)言進(jìn)行描述，培養(yǎng)中學(xué)生的語(yǔ)言抒發(fā)能力，這是符合新課標(biāo)要求的。四、物理模型應(yīng)用過(guò)程的反省1.課前布置預(yù)習(xí)任務(wù)，做好模型材料打算數(shù)學(xué)模型在課堂教學(xué)中的應(yīng)用尚且有眾多優(yōu)點(diǎn)，但個(gè)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(xué)生留出預(yù)習(xí)時(shí)間，讓她們提早制做模型的小組件，如上述兩個(gè)實(shí)例中的磷脂分子和染色體模型。2.悉心設(shè)計(jì)教學(xué)問(wèn)題，構(gòu)建高效課堂數(shù)學(xué)模型的應(yīng)用，使中學(xué)生活動(dòng)時(shí)間下降，班主任講授時(shí)間減短，這就要求班主任悉心設(shè)計(jì)課堂教學(xué)環(huán)節(jié)，教學(xué)步驟環(huán)環(huán)相扣，設(shè)計(jì)的問(wèn)題要針對(duì)性強(qiáng)，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(píng)價(jià)、鼓勵(lì)和總結(jié)班主任在展示組內(nèi)模型的過(guò)程中，應(yīng)盡可能多地讓小組進(jìn)行展示，鼓勵(lì)小組間提出不同觀點(diǎn)，這樣就可以曝露出更多問(wèn)題，迸發(fā)中學(xué)生參與及認(rèn)同的意識(shí)。組間點(diǎn)評(píng)結(jié)束后，班主任要針對(duì)模型制做環(huán)節(jié)、語(yǔ)言敘述環(huán)節(jié)、模型展示環(huán)節(jié)、組間點(diǎn)評(píng)環(huán)節(jié)進(jìn)行總結(jié)，多給出肯定和鼓勵(lì)的評(píng)價(jià)，針對(duì)中學(xué)生出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行引導(dǎo)，逐步建立整節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容。對(duì)剛才進(jìn)入高二的中學(xué)生來(lái)說(shuō)，在教學(xué)中多借助數(shù)學(xué)模型方式，能讓她們?cè)谥谱瞿Ｐ偷倪^(guò)程中，既動(dòng)腦，又動(dòng)手，體驗(yàn)制做模型的“小辛苦”和“小幸福”，使生生合作與師生合作達(dá)到最佳的療效。參考文獻(xiàn)：[1]陶麗萍.分校生物教學(xué)數(shù)學(xué)模型設(shè)計(jì)[D].北京:江蘇師范學(xué)院,2013.[2]王偉.中學(xué)生物學(xué)模型教學(xué)的實(shí)踐研究[D].上海:上海學(xué)院,2014.[3]林飛明.建立數(shù)學(xué)模型，促使中學(xué)生物教學(xué)[J].新課程:學(xué)校,2016(7).
作者單位：廣東省冠縣第二中學(xué)