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物理模型的建构在初中生物教学中的应用物理模型的建构在初中生物教学中的应用吕国庆（江苏省常州市新北区实验中学）摘要：探讨在初中生物教学中常见的几种物理模型的建构。物理模型的设计非常有利于生物教学的有效开展，提高学生的学习效率，培养学生的各种技能和科学素养。关键词：物理模型；创新；生物人们认识客观世界的时候，直观化、形象化，更便于人们探索科学世界的客观规律。物理模型建构的研究旨在教学活动中建构学生的建模意识，物理模型建构的创新研究实质上是培养学生的创造性思维能力，因为建模活动本身就是一项创造性思维活动。能够培养学生的想象力，思维能力，假想、变换、构造等能力，这些能力正是创造性思维所具有的最基本的特征。“创新是一个民族的灵魂，是一个国家兴旺发达的不竭动力，创新的关键是人才，人才的成长靠教育。”要真正培养学生的创新能力，自觉地在学习过程中构建物理模型，只有这样，才能使学生分析和解决问题的能力得到有效提高，也只有这样才能真正提高学生的创新能力。那什么是物理模型呢？物理模型就是以实物或图画形式直接表达认识事物的特征。根据相似原理，把真实事物制成相关模型，其状态变量和原事物基本相同，可以模拟客观事物的某些功能和性质。物理模型包括：实物模型、模拟模型、图画。通过下面以三个具体实例来阐述本人对物理模型的理解与探索。一、模拟模型建构能将抽象化的知识活化为具体直观主题举例：植物细胞的模型模拟建构。材料的选择：一次性方型塑料盒，透明塑料袋，带壳核桃或熟鸡蛋，清水和有颜色的水，气球，不能水溶的绿色胶囊若干，长粒香大米若干粒。设计方案：学生根据自己对植物细胞的结构和功能的理解，小组成员利用教师所提供的材料制作模型，小组成员展示模型并介绍，同时接受其他小组成员点评，并答疑。具体实施过程：一次性塑料盒充当细胞壁，透明塑料袋可充当细胞膜，带壳核桃或熟鸡蛋可充当细胞核，清水可充当细胞质，气球可充当液泡，有颜色的水可充当细胞液。评价：在班级内部交流小组制作模型，从科学性、技术性、正确性等方面进行评价。小组成员根据班内成员的评价完善自己的设计。解释：模拟模型，就是根据系统或过程的特性，按一定规律，用实物材料模拟系统原型的方法。形象大于思维，七年级学生对细胞的认识较浅显，由于细胞很小，他们通过显微镜的观察认识细胞的形态以后，再通过自己制作植物细胞模型建构，如，液泡的形态、位置应该是什么样的，大小如何，叶绿体用什么来制作，线粒体又是怎样的，这样将抽象的知识形象化，让学生动手操作，感悟、体验、理解生物结构和生命形状。在初中生物的课程安排中有很多可以进行模拟模型的制作活动，如，动物细胞的建构、呼吸过程、肾单位示意图等。通过模拟模型的创建，学生可以更容易地认识、了解、理解事物原貌，为突破教学难点找到了支点。二、实物模型的建构利于科学探究的有效开展主题举例：“光能否影响鼠妇分布”实验装置创新实物模型建构。材料的选择：糖果盒子、鞋盒或其他纸质盒子、胶带、线。设计方案：将糖果盒子、鞋盒或其他纸质盒子，做成明亮和阴暗两种环境的实验装置，然后放若干只鼠妇，静置一段时间后观察记录鼠妇的分布情况。具体实施过程：以一款糖果盒子为例，将装糖果内盒最里边的一块硬纸板拆掉，将内盒拉出直至靠近外盒的边缘，将拆掉的硬纸板竖直插在靠近外盒与内核的交界处，在盒底留有一定的空隙，然后用线固定好，这样，就形成了明亮和阴暗的两种环境。接下来就可以探究“鼠妇喜欢明亮还是阴暗的环境”的研究了。不用的时候把内盒推进去，体积立即变小了，携带很方便。学生的实验设计堪称一绝，整个装置小巧玲珑，实用性强，又不失美观。鞋盒或其他纸质盒子也可以进行类似的模拟制作，效果很好。评价：在班级内部交流，每个小组选出代表来描述自己设计的实验装置的科学性、合理性，其他小组代表负责点评、纠错，这个小组根据班级内的学生的建议，进一步完善自己的实验装置。解释：某些实验探究，必须设计合理的实验装置，实验才能取得较理想的实验效果；否则，就容易因某些实验装置的设置不合理，导致实验结果出现较大误差。因此，制作科学、合理的实验装置是保证科学探究活动能有效开展的重要保证。生物学教学实践证明，构建生物学物理模型有助于学生系统地学习和理解新知识，减少无效、低效活动，有助于提高课堂教学的质量和效率，引发学生课堂学习的原动力，有助于提高学生的生物科学素养。教师在教学过程中应该注重模型方法的引导与运用，也应注重物理建模的过程性评价与终结性评价。在生物课堂中教师更应坚持让学生自己唱主角，引导学生提出问题、分析问题，通过各种途径寻求答案，在解决建模问题的思路和科学方法上加强点拨和引导；学生能够主动地去思考探索，顺着科学的思路和方法去感知体验、思索、提升，从而形成建构模型方法的能力，在潜移默化中领悟生物科学的真谛。