王艷艷

(江蘇省灌云縣實驗中學(xué) 222200)

傳統(tǒng)的生物教學(xué)模式基本上都是教師在講臺上傳授知識，學(xué)生在座位上被動地接受知識.而在生物教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的動手操作能力是非要重要的，傳統(tǒng)的教學(xué)模式卻很難達到這一目的.而建構(gòu)模型就是讓學(xué)生直觀地感知知識，培養(yǎng)學(xué)生的實際操作能力，STEAM理念是集科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)、數(shù)學(xué)多領(lǐng)域融合的綜合教育.所以在初中生物教學(xué)中基于STEAM理念建構(gòu)物理模型，旨于培養(yǎng)學(xué)生生物核心素養(yǎng)，進而培養(yǎng)為綜合型的創(chuàng)新人才.

一、物理模型的概述

在初中生物學(xué)中構(gòu)建模型，是將生物學(xué)所研究的對象，去掉不必要的細枝末節(jié)，將最原始、最本質(zhì)東西概括并描述出來.這種模型可以是定性的，也可以是定量的；有的借助具體的事物或者其他形象化的手段，有的則通過抽象的形式來表達.生物教學(xué)中模型構(gòu)建一般主要可以分為概念模型、數(shù)學(xué)模型、物理模型三大類.而物理模型是以實物或者圖畫的形式直觀地向?qū)W生呈現(xiàn)認識對象的特征.物理模型具有直觀性、具體性，更便于初中學(xué)生對生物學(xué)的理解，是初中生物教學(xué)中比較常用的一種模型，這種模型有利于培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維、想象力等綜合能力.例如沃森和克里克制作的DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型就是采用生物學(xué)中的物理模型.本文也將著重探討建構(gòu)物理模型在初中生物教學(xué)中的作用和應(yīng)用.

二、物理模型在初中生物中的作用

1.促進學(xué)生的自主學(xué)習(xí)

傳統(tǒng)的教學(xué)模式側(cè)重于教師主導(dǎo)課堂，教師按照課本上羅列的知識點根據(jù)自己的理解傳授給學(xué)生，而學(xué)生只是被動地接受教師的教學(xué).知識不是學(xué)生通過自主探究、自主學(xué)習(xí)得到的，所以學(xué)生對這些知識的理解和記憶也是有限的.而物理建模是通過實物或者圖片呈現(xiàn)研究對象的本質(zhì)特征，學(xué)生在物理建模的過程中需要思考如何建構(gòu)一個具體的物理模型來概括理論的知識點，這提升了學(xué)生的探索能力.而且物理建模是一個創(chuàng)造性的過程，學(xué)生需要自己分析生物知識，發(fā)現(xiàn)問題然后通過建構(gòu)物理模型解決問題.由此可見，在初中生物教學(xué)中讓學(xué)生建構(gòu)物理模型，可以培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力.

2.促進學(xué)生的思維發(fā)展

在生物學(xué)建構(gòu)物理模型的過程中，需要學(xué)生思考從不同的角度、往不同的方向?qū)で蠼鉀Q問題的方法.在發(fā)散的思維中尋找最直接、最確切的物理模型構(gòu)建有效的新的知識體系.首先教師可以讓學(xué)生通過溝通交流，自主構(gòu)建合適的物理模型，讓學(xué)生自動思考、積極參與，培養(yǎng)學(xué)生的知識歸納和實踐能力.然后可以讓學(xué)生分享自己建構(gòu)的物理模型，教師可以用更專業(yè)的語言進行補充，為師生共同探究、互相合作創(chuàng)造契機.在整個過程中，學(xué)生的思維一直很活躍，可見，在生物課堂上構(gòu)建物理模型，可以促進學(xué)生思維能力的發(fā)展.

3.提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)

初中生物教學(xué)中應(yīng)用模型主要就是培養(yǎng)學(xué)生能夠?qū)⑸锢碚撝R通過應(yīng)用模型解決實際生活中遇到的問題.要求學(xué)生能夠?qū)⒗碚撆c實際聯(lián)系起來，學(xué)以致用.在建構(gòu)物理模型的過程中，學(xué)生需要對所學(xué)的知識點進行歸納和概括，提煉出知識的本質(zhì)含義，然后應(yīng)用物理模型解決實際生產(chǎn)生活中遇到的問題，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng).在應(yīng)用模型解決問題的過程中，培養(yǎng)學(xué)生實事求是的精神，讓學(xué)生對人類、對大自然、對社會有一個更深入的了解，形成熱愛生命、愛護大自然、保護環(huán)境的情感.

三、物理模型的在初中生物中的應(yīng)用

1.展示實物

實物模型是教師在講解生物知識的時候，可以引導(dǎo)學(xué)生一起尋找一個可以輔助這堂課進行的實物，讓學(xué)生直觀地、準確地學(xué)習(xí)和理解新學(xué)的知識點.

例如，對“認識種子的主要結(jié)構(gòu)”這一知識點的物理模擬建構(gòu).種子的主要結(jié)構(gòu)對學(xué)生來說是比較抽象的概念.為了讓學(xué)生直觀地了解種子的主要結(jié)構(gòu)和不同植物種子的結(jié)構(gòu)是否一致，教師可以引導(dǎo)學(xué)生在這節(jié)課上建構(gòu)物理模型中的實物模型，通過實物認識種子的結(jié)構(gòu).具體實驗所需要的材料有浸軟的菜豆種子和玉米種子、培養(yǎng)皿、刀片、放大鏡、碘液等等.先讓學(xué)生對菜豆種子和玉米種子的外觀進行觀察，讓學(xué)生分享自己觀察到的外部結(jié)構(gòu).然后再讓學(xué)生自主通過課本和教師的講解的方法，完成對菜豆和玉米種子觀察與解剖，剖開之后可以發(fā)現(xiàn)菜豆種子有兩片子葉、胚芽、胚根、胚軸和種皮.而玉米種子有胚芽、胚根、胚軸和種皮，只有一片子葉，除了有上述物質(zhì)之外，玉米種子還有菜豆種子沒有的胚乳，胚乳中貯存大量養(yǎng)料，包括淀粉，這也就是為什么菜豆種子遇碘液不變色，而玉米種子會變藍的原因.通過實物模型的展示，學(xué)生通過具體的種子實物對種子的結(jié)構(gòu)有了更深刻、更直接地認識.

2.模擬過程

模擬模型是讓學(xué)生自己動手將生物學(xué)中的知識用一個模擬的模型呈現(xiàn)出來，通過模擬模型，學(xué)生能清楚地了解知識的原貌和本質(zhì)，找到知識的突破點.模擬模型能夠很好地還原事物本質(zhì)，有利于促進學(xué)生打破教學(xué)設(shè)施不足的限制，最大化探究生物知識與奧秘.

例如，在學(xué)習(xí)植物細胞的結(jié)構(gòu)的時候，為了讓學(xué)生對植物細胞有更清楚地理解和認識，教師可以讓學(xué)生根據(jù)書本上對植物細胞的介紹，自己動手制作一個植物細胞模擬模型.可以用到塑料盒、塑料袋、核桃、有顏色的水和無顏色的水、氣球、大米粒等等，然后讓學(xué)生根據(jù)自己對植物細胞的理解，利用所擁有的材料制作一個植物細胞模擬模型，可以用一次性的塑料盒當(dāng)作植物細胞的細胞壁，用塑料袋當(dāng)作植物細胞的細胞膜，核桃當(dāng)作細胞核，無顏色的清水當(dāng)作細胞質(zhì)，再將氣球裝水作為植物細胞的液泡，有顏色的水充當(dāng)細胞液，用米粒當(dāng)作線粒體.這樣，一個完整的植物細胞的細胞模型就制作完成了.制作完成之后還可以讓學(xué)生展示自己制作成果.在制作植物細胞模擬模型的過程中，學(xué)生可以清楚地了解到植物中液泡的形態(tài)，線粒體的具體位置.通過制作模擬模型之后，學(xué)生再根據(jù)自己所制作的模型和大家分享自己對植物細胞的理解.這樣一來，學(xué)生對這個知識點掌握就會更加透徹.

又如在學(xué)習(xí)“染色體結(jié)構(gòu)”的時候，教師可以引導(dǎo)學(xué)生利用回形針、橡皮泥、彩筆、紙條等材料，將染色體這一抽象的物體轉(zhuǎn)化為具體的模型，讓學(xué)生直觀地認識染色體的具體形態(tài).具體操作將回形針串成兩串作為染色體的載體，然后將橡皮泥搓成小球，作為染色體上的蛋白質(zhì)，在紙條上涂上不同顏色的色塊代表染色體上不同的基因，最后將兩張紙條卷成螺旋形，纏繞在串成的兩串小球上.螺旋形的紙條就代表DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)，兩串帶紙條的結(jié)構(gòu)就代表一對染色體.學(xué)生在制作染色體模型的過程中，對染色體中比較抽象難懂的知識有了具體的認識，認識到染色體和染色體中的基因是成對出現(xiàn)的，而DNA是鏈狀雙螺旋結(jié)構(gòu).

3.展示圖畫

圖畫模型比較簡單，很多教材中就大量使用了圖畫模型輔助教學(xué).圖畫模型主要就是通過圖片呈現(xiàn)生物教學(xué)中的一些結(jié)構(gòu)模型.這類模型呈現(xiàn)給學(xué)生有助于幫助學(xué)生理解課本上比較理論性的知識.

例如“神經(jīng)系統(tǒng)的組成”，學(xué)生需要了解神經(jīng)系統(tǒng)的組成部分,神經(jīng)元的結(jié)構(gòu)和功能，但是神經(jīng)元對學(xué)生來說不僅抽象而且難懂，但是書本上詳細介紹了神經(jīng)元的組成部分，并且附帶了一張圖片給學(xué)生呈現(xiàn)了神經(jīng)元的具體形態(tài)和組成部分，神經(jīng)元即神經(jīng)細胞，是神經(jīng)系統(tǒng)最基本的結(jié)構(gòu)和功能單位.分為細胞體和突起兩部分.利用圖片的直觀性和便利性，建構(gòu)圖畫模型能夠讓學(xué)生對生物知識的理解更深刻.

綜上所述，建構(gòu)物理模型在初中生物教學(xué)的應(yīng)用的十分廣泛，也十分重要.在初中生物教學(xué)的過程中應(yīng)該基于STEAM理念引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)物理模型，幫助學(xué)生系統(tǒng)地學(xué)習(xí)和理解新的知識和概念，提高生物課堂教學(xué)的效率，提高學(xué)生的生物核心素養(yǎng).在運用物理模型的生物課堂上，學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體，學(xué)習(xí)主動探索和發(fā)現(xiàn)知識，促進學(xué)生思維的發(fā)展，也培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，讓學(xué)生學(xué)會運用理論知識解決實際問題.