让思维的火花在指尖上碰撞——例析“物理模型”在高中.pdf

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1、 实 践 与 应 用 中 国 现代孝 装 备 2 0 1 3 年 7 月 让思维的火花在指尖上碰撞 例析“物理模型”王丽群 在高中生物高效课堂中的应用 殷汝军 岳婷婷 有这样一段关于(D N A分子的结构 一课 的授课 片段：教师对着课件中的D NA 平面结构和立体结构给大 家讲述：“D N A分子双螺旋结构 的主要特点是”之后，教师开始举例子：“同学们都穿着校服，上面都 装有 拉链，D N A的结构就如同这拉链是 由两条单链组 成。”教师边说边举起讲桌上早已准备好的拉链，“你 们注 意看，我拉动拉锁将拉链拉开，就相当于D NA 解 旋；我再拉动拉锁将拉链衔合，就相当于DNA的复制。同学们在课

2、后可以多拉动 自己衣服上的拉链来理解D NA 的双螺旋结构。”笔者听得云里雾里，俯身小声问了身边的学生：“老师用拉链作 比喻，你能理解吗?”“还行吧。”大 概因为笔者是听课教师的缘故，他也没多说。笔者接着 又问：“如果老师呈现给大家的是D N A双螺旋模型，或 是让你们 自己制作这个模型，效果会怎么样?”这次问 话，他来 了精神，笑着说：“效果当然会更好。”十多年 的教学历程使笔者对D NA 双螺旋结构 已经 是烂熟于心了，不管别人再拿什么作比喻，都会先想起 D N A的真实结构，都不会影响到 自己的认识。但是我们 的学生是第一次学习D N A的双螺旋结构，我们看不到微 小的、抽象 的D NA

3、结构，拉链 的结构跟D NA的结构可 谓是相差甚远。用拉链作比喻，可以理解“D NA 分子是 由两条链组成”，但对于“这两条链按反向平行方式盘 旋成双螺旋结构”则无法理解；对于“D NA 分子中的脱 氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架；碱基排列在 内侧”则更是无法解释。对于“两条链上的 碱基通过氢键连接成碱基对”，教师是这样解释的：“这拉链上的拉牙就相 当于碱基。”大家通过想象就可 以知道拉牙之间是交替衔合 的，而碱基之间是通过氢键 连接成碱基对，所 以对于学生来讲是很难理解的，也没 法理解。如果能将模型应用到教学中，那么教学效果就 会事半功倍。收稿 日期：2 0 1 2 1 2

4、0 1 作者简介：王丽群，本科，中教一级。殷汝军，本 科，中教一级。岳婷婷，本科，中教二级。作者单位：1 山东省荣成市第一中学。2 山东省荣成 市第二中学。所谓“模型”是人们为 了某种特 定 目的，对认 识 对象所作的一种简化 的概括性 的描述。高中生物课程 标准中要求学生学会建立模型，领悟模型在科学研究 中的应用。人教版生物各模块 的教材给教师提供 了丰富 的模型教学资源。建构主义学习理论认为，学习不是学 习者被动接受教师授予的知识，而是在 自身原有知识和 经验的基础上主动建构活动的过程，是新 旧知识相互交 融，形成新知识的过程。生物模型教学是通过解决知识 的建构和编码工作，注重模型建立的过

5、程，来提高学生 的生物科学素养。苏霍姆林斯基曾说过：“智慧在手指上。”通过模 型的构建活动可实现行为与思维的统一，在提高学生理 解知识能力的同时，提高学生动手能力。高中生物学 科的模型包括物理模型、概念模型和数学模型。下面以 物理模型在生物课堂教学中的应用为例来阐述如何让思 维的火花在指尖上碰撞。一、课前注意选择，让思维成为点燃的火把 模 型使用 的 目的是为 了有效地完成教学任务，实 现教学 目标。是否选用模 型，选择什么样 的模 型，应 视教学 内容及教学 目标实现的需求而 定。比如在讲解 高中生物必修二第三章第二节 D N A分子的结构一 节时，我们可 以用DNA 双 螺旋结 构模型来理

6、 解D NA 分子 的双螺旋结构的主要特 点；必修二第二章 第一节 减数分裂的 目的之 一是理解 分裂过程 中染色体 的 变化过程，学生可用橡皮泥模拟 染色体 的活动 来突破 本节教学的重、难点，形成对减 数分裂 过程 中染色体 变化 的正确认识；必修三 第五章第 二节 生态 系统 的 能量流动，为了让学生更好地 理解 生态 系统 中能量 的去 向，我们可 以自制模 型，让学生进 行能量 去向的 定向分析和定量分析。并非每节课都可以用模型来进行。凡能有效促进学 生的认知活动的模型可以选择使用，无益于教学活动，过度分散学生注意力的模型是没有必要使用 的，所 以教 师在课前应注意选择。二、模型 操

7、作 过程 中教 师巧 妙 引导，让 学生 思 维变得有序和高效 减数分裂是高中生物必修二 遗传与进化中 较抽象、较难理解 的知识，在新授课 中学生掌握起来 2 0 1 3 年第1 4 期(总第1 7 4 期)2 0 1 3 年 7 月 中国 观代黼 装 备 实 践 与 应 用 很 费劲，答题的效果也不是很理想。在 复习这 一部分 知 识的时候，笔者采用物理模型构建 的方法，将细胞 中染色 体的 自发的变化行为变成 了让学 生来操 作、控 制其变化 的过程。在制作 的过程 中，为 了合作 学习，学生 以小组为单位，每人买来2 种颜色的橡皮泥，分别 代表 父方和母方的染色体。制作程序是：学生先熟悉

8、 减数 分裂 的过程，然后准备一张 1 6 开大 小的 白纸，在 纸 上将各 个时期的细胞轮廓画 出来或是用橡皮 泥捏 出 来，再把所 做的染色体放在其 中。在学生制作 的过程 中，教师 随时观 察学生所做的模型，并将模型展示给 全班学生，以及 时发现 制作过程 中出现 的问题，并给 予订正，以免在以后的制作过程中出现类似 的错误。例如 四分体 时期，先把细胞轮廓画好或是捏好，按照细胞的大小做相应的染色体，用颜色相 同的橡皮泥 搓成长度相 同的两条染色单体，并排放置好后，再用同 种颜色的小块橡皮泥代表着丝点，在两条染色单体中部 用小块橡皮泥粘起来，代表减数分裂 已完成复制 的染色 体。同样再做

9、另外一条颜色的染色体。把做好 的不同颜 色的两条染色体放在做好的细胞内，让长度相 同、颜色 不同的染色体配对，使着丝点靠近。有的学生在完成 四 分体 的图像时将2 对同源染色体用了4 种颜色的橡皮泥来 表示，是因为没有考虑到来 自同一亲本的染色体应该用 同一种颜色的橡皮泥来表示(如图1 所示)。图 l 在减 I 后期，中心体和纺锤体可 以用笔画出来。同 源染色体分开，分别移向细胞的两极，学生将染色体随 机组合，可以使同一颜色f 来 自同一亲本)的染色体放在 赤道板的同一侧，也可以使不 同颜色(来 自不 同亲本)的 染色体放在同一侧，通过亲 自操作来理解减 I 中期染色 体的排布决定着后期同源染

10、色体的组合方式。在这一过 程 中，有的学生将赤道板两侧 的同源染色体做成 了同样 的颜色，没有区分开父方和母方。还有的学生在减 I I 后 期将分开的姐妹染色单体做成 了不同颜色，是没有注意 到姐妹染色单体是同一条染色体复制而来的，应该用 同 种颜色 的橡皮泥来表示。通过亲 自动手操作，及 时订正，学生都能做 出正 确的模型。通过模拟实验学生 了解减数分裂过程中染色 体 的变化规律。A 学生在 自我反思中写道：“用橡皮泥 做 减数分裂 的模型，充满 了知识趣味。同学们亲 自 2 0 1 3 t F-第1 4 期(总第1 7 4 期)动手操作，动脑分析，既回味了童年时橡皮泥的美好 回 忆，又在其

11、乐趣 中增长 了知识。由于我制作模型时，考 虑不够全面，忽略细节，将模型做得色彩过于丰富。老 师及 时订正了我 的错误，让我更深入 了解到 了 减数分 裂的相关知识。这种亲 自操作、动手实践的方法，让 我们在玩乐中学会了知识，加深 了印象，将抽象的难点 变得更加形象化，便于我们更好地学习。”B 学生这样 写道：“自己亲 自 动手制作 减数分裂的模型感到无 比开心。虽然制作的样子不是很令人满意，但总体上 讲还 是可 以的，从画图再到 自己亲 自用 橡皮泥捏制的 过程，使细胞 内的染色体的形态清楚地 印在我的脑海 中。只是橡皮泥太容易断了，不容易捏成条，而且橡皮 泥还 十分黏手，弄得我满 手都是，

12、不过 我还是乐在其 中。”男生在制作过程中出现 了很 多的麻烦，正如C 学 生写道：“模 型的制作十 分开发我的智力，又巩固了 知识，是很有意义 的。在这个过程中我遇到了不少困 难，例如手 太大，染色体太小，不好操 作，不容易捏 出好 的形状，但仍然很有 乐趣。”的确，他好像 没办 法捏 出好看 的形状，而是用 刀将 一大块橡皮泥分割就 变成了染色单体。建立减数分裂中染色体变化的模型是教材 内容的一 部分，只是以前我们教师为了节省时间把这样一个富有 情趣的环节给省略了。学生做的模型有大有小，颜色各 异，但看得出，一点一滴都是用心来完成的。物理模型的制作不是 目的，只是一种手段、方法。通过模 制

13、作，教师发现学生操作、思维过程中的闪光 点与存 州，参与评价其操作、思维过程合理与否；通过制作，殳能促进学生思维发展并提高学生的语言表 达能力。教学中只有有 目的、有组织地让学生观察、操 作，才能够收到以动启思，培养思维能力 的教学效果。三、模型 构建 过程 中建 立 互动，让 学生 思维进 发美丽的火花 著名教育家陶行知先生说：“单纯的劳动，不能算 做，只能算蛮干；单纯的想，只是空想；只有将操作与 思维结合起来才能达到思维之 目的。”在 生态系统的能量流动一节课中，当讲完能量 流经第一和第二营养级的过程之后，教师给学生提供了 下列材料：白板、不干胶粘纸(其 中正方形代表各营养 级，大长方形代表分解者，小长方形代表呼吸作用，箭 头代表能量的去向)。这些材料可 以直接粘在 白板上，小 组学生从中选择材料共同构建能量流经各营养级的定性 分析示意 图，并进行小组展示(这里只要求学生能构建 各营养级能量 的三个去 向就 可以)。在学 习了赛达伯格 湖能量流动的定量分析图解之后，让学生进一步修正前 面制作的能量流动模 型。教师将各组学生 自己制作的模(下转5 9 页)57