巧用易得材料_建构物理模型

图 3 植物细胞亚显微 图 4 动物细胞亚显微结
结构模型
构模型
2.2 观察生活细节，巧获建模灵感 诺贝尔文学奖获得者莫言说过：好作品是灵感与
生活的结合。在建构物理模型时，可以从生活细节中 寻求建构灵感。如：关于酶作用机理的教学中，学生很 难理解酶只降低化学反应的活化能，不提供活化能， 而加热却能提供活化能。笔者从学校正在举行的跳高 比赛中得到启示，在上课时引导学生建构了“降低活 化能”的物理模型（图 5）。
0-10-11 mol/L（无 10-1 mol/L）。 （3） 培养生根：将柳枝插入 500 mL 烧杯装的
NAA 溶液中，全程浸泡，直至生出根来。 （4） 测量不定根的长度并作记录，结果如表 1 所
示。 （5） 结论：新生的柳枝生根的最适 NAA 溶液浓
度约为 10-11 mol·L-1。 （6） 预实验之中肯建议： ① 选材要得当。柳枝要新生的且带芽，因为这样
“意真”是物理模型的核心要求。建构物理模型要 尽量真实、形象地反映研究对象，不能凭自己的主观 臆断随意建构，要具有科学性。在选材上，教师要考虑 “易得”，在建构过程中要考虑“可操作性”，不要让学 生建构过于复杂的模型，否则会挫伤学生的积极性， 从而不利于物理模型的推广。 3.2 建构物理模型要力求“形美”
图 2 “模拟性状分离比”实验模型 在“模拟性状分离比”的实验模型中，甲、乙两矿 泉水瓶代表雌雄生殖器官，黑白小球代表雌、雄器官 产生的两种配子。实验时，将摇匀后的甲、乙两瓶瓶体 倒置过来就会有一小球进入水芯笔盖，记录两瓶黑白小 球摇出情况。正立后摇匀，重复多次，统计分析即可完成 实验。这样，学生既学到了知识，又能体验了成功建立物 理模型的喜悦，感悟建构物理模型材料的易得。 在生物学教学中，科学引导学生利用各种废弃材 料建构物理模型的实例很多，如图 3、图 4 所示的用 橡皮泥、棉线等材料建构的动、植物细胞亚显微结构 模型。
中学生物教学
巧用易得材料，建构物理模型
何 焱 （湖南省新宁县第一中学 湖南邵阳 422700）
建构主义教学理论认为，将知识组织起来最理想 的方式是知识结构，而知识结构的最典型呈现形式就 是典型的图解、模型、知识树和系统图。建构物理模型 不仅是一种有效的教学手段，而且是知识结构呈现的 理想形式。然而对于建构高中生物学的物理模型，学 生感到困惑不堪。所以在高中生物模型建构教学中， 怎样帮助学生克服心理障碍，引导学生把抽象化的知 识在物理模型中具体化是难点之一。笔者试图通过具 体实例，谈谈如何巧妙地利用易得材料，建构物理模 型,以及在建构物理模型中的注意事项。 1 认识物理模型 1.1 物理模型的概念
以实物或图画形式直观反映认识对象的形态结 构和三维结构，这类实物或图画即为物理模型。物理 模型包括静态物理模型和动态物理模型。 1.2 物理模型的特点
物理模型具有 3 个基本特点：（1） 对识记对象的 模仿和抽象；（2） 体现组成认识对象系统中的主要因 素；（3） 反映主要因素之间的关系。概括地说“形似”、 “意真”和“相关联”是物理模型必备的三个基本特点。 寄生关系模型就是对这三个基本特点的完美体现（见 图 1）。
粉笔头和粉笔盒也可用来建构“标志重捕法”的 物理模型，帮助学生理解标志重捕法的原理与计算方 法。具体模拟过程是：在粉笔盒中放入白色粉笔头若 干（N），然后从中随机抓取一把粉笔头计数为（M），将 这 M 个粉笔头换成同等大小的彩色粉笔头 （相当于
关于“探究萘乙酸溶液促进杨树枝条生根的最适 浓度”的创新预实验
容易生根，芽的数量要一致。 ② 结果需探究。不能确定生根的最适值就是
10-11 mol·L-1，还需进一步探究。 ③ 措施：下次预实验的 NAA 溶液浓度在 10-7~
10-14 mol·L-1 范围即可，其他浓度均舍弃。 2 预实验之创新阶段
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染色体复制过程模型甲乙丙来自图 5 “降低活化能”模型
在这一“降低活化能”的模型中，弹簧跳板相当于 为化学反应提供活化能，跳高的高度相当于化学反应 所需的活化能，跳高相当于化学反应。通过模型的比 较分析，学生很容易理解加热为化学反应提供了活化 能（图 5-甲），加无机催化剂（图 5-乙）和加酶（图 5丙）只是降低化学反应的活化能。通过模型对比分析， 学生很自然地理解了酶具有高效性的原因。在建模过 程中，学生的自信心得到了增强，真正体会到生物学 物理模型的建构并不是遥不可及，只需通过对生活细 节的仔细观察，细心加工就可以完成。 2.3 购买简易材料，巧建物理模型
什么材料进行建构？以什么形式进行建构？认真思考 这些问题后，就可以开始着手建构物理模型了。 2.1 变废为宝，巧选建模材料
只要教师善于利用生活中的很多废弃物，均可以 为建构物理模型提供良好的材料。笔者及同事在进行 “模拟性状分离比”的实验中，受彩票摇奖的启发，用矿 泉水瓶、黑白小球、水芯笔盖等废弃材料，对实验进行 了改进，建构了一个创新实验的动态物理模型（图 2）。
李春霞 （甘肃省酒泉市新城区油田第一中学 甘肃酒泉 735219）
人教版高中生物必修三教材中，探究生长素类似 物溶液促进扦插枝条生根的最适宜浓度的实验，用到 两种方法，即浸泡法和沾蘸法。这两种方法的区别就 是与生长素类似物溶液接触时间的长短的不同。沾蘸 法用时很短，但要求的浓度较大，浸泡法用时很长，但要 求的浓度较小；相比较而言，浸泡法更节约，能降低成本。
图 1 “寄生”模型
在“寄生”模型中，两个圆圈 A、B 表示两种生物， 它们内切或外切，分别代表着体内寄生或体表寄生。 模型既“形似”地反应了两种寄生方式，又科学地表达 了寄生生物之间的内在联系，做到了“意真”与“相关 联”。 2 建构物理模型
建构物理模型不仅要找到原型的本质，关键还要 选择用什么来描述对象的本质？怎样具体描述？选取
做好标记），放回原粉笔盒，此时可以引导学生分析彩 色粉笔头占盒中总粉笔头的比例（M/N），摇匀后再随 机抓取一把粉笔头（n），其中彩色粉笔头（含标记）为 m。教师引导学生分析这一把粉笔头中彩色粉笔头所 占的比例（m/n）。由于是摇匀后再随机抓取的，所以应 该存在 M/N=m/n。这样学生就可以轻松理解“标志重 捕法”的原理与计算方法。 3 巧用易得材料，建构物理模型的启示与建议 3.1 建构物理模型要做到“意真”
“形美”是物理模型的追求目标。物理模型美观， 具有可观赏价值，才能吸引学生的眼球，才能真正做
到为教学服务。所以在建构过程中，教师可引导学生 不断完善模型，在不断完善的过程中进行思维的碰 撞，激发学生的创新意识，培养学生严谨的科学精神。 3.3 建构物理模型要关注学生“发展”
教师在引导学生选择“易得材料”，进行物理模型 的建构过程中，要注意培养学生之间的合作互助能 力，从多方面多角度促进学生的全面发展，让建模成 为学生终身学习的一项有效策略。通过不断建构物理 模型，培养学生的建模能力，逐步形成科学的思维习 惯，在今后的学习、生活中遇到抽象的概念、理论、规 律时，都能尝试用建构简易物理模型的方法进行思 考，从而变复杂为简单，变抽象为形象，提高学习的有 效性。
细胞的有丝分裂和减数分裂是高中生物的教学 重难点，学生难理解，教师难讲解。在教学中，教师可 以利用彩纸剪制染色（单）体、小磁铁代表着丝点的方 法进行动态物理模型的建构。笔者在进行有丝分裂的 高考复习时，引导学生在黑板上建构了如图 6 所示的 动态物理模型。整个建构过程就是一个小型的情景 剧，两位学生在黑板上演示分裂过程中染色体的变 化，第三位学生在旁进行同步“画外音”解说各时期的 特点及染色体、染色单体、DNA 变化规律。
浸泡法也有时长的变化，如浸泡 15 h，或全程浸 泡，但浸泡 15 h 需要将容器内的溶液更换为清水，原 来的溶液需要倾倒，很是浪费。所以全程浸泡既省事， 又节约，更适合实验教学。
现在来探究短时浸泡和长时浸泡，所探究出的促 进柳树枝条生根的最适宜 NAA 溶液浓度的不同。 1 预实验之初级阶段
（1） 选材：13 cm 的新生柳枝 11 份。 （2） 溶液的配制：配制 NAA 溶液 11 份，浓度为
总之，司空见惯的材料很多，当教师给予适当的 加工，就可以建构出很好的、很实用的物理模型。这些 物理模型也将成为教师教学的好道具，学生学习的好 帮手。笔者坚信：只要教师适当地引导，积极地鼓励学 生去思考、去行动，就一定会建构出理想的物理模型。
在这一模型中，无盖粉笔盒模拟大肠杆菌、黑板 刷模拟噬菌体的蛋白质外壳、粉笔模拟噬菌体的
间期模型
前期模型
中期模型
后期模型
末期模型
图 6 “有丝分裂”动态物理模型
图 7 “噬菌体侵染大肠杆菌”实验模型
DNA 分子、白色粉笔表示未被标记、红色粉笔代表被 标记，黑板刷正面（绒面）表示未标记，背面表示标记。 教师在模拟过程中，用手将粉笔与黑板刷握紧，当噬 菌体侵染时，教师松手让粉笔掉入粉笔盒，模拟噬菌 体的 DNA 注入大肠杆菌，而蛋白质外壳未进入大肠 杆菌。通过这样的模拟，学生很容易理解噬菌体侵染 大肠杆菌的过程，同时也能很好地理解该实验的结果 与分析，能更深入地理解“DNA 是噬菌体的遗传物 质”这一核心知识。
通过建构这样的物理模型，很巧妙地完成了教学 互动，同时有助于学生对相关重难点知识的理解和记 忆，培养了学生的动手建模能力和语言表达能力，使 呆板沉闷的高考复习课堂生动有趣。 2.4 利用教学用具，巧建物理模型
教室内的很多用具是建构物理模型的理想材料。 笔者在教学中曾利用粉笔、黑板刷、无盖粉笔盒等材 料，来建构“噬菌体侵染大肠杆菌”的实验模型（图 7）。