高中生物教学中物理模型建构的实践案例反思

    市级小课题《高中生物教学中物理模型建构的实践研究》自立项以来，在课题指导专家的悉心指导下，坚持理论与实践相结合，特别注重课堂建构物理模型的实践和反思。通过在我校高一年级一年来的教学实践，形成了一定的研究成果，取得了显著成效，对高中生物教学的模型建构活动有良好的借鉴和指导作用。在此，我就物理图形模型建构的课堂实践反思如下：

     案例一：人教版高中生物必修一《分子与细胞》第二章第2节《生命活动的主要承担者—蛋白质》，课程标准对本节的要求是“概述蛋白质的结构和功能”，其中蛋白质结构多样性的原因是本节课学习的难点之一。在突破这个难点时，我设计了指导学生建构物理模型的活动，来理解蛋白质结构多样性的原因。建构模型材料为：10-20种颜色的穿孔塑料珠若干，几根鱼线。课堂上对学生进行建构模型方法指导：每种颜色的穿孔塑料珠就代表一种氨基酸，各组随意穿几条串珠。各组将串珠随意挽成不同的造型。小组代表展示，各组的作品进行比较，说明蛋白质结构多样性的原因。在我的指导下，每组学生很快穿出了多条五颜六色的串珠，每条串珠代表一条肽链，每条肽链上穿孔塑料珠（氨基酸）的种类数目排列顺序不同。学生又将一条或多条串珠挽成不同的造型，代表肽链盘曲折叠方式不同，从而形成不同空间结构的蛋白质。通过快速建构物理模型，比起以往用多媒体课件演示、讲解，学生更能直观体验，自己通过建模很容易理解蛋白质结构多样性的原因，教学难点的突破水到渠成。

   案例二：人教版高中生物必修一《分子与细胞》第二章第3节《遗传信息的携带者—核酸》，本节课以往教学时，教师多半借助多媒体，讲述DNA和RNA的结构，由于学生有机化学基础的缺失，很难理解。我在设计这节课的教学时，让学生以小组为单位用不同颜色的卡纸剪出五碳糖、含氮碱基、磷酸从而在白纸上粘贴制作核苷酸的模型。通过制作图形物理模型，学生就能直观的理解脱氧核苷酸和核糖核苷酸的异同。理解了核酸的组成单位核苷酸，对于突破核酸的结构这个教学重点很有帮助。课堂教学实践发现，学生参与度很高，学习兴趣很浓。但是，课堂教学时间有限，如果课堂上来剪出五碳糖、含氮碱基、磷酸的形状，比较费时，最好在课前让小组长剪好这些材料，课堂只需要粘贴就可以。

    案例三：人教版高中生物必修一《分子与细胞》第五章第2节《细胞的能量“通货”—ATP》一节课的教学中，课前，以小组为单位，分别剪好核糖、磷酸基团、腺嘌呤。课堂上，让学生进行ATP分子结构拼图，并粘贴在白纸上，用笔画出相应的化学键，将核糖、磷酸基团、腺嘌呤连接起来。避免了以往教学中空洞的说教，学生自己就可以形象直观的认识ATP的化学组成和特点。还可以通过粘贴ATP分子结构简式，并标出各部分的名称，加深对ATP的结构简式中各个字母含义的理解。在突破ATP与ADP的相互转化这一重难点时也可以采用快速建构图形物理模型的方法。课前制作好能量卡（正面标上：光合作用、呼吸作用，反面标上：主动运输、生物发光发电），酶卡（正面标上：水解酶，反面标上：合成酶），ADP+Pi/Pi卡（正面标上：ADP+Pi，反面标上：Pi），ATP/ADP卡（正面标上：ATP反面标上：ADP）。课堂建模时，以小组为单位每人各拿一张卡片，拿能量卡的先出示卡片，其余各人出示自己所拿卡片的正确一面，帮助学生加深理解ATP与ADP相互转化关系。学生没有足够的有机化学知识基础，难以理解ATP与ADP的分子组成和结构关系，对于ATP与ADP的相互转化过程中的‘能量’也不易理解，这两个教学重难点的突破都可通过学生自己建构图形物理模型来实现，学生在模型建构的过程中加深了对知识理解，而不仅仅是死记硬背。

一年来，我还在人教版高中生物必修二《遗传与进化》第三章第3节《DNA的复制》、第四章第1节《基因指导蛋白质的合成》两节课的教学中，进行了建构物理图形模型的实践。DNA的复制、遗传信息的转录和翻译过程复杂，比较微观和抽象，以往教学多采用多媒体课件和动画演示，始终缺乏学生的动手体验。我在这两节课的教学中，通过建构图形物理模型，极大地调动了学生的学习热情和积极性，让学生直观体验细胞中的微观过程，将抽象的东西变的具体可感，取得了良好的教学效果。

教学实践表明，成功建构一个物理模型对于单个学生有一定难度，教师适时给予方法指导，学生小组合作完成很有必要。模型建构既要发挥学生的想象力和创造性，又不能让学生产生畏难情绪。在模型建构材料的选择时要简单，操作要方便，组装和拆卸要容易。总之，通过物理建构模型能加强课堂教学的趣味性、有效性，学生通过科学思维，科学探究，有利于想象力和创造力的培养，分析和解决问题能力的提高和科学研究方法的培养，能真正落实生物学科核心素养。