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物理模型的建構(gòu)在初中生物教學中的應用
物理模型的建構(gòu)在初中生物教學中的應用
呂國慶
。ńK省常州市新北區(qū)實驗中學)
摘 要:探討在初中生物教學中常見的幾種物理模型的建構(gòu)。物理模型的設計非常有利于生物教學的有效開展,提高學生的學習效率,培養(yǎng)學生的各種技能和科學素養(yǎng)。
關鍵詞:物理模型;創(chuàng)新;生物
人們認識客觀世界的時候,直觀化、形象化,更便于人們探索科學世界的客觀規(guī)律。物理模型建構(gòu)的研究旨在教學活動中建構(gòu)學生的建模意識,物理模型建構(gòu)的創(chuàng)新研究實質(zhì)上是培養(yǎng)學生的創(chuàng)造性思維能力,因為建模活動本身就是一項創(chuàng)造性思維活動。能夠培養(yǎng)學生的想象力,思維能力,假想、變換、構(gòu)造等能力,這些能力正是創(chuàng)造性思維所具有的最基本的特征。“創(chuàng)新是一個民族的靈魂,是一個國家興旺發(fā)達的不竭動力,創(chuàng)新的關鍵是人才,人才的成長靠教育。”要真正培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力,自覺地在學習過程中構(gòu)建物理模型,只有這樣,才能使學生分析和解決問題的能力得到有效提高,也只有這樣才能真正提高學生的創(chuàng)新能力。
那什么是物理模型呢?物理模型就是以實物或圖畫形式直接表達認識事物的特征。根據(jù)相似原理,把真實事物制成相關模型,其狀態(tài)變量和原事物基本相同,可以模擬客觀事物的某些功能和性質(zhì)。物理模型包括:實物模型、模擬模型、圖畫。通過下面以三個具體實例來闡述本人對物理模型的理解與探索。
一、模擬模型建構(gòu)能將抽象化的知識活化為具體直觀
主題舉例:植物細胞的模型模擬建構(gòu)。
材料的選擇:一次性方型塑料盒,透明塑料袋,帶殼核桃或熟雞蛋,清水和有顏色的水,氣球,不能水溶的綠色膠囊若干,長粒香大米若干粒。
設計方案:學生根據(jù)自己對植物細胞的結(jié)構(gòu)和功能的理解,小組成員利用教師所提供的材料制作模型,小組成員展示模型并介紹,同時接受其他小組成員點評,并答疑。
具體實施過程:一次性塑料盒充當細胞壁,透明塑料袋可充當細胞膜,帶殼核桃或熟雞蛋可充當細胞核,清水可充當細胞質(zhì),氣球可充當液泡,有顏色的水可充當細胞液。
評價:在班級內(nèi)部交流小組制作模型,從科學性、技術性、正確性等方面進行評價。小組成員根據(jù)班內(nèi)成員的評價完善自己的設計。
解釋:模擬模型,就是根據(jù)系統(tǒng)或過程的特性,按一定規(guī)律,用實物材料模擬系統(tǒng)原型的方法。形象大于思維,七年級學生對細胞的認識較淺顯,由于細胞很小,他們通過顯微鏡的觀察認識細胞的形態(tài)以后,再通過自己制作植物細胞模型建構(gòu),如,液泡的形態(tài)、位置應該是什么樣的,大小如何,葉綠體用什么來制作,線粒體又是怎樣的,這樣將抽象的知識形象化,讓學生動手操作,感悟、體驗、理解生物結(jié)構(gòu)和生命形狀。在初中生物的課程安排中有很多可以進行模擬模型的制作活動,如,動物細胞的建構(gòu)、呼吸過程、腎單位示意圖等。通過模擬模型的創(chuàng)建,學生可以更容易地認識、了解、理解事物原貌,為突破教學難點找到了支點。
二、實物模型的建構(gòu)利于科學探究的有效開展
主題舉例:“光能否影響鼠婦分布”實驗裝置創(chuàng)新實物模型建構(gòu)。
材料的選擇:糖果盒子、鞋盒或其他紙質(zhì)盒子、膠帶、線。
設計方案:將糖果盒子、鞋盒或其他紙質(zhì)盒子,做成明亮和陰暗兩種環(huán)境的實驗裝置,然后放若干只鼠婦,靜置一段時間后觀察記錄鼠婦的分布情況。
具體實施過程:以一款糖果盒子為例,將裝糖果內(nèi)盒最里邊的一塊硬紙板拆掉,將內(nèi)盒拉出直至靠近外盒的邊緣,將拆掉的硬紙板豎直插在靠近外盒與內(nèi)核的交界處,在盒底留有一定的空隙,然后用線固定好,這樣,就形成了明亮和陰暗的兩種環(huán)境。接下來就可以探究“鼠婦喜歡明亮還是陰暗的環(huán)境”的研究了。不用的時候把內(nèi)盒推進去,體積立即變小了,攜帶很方便。學生的實驗設計堪稱一絕,整個裝置小巧玲瓏,實用性強,又不失美觀。鞋盒或其他紙質(zhì)盒子也可以進行類似的模擬制作,效果很好。
評價:在班級內(nèi)部交流,每個小組選出代表來描述自己設計的實驗裝置的科學性、合理性,其他小組代表負責點評、糾錯,這個小組根據(jù)班級內(nèi)的學生的建議,進一步完善自己的實驗裝置。
解釋:某些實驗探究,必須設計合理的實驗裝置,實驗才能取得較理想的實驗效果;否則,就容易因某些實驗裝置的設置不合理,導致實驗結(jié)果出現(xiàn)較大誤差。因此,制作科學、合理的實驗裝置是保證科學探究活動能有效開展的重要保證。
生物學教學實踐證明,構(gòu)建生物學物理模型有助于學生系統(tǒng)地學習和理解新知識,減少無效、低效活動,有助于提高課堂教學的質(zhì)量和效率,引發(fā)學生課堂學習的原動力,有助于提高學生的生物科學素養(yǎng)。教師在教學過程中應該注重模型方法的引導與運用,也應注重物理建模的過程性評價與終結(jié)性評價。在生物課堂中教師更應堅持讓學生自己唱主角,引導學生提出問題、分析問題,通過各種途徑尋求答案,在解決建模問題的思路和科學方法上加強點撥和引導;學生能夠主動地去思考探索,順著科學的思路和方法去感知體驗、思索、提升,從而形成建構(gòu)模型方法的能力,在潛移默化中領悟生物科學的真諦。