物理模型建构高中生物论文

摘要：通过设计和制作高中生物系列物理模型，按模块组合成3个高中生物物理模型盒，能系统、形象、动态演绎抽象、微观的生物学知识；在生物课堂教学中使用物理模型来建构生物学知识，能有效让学生理解和掌握生物学知识，同时培养学生生物学素养的能力，同时提高生物课堂效率。下面是小编精心推荐的《物理模型建构高中生物论文(精选3篇)》，仅供参考，大家一起来看看吧。

物理模型建构高中生物论文 篇1：

高中生物物理模型建构活动的“图纸”

摘 要：模型设计是高中生物物理模型建构的关键步骤，设计过程能很好地体现生物的核心素养，以小组为单位讨论物理模型建构的总体设想，进一步设计构成原件、连接和组装或者动态过程的设计图，最后制作模型，设计过程有合作和探究，重在科学思维的训练，提高对生物学概念的生成理解，制作过程侧重动手实践、提高技能和培养社会责任感，是抽象思维在实践中的具体化，物理模型建构活动是思维和行为的统一。

关键词：物理模型建构;设计方案;内容

物理模型建构活动是有目的、有步骤地在教师指导下的学生自主建构活动，尤其能体现学生主动性和主体地位，普通高中教科书生物学在课外制作栏目安排了“利用废弃物品制作生物膜模型”，在探究实践栏目安排了“尝试制作真核细胞的三维结构模型”“建立减数分裂中染色体变化的模型”和“制作DNA双螺旋结构模型”物理模型的建构活动，通过建构活动发展学生的模型和建模思维，深刻理解生物学的相关概念，提高动手实践的技能，模型的教育意义需要通过“建构”来实现，模型方法的精髓体现在建立模型的探索和发现中。但是在教学实践中，对于物理模型建构活动的实施缺乏设计，变成了手工制作和游戏，难以达到教学目的，有的直接以“知识点”的形式講解和演示给学生，与生物学核心素养的理念相去甚远，笔者通过让学生先设计物理模型的“图纸”，然后按图纸进行物理模型的制作，取得了良好的效果。

一、物理模型设计方案的内容

物理模型建构活动的第一步就是模型设计，模型设计是对原型的相关知识进行加工、整理、设计和构思而做出的设计方案，是要把学生现有的知识经验作为新知识的生长点，引导学生从原有的知识经验中“生长”出新的知识经验，物理模型设计方案是引导学习小组完成模型设计的路线，以教师为主导完成框架设计，由学生通过小组讨论、填写和绘制，下面以制作DNA双螺旋结构模型为例介绍物理模型设计方案的组成。

制作DNA双螺旋结构模型的设计方案

1.模型建构的总体设想

基于对DNA原型的知识学习和生活经验，通过学习小组的讨论交流，大致确定制作DNA双螺旋结构模

型的材料和方法，最终呈现的是DNA的平面结构还是立体结构，是仅仅简化概括双螺旋的特征，还是精细到碱基之间的氢键和磷酸与脱氧核糖之间的磷酸二酯键，选用的材料是否容易获得，是否经济环保，小组内可以充分讨论，不同的观点相互碰撞、相互启发，最终确定本小组的总体方案，形成文字填在表格内。例1：用两条平行的铁丝作为支架，用不同形状的塑料片或者不同形状的卡纸代表脱氧核糖、磷酸和碱基，再用铁丝固定在支架上，制作平面的DNA结构模型。例2：用铁丝弯成螺旋平行的DNA骨架，用一定形状的泡沫模拟碱基，放到DNA骨架内，制作DNA立体模型。例3：取一张大硬纸作为背景支架，分别用不同颜色、不同形状的卡纸代表磷酸、脱氧核糖和碱基，在硬纸上摆出DNA的形状并粘到硬纸上，用不同颜色的笔连线代表不同的化学键。书面的准确表达是对学生更高的要求，应该给学生更多的机会去训练。

2.基本原件的设计

基本原件是制作物理模型的“小零件”，在模型建构时，不仅要知道这些基本原件是什么、怎么做，更重要的是清楚为什么，如图中的脱氧核糖，在知识一栏填写脱氧核糖是单糖，有五个碳原子、分子式等，材料对应总体设计，填写卡纸、统一为红色、数量为20个，设计图可以由学生用铅笔绘出五边形，在具体制作中，并不是每一个小组设计的基本原件都相同，有的就可以把磷酸和脱氧核糖交替相接的DNA基本骨架直接用弯曲平行的铁丝代替，有的三种基本原件不够用，可能还要增加，在填写设计表时可以说明或者备注。

3.连接与组装设计

物理模型建构的难点基本原件的连接和组装，有的连接没有意义，仅是起固定作用，有的连接代表了一定的意义，要清楚背后的知识，在制作DNA双螺旋结构模型中磷酸-脱氧核糖、脱氧核糖-碱基、碱基-另一条脱氧核苷酸链的碱基都是通过化学键作用连接的，这些化学键的相关知识有哪些，在制作时用什么材料模拟这些化学键，在脱氧核糖的哪个位置与磷酸和碱基连接，连接后是什么形状，生物分子或者结构之所以有一定的空间结构，都是有原因的，在利用废弃物品制作生物膜模型，为什么磷脂分子的头部朝外，尾部相对，蛋白质分子-磷脂分子怎么连接，在建立减数分裂中染色体变化的模型中，分裂后期的染色体为什么成V状等，最后的设计平面图或者立体图让学生绘制是有难度的，特别是立体图，在具体模型制作中可以调整。

在不同的物理模型构建中设计方案的组成不同，同一物理模型，设计方案的组成也可以不同，有的可以增加动态过程设计，比如建立减数分裂中染色体变化的模型，有的可以去掉立体图的绘制，有的可以增加备注栏，增加学生的发挥空间，具体情况以学生情况和教师的教学目的而定，设计方案无论怎么改变，形式可以多样，但必须得有，没有设计方案的模型建构不仅不能落实核心素养，还很容易让物理模型建构活动变成搭积木的游戏。

二、物理模型设计方案的应用

1.模型建构的“图纸”

物理模型的设计方案是设计者意图和设计结果的表达，是制作物理模型的依据，是设计和制作之间的桥梁，能有效减少材料和人工的浪费，避免制作过程中的盲目性，便于精细化制作，按照设计方案中定好的材料、数量、颜色和设计图做基本原件，再把这些基本原件依据设计方案中的连接方式进行拼接组装，一切按图行

事，水到渠成，好的模型设计方案应该是让其他小组或者其他班级的学生能够看懂，并且按照设计方案制作出对应的物理模型，设计方案是物理模型制作的“图纸”，是物理模型建构活动的关键。

2.模型评价的依据

评价是物理模型建构活动的重要环节，以往只能评价结果，从材料的环保性、外观的美观性、建构的科学性等去评价，忽略了建构过程的评价，物理模型的设计方案是一个非常好的过程评价对象，可评价的内容包括知识是否有错误、语言表达是否准确流畅、设计是否严密完整可行、绘图有无错误、材料选择是否恰当、数量比例是否合适等，这些内容可以判断学生对生物学概念的理解水平，也能体现学生探究和思维的过程，物理模型建构活动的设计方案完成后就应对其及时评价、反馈和完善，然后再进行物理模型的制作。

3.学习交流的载体

可以对物理模型设计方案单独评价，在班内小组之间或者班级之间有效地开展互评，选出优秀作品进行展览和巡讲，让学生在互评与交流中体验和感受，以评促学、以展促学，在学习交流的过程中，基于学生自己经验事实和推理对优秀设计方案提出质疑和批判，进行检验和求证，提出建议，培养学生的批判性思维品质。

三、物理模型设计方案的误区

在物理模型建构活动中，很容易把全部精力放在物理模型制作上，以具体化的物理模型为唯一目的，忽视或者弱化了模型构建过程中的思维和设计过程，有些教师认识到了模型设计的重要性，也容易出现以下几个问题：第一，没有具体的设计方案，仅仅是停留在教师的口头强调;第二，由一位学生完成设计方案，不注重小组合作交流;第三，设计方案完成后，没有评价，没有后续的模型制作;第四，过分依赖设计方案，在物理模型制作过程中出现的问题不能能动地解决并反思设计方案的不足。

参考文献：

[1]谭永平.高中生物学新课程中的模型、模型方法及模型建构[J].生物学教学，2009，34（1）：10-12.

[2]陶丽萍.中学生物教学物理模型设计[D].山东师范大学，2013.

注：本文系2019年度河南省基础教育教学研究项目

《高中生物模型建构活动的实践研究》（JCJYC19080911）研究成果。

编辑 温雪莲

作者：张富生

物理模型建构高中生物论文 篇2：

基于核心素养的高中生物物理模型盒的设计制作与思考

摘 要：通过设计和制作高中生物系列物理模型，按模块组合成3个高中生物物理模型盒，能系统、形象、动态演绎抽象、微观的生物学知识；在生物课堂教学中使用物理模型来建构生物学知识，能有效让学生理解和掌握生物学知识，同时培养学生生物学素养的能力，同时提高生物课堂效率。

关键词：核心素养；高中生物教学；物理模型；物理模型建构；科教制作

一、 物理模型的使用及现况

现有物理模型大部分为比较大型模型，无法提高学生在学习活动中的参与度，如：细胞器结构模型，DNA分子双螺旋结构模型等。物理模型建构是高中生物课堂中培养学生思维能力、想象能力、动手能力及创新能力的重要途径，也是高中生物学科知识的重点，因此，笔者设计和制作适合学生使用的物理模型，也是新课改能力要求。

二、 高中生物学物理模型盒的设计制作及应用

（一） 高中生物学知识点归纳

经查找资料，笔者确定将以下知识表1，进行物理模型盒的设计和制作。

（二） 高中生物学物理模型设计制作

经反复的实践对比和思考，笔者选择使用软泡沫塑料、20号树脂拉链、塑料盒、毛线、中药丸盒等容易得到、价格低廉、便于制作的材料。设计制作成以下模型表2。

（三） 高中生物物理模型盒的组成和使用

在生物课堂教学中，依据教学需要，将相关物理模型分发给学生，并对物理模型的设计进行讲解和说明，然后让学生使用物理模型，对照课本知识对生物学知识进行建构，同时对学生建构的模型及时展示和评价。如光合作用过程图解，物理模型有ADP、酶、H2O、CO2、NADPH、C5、C3、（CH2O）、符号及叶绿体结构等元素，依据教材P103完成光合作用过程图解，让学生体会光合作用场所、过程、物质变化、能量变化等。

三、 高中生物物理模型盒应用的思考

（一） 系统完善的高中生物物理模型

笔者设计制作的物理模型盒包含高中生物学大部分重难点知识。物理模型盒包含高中生物必修1、必修2、必修3及选修3等模块内容，能完成40多个知识的模型建构。

（二） 能演绎动态过程和能反复使用

笔者设计制作的物理模型能演绎DNA边解旋和半保留复制过程，遗传信息转录过程等生物学知识的动态过程。增强学生学习的主动性，提高学生学习生物学的兴趣。

与纸质材料和橡皮泥建构高中生物模型相比，本物理模型主要使用軟泡沫塑料、20号树脂拉链和中药丸盒为材料，不易破裂变形，能反复组装和拆卸使用。

（三） 模型形象生动

根据生物学知识，以相应的实物大小的比例、形状来设计制作物理模型，能形象地揭示生物学知识；笔者使用软泡沫塑料制作成相应的形状，20号树脂拉链设计制作成脱氧核苷酸链或核糖核苷酸链，拉链头设计制作成各种酶，中药丸盒充当各种细胞等，体现出实物形态结构、本质和特性。

（四） 培养学生创新能力和科学素养能力

在学习生物学知识中通过物理模型建构来，培养学生获取生物学知识、理解掌握生物学知识、分析问题和解决问题的能力，有助于培养学生创新能力和科学素养能力。

在教学过程中，笔者希望从模型设计制作、应用来构建生物课堂，培养学生创新能力和科学素养能力。是一种系统完善、形象生动、能演绎动态生物学生理过程、能反复使用的物理模型盒。在生物学课堂教学中合理应用物理模型盒，提高学生的科学素质，学科素养与创新精神，实践能力等。

参考文献：

[1]李景林.高中生物模型建构活动分析：以人教版高中生物教材为例[J].教育研究与评论：中学教育学习，2010（12）.

[2]杨丽萍.浅谈生物教具在课堂学习中的应用[J].学周刊A版，2010（7）.

[3]纪灵芝.高中生物模型建构学习的实践研究[J].学周刊C版，2014（3）.

作者简介：杨仁勇，福建省南平市，福建省光泽第一中学。

作者：杨仁勇

物理模型建构高中生物论文 篇3：

高中生物物理模型构建的评价

摘 要：解读高中生物新课标下关于生物物理模型的含义和构建，并且结合自身教学经验探讨在高中生物教学中物理模型构建的评价和相关功效。

关键词: 生物物理模型评价

高中生物新课标明确提出,要求高中生具有对一些生物学问题进行初步探究的能力，包括运用观察、实验与调查、假说演绎、建立模型与系统分析等科学研究方法。建立模型是高中生物新课标探究教学中一个难点,也是高中生物新课程的一个重要内容。

1．生物模型的种类和含义

生物模型主要包括物理模型、数学模型和概念模型。人教版新教材中所说的三种模型的含义如下：物理模型是指以实物或图画形式直观地表达认识对象特征的模型，物理模型既包括静态的结构模型，如真核细胞的三维结构模型、细胞膜的流动镶嵌模型等；又包括动态的过程模型，如教材中学生动手构建的减数分裂中染色体变化的模型、血糖调节的模型等；概念模型是指以文字表述来抽象概括出事物本质特征的模型，如对真核细胞结构共同特征的文字描述、光合作用过程中物质和能量的变化的解释、达尔文的自然选择学说的解释模型等；数学模型是指用来描述一个系统或它的性质的数学形式，如“J”型种群增长的数学模型Nt=N0λt、基因分离与自由组合定律，有丝分裂中DNA含量变化曲线等。

2．高中生物物理模型的构建

在高中生物学可以借鉴物理学中的研究方法来研究和学习生物知识，如在高中生物课程中经常使用的物理模型有实物模型如生物体结构的模式标本，模拟模型如细胞结构模型、各种组织器官的立体结构模型等。物理模型是物质模型在思维中的引伸，如DNA分子双螺旋结构、生物膜液态镶嵌模型，呼吸作用过程图解、光合作用过程图解等过模型，食物链和食物网等系统理想模型。物理模型构建的过程是思维和行为相统一的过程，通过构建生物物理模型推知客体的某种性能和规律，借助构建的模型来获取、拓展和深化对客体的认识和感悟，是科学研究中常用的方法。高中生物教学过程中有很多生物物理模型的构建实例，其中DNA双螺旋结构模型的发现过程就是一个十分典型的例子。

高中生物物理模型的构建一般都在背景知识清晰的情况下进行的，构建背景不同，模型构建的过程也不同。Watson和Crick建立DNA双螺旋结构模型的目的是揭示DNA分子结构。该结构模型的构建是建立在其它科学家研究成果的基础上：①Chargaff定律，即碱基A的数量=碱基T的数量，碱基G的数量=碱基C的数量；②Levene提出DNA的化学成分和基本结构，即DNA有含氮碱基、五碳脱氧核糖和磷酸基团组成的核苷酸所构成；③Pauling对DNA结构的预测；④X射线衍射法得到的DNA衍射结构。依据以上事实，Watson和Crick采用模型方法，试探着揭示DNA分子的结构，并且在模型构建的过程中还始终联系着分子的功能和作用。结合前人研究成果，经过紧张而富有创造性的工作，他们终于成功构建了DNA分子双螺旋结构模型。而高中生物课中“制作DNA双螺旋结构模型”的构建活动，主要目的并不像Watson和Crick刚发现DNA双螺旋结构模型那样揭示DNA分子的结构，而是通过制作物理模型来再现难以观察到的分子结构，一方面锻炼了学生的动手能力，体验构建物理模型的思维过程，领悟构建模型的思维方式和方法，另一方面也加强了学生对DNA分子结构的认识和理解。

3．高中生物物理模型评价

模型的评价是模型构建的必要环节，也是教师对学生构建的模型的评定，结合几年的高中生物教学经验，笔者认为一个有效的高中生物物理模型应该包含以下几点：

3.1在构建生物物理模型中领悟建模的一般方法

一个好的生物物理模型不能仅包含对知识内容的传递，而且应该自始至终包含对建模思维的培养和建模方法的探索。其实，“授之以鱼不如授之以渔”，学生只能自己真正掌握了建构生物物理模型的方法，才能真正体会生物物理模型的内涵、实质、功能、构建思路和构建策略。首先我们应该清楚知道生物物理模型的相关背景知识，然后针对客体做出模型假设，构建生物物理模型，最后根据实际情况对模型进行检验和分析，甚至总结和完善构建的生物物理模型。综上所述，高中生物物理模型的建立过程就是一个科学探究的过程。科学思维的培养和建立是提高学生认知模式的关键，也是学生获得认知水平的飞跃的必经之路。所以，我们评价高中生物物理模型的标准之一就是在构建生物物理模型中领悟建模的一般方法。

3.2在构建高中生物物理模型中掌握相关生物知识

构建模型的过程以及在构建过程中领悟建模的一般方法我们都需要相关生物知识作为背景和载体，生物知识能否在构建模型中得以掌握是模型构建成功与否的又一标准。以DNA分子双螺旋结构模型的构建为例，一些知识像DNA、脱氧核苷酸、磷酸、脱氧核糖、含氮碱基都是之前刚刚学过的生物知识，而DNA的双螺旋结构、碱基互补配对原则、DNA的基本骨架则是本节课的重要知识概念。学生通过自己动手，构建DNA分子双螺旋结构模型生物物理模型，能有效地掌握相关的生物知识概念。在生物物理模型构建的过程中，体现学生对知识的理解和掌握。

3.3在构建高中生物物理模型中提高解题能力

通过对模型构建一般方法的领悟和对生物相关知识的掌握，学生各方面的能力应该有一个快速提高，最直接的体现就是学生在解答生物试题能力方面的提升。目前，由于生物物理模型能够体现高中生物的重点内容和知识主线，很多生物试题包括各地高考试题都体现出生物模型的影子。一般而言，命题主要是命题者根据自己头脑中选择的一个理想化的生物学模型，再结合某些生物学事实，给出已知条件，提出需要得出的结论。解题的过程就是还原生物模型的过程，学生若能正确建立生物模型，就能极大地提高解题效率。所以我们在构建生物物理模型的过程中一定体现这方面的训练。

总之，在高中生物教学中教师应引导学生沿着科学的思路和方法去感知、去思索，从中领悟和形成运用模型构建方法解决实际问题的能力，在不知不觉中掌握生物物理模型构建的实质、方法、策略和评价体系，领略生物世界的奥妙。

参考文献：

1.赵占良, 人教版高中生物课标教材中的科学方法体系,中学生物教学，2007, 3

2.余自强，生物学教学中的模型和模型方法，生物学教学，2004, 4

3.杨佩娟，生物数学模型的建构与教育价值.生物学教学，2006, 9

4.刑红军，论科学教育中都模型方法教育，教学研究，1997, 7, 53-54

5.于梅，在新课标实施中切实加强模型方法的教育，中学生物教学，2007, 3

6.赵锡鑫，张国柱，中学生物学教学法.北京:高等教育出版社，1982

7.汪忠等，高中生物课程标准(实验)解读，江苏教育出版社，2004

作者：侯晓哲