新课程标准下模型建构在生物教学中的作用与意义

第一篇：新课程标准下模型建构在生物教学中的作用与意义

新课程标准下模型建构在生物教学中的作用与意义

刘淑平

（甘肃省庄浪县紫荆中学，甘肃 744600）

【摘 要】：高中生物这一理科课程具有很大的抽象性，需要借助模型帮助学生学习，以解决学生对生物知识的抽象问题，并且扩展他们的思维，帮助其对知识的理解和掌握。本文主要介绍了生物教学中模型构建的含义及其建构方法等，重点阐述了模型构建在高中生物教学中的作用和意义。【关键词】：模型构建 生物教学 作用与意义

高中生物课程标准指出：“提高每个高中学生的生物科学素养是本课程标准实施中的核心任务。”，并且在新教材中也特别列出了一个好方法，即“模型建构”。模型建构是《课程标准》倡导探究性学习，我们在高中生物教学中引入模型建构教学，不但教给学生一种认识和研究生命现象的新方法，也给我们的教学增加一种教学方式。模型建构教学活动，不仅有利于学生认知图式的发展，形成系统的科学认知观，而且促进学生的科学探究能力、创新能力，有利于培养学生的生物科学素养。

1、模型构建的定义及类型

必修1教材对模型的定义是：“模型是人们为了某种特定目的而对认识对象所做的一种简化的描述，这种描述可以是定性的，也可以是定量的；有的借助于具体的实物或其他形象化的手段，有的则通过抽象的形式来表达”。模型分三类：物理模型、概念模型、数学模型。物理模型如真核生物的三维结构模型、细胞膜的流动镶嵌模型、DNA分子双螺旋结构模型；概念模型如血糖平衡调节的模型、达尔文的自然选择学说的解释模型等；数学模型如“J”型种群增长的数学模型N t=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、模型构建在生物教学中的应用

由于模型建构在生物新课程教学的运用中的重要性，为更好的把模型构建与生物新课程教学相结合，提倡应将模型建构与生物学常规教学有机融合，模型建构的前提应遵循以客观事实为依据，删繁就简，去伪存真的原则。在建构物理模型前需要通过观察、统计、实验、查阅研究史料等方法掌握模型对象的特征，寻找合适的模型展示方式，选择恰当的模型建构材料。在建构过程中，遵循先大后小、先简后繁的原则，由表及里、先框架后细节进行逐步建构。初步建构完模型后，还需要进一步审查模型的科学性和美观性，并在此基础上进行进一步修改完善，从而力求客观真实反映认识对象的特征。如DNA分子的结构模型、蛋白质结构模型、细胞膜结构模型、真核细胞三维结构模型等。同时，在模型构建过程中应注意以下几点：一是注重模型构建典型案例的选择。由于高中生物新课程教材中关于模型构建的内容的内容比较多（尤其是概念模型），鉴于课时的限制，要选择比较典型的内容给学生在课堂操作，其他一些内容布置给学生课后操作，某一段内容比较多时，还可以分成不同的组别进行操作，然后安排同学演示交流。二是提高模型构建的可操作性。无论要制作什么模型，首先要了解这个模型的基本特征，组成单位或基本元素，连接方式，需要条件等（含知识储备）。这些条件是一定要在课堂建构之前充分准备好的，否则将无法完成模型构建。只有对所要构建的模型有充分了解的基础上才能正确构建出模型，保证模型构建的科学性和准确性。三是充分发挥学生的主体作用。模型构建是为教学服务的，服务的主体是学生，所以模型构建要尽可能放手让他们自己去操作，从而让他们的能力得到锻炼和提高。

3、模型建构在生物教学中的作用与意义

模型方法在科学研究中具有重要作用，它在中学生物学课程中也有着重要的教育意义。科学模型是对所研究问题(原型)的简化、优化和理想化，是对已有的经验、知识进行去伪存真、去粗取精后建立起来的。因此，模型本身体现为对客体的已有认识的总结，是科学认识的一种阶段性成果。同时，模型又要代替原型成为研究对象，又加进了人们的新的猜测和假设，含有新的概念和思想。因此，科学模型，又是进一步研究客体的新起点。

3.1 模型建构教学能够促进学生认知水平的发展

认知心理学认为，人的知识经验既包括概念系统，又包括表象。前者有概念、原理、规律、理论，后者的成分包含观念和印象。当代不少学者都主张把表象看做一种符号要素，与语言等其他符号要素一样具有抽象、概括、组合和再组合的功能，因而能构成思维的操作。在生物科学学习中，模型提供观念和印象，不仅是学生进一步获取系统知识的条件，而且是学生认知结构的组成部分。例如，对于概念的学习，模型建构是很直接很有效的教学途径之一。在学习“同源染色体”的概念时，让学生参照教材上的精子形成图解，用不同颜色的橡皮泥制作一对同源染色体，在制作的过程和运用“同源染色体”模型模拟“精子的形成过程"中，学生通过对模型的自主评价，就会发现同源染色体的特征：长短相同(形态结构相同)、颜色不同(代表来源不同)、在减数第一次分裂前期配对(联会)，并且能够形成四分体，然后分裂到不同的生殖细胞中去。可见，用直观化的染色体加强了感性认识，使知识概念经验化，直观化，学生的认知水平逐步从具体向抽象过渡，在认知冲突中获得认知水平的跃进。

3.2 模型建构教学有助于培养学生的创造性思维能力

模型的建它过程就是一个科学探究过程。这需要学生自己确定对象，设置已知和未知，运用科学规律，选择研究方法，检验模型与实际是否一致。从这个层面看，构建模型的目的就不只是停留在模型本身的结构和性质的探索上，而是上升到科学能力发展的高度，这对学生探究能力和创新能力的培养是很有好处的。著名的沃森和克里克与DNA双螺旋结构模型的故事就完全证明了科学的模型建构是需要大胆的想象力和创造力的。当时其他科学家已经发现了大量的事实：DNA分子由含有4种碱基的脱氧核苷酸构成的长链，而且A的量总是等于T的量，G的量总是等于C的量；X射线衍射法推算出该分子呈螺旋状，而且否定了该分子是单链或4链的可能。根据这些事实，沃森和克里克采用模型方法，试探着揭示DNA分子的结构。他们在构建模型的过程中，始终用这些科学事实来检验该模型。如：DNA分子能够自催化(自我复制)和异催化(能作为模板合成其他分子)。又如：他们构造出的右手性的双螺旋结构中碱基排列方式使得分子能量处于最低状态，并且与DNA结晶的X射线衍射图相符。经过紧张而又充满创造性的工作，他们终于成功构建了完全符合已知科学事实的DNA分子结构模型。显然，建立DNA双螺旋结构模型的过程，既有对已知事实的归纳、抽象、简化、舍去非本质属性的过程，也有对头脑中所构想的模型形象化、具体化的过程。

3.3 模型建构教学有助于提高学生的科学探究能力

模型的建立要根据研究的任务、目的抽象出被研究对象的本质特征，舍去许多次要的细节和非本质的属性，把要研究的现象、问题从纷繁复杂的交错关系中明确、清晰地显示出来，使问题得以简化和明确化，并制订出解决问题的程序，从而充分地发挥思维的能动作用，达到认识原型的目的。因此，模型的建立过程就是一个科学研究过程。在这一研究过程中，需要学生自己确定对象，设置已知与未知，运用科学规律，选择研究方法，检验模型是否与实际一致。从这个层面看，构建模型的目的就不只是停留在模型本身的结构与性质的探索上，而是上升到科学能力的发展的高度，这对学生研究能力的培养是很有好处的。3.4、模型建构教学有助于学生提高解决实际问题的能力

生命科学与人类生活、生产联系密切，这类实际问题可以让学生通过建立模型来理解。由于模型和模型方法在现代生命科学中起着越来越大的作用，是现代高中学生必须了解和应用的重要的科学方法，另一方面，这种科学方法的学习和应用，不仅有利于学生形成系统的科学认知观，同时还强化了与其他学科，如数学、物理、化学等学科的内在联系。因此模型教学有助于培养学生解决实际问题的能力。

总之，中学生物学的教学应努力将模型构建及模型方法应用于课堂教学之中，以提高学生的科学素养和科学探究能力。构建生物学模型有助于学生系统地、完整地学习和理解新知识，同时有助于学生运用生物学模型去解决生物学问题。因此，生物学课堂教学中应突出生物学科的特色，课堂中多出示模型来解释生物学事实，多运用模型方法解决有关生物学问题，从而提高课堂效益，发展学生思维，提高学生能力。【参考文献】：

［1］孙小礼．科学方法中的十大关系【M】．北京：学术出版社：214 ［2］普通高中新课程标准实验教科书（必修一、二、三），人民教育出版社；

［3］孙小礼．科学方法中的十大关系【M】北京：学术出版社：2004 ［4］张富国，卢庆生．高中生物学模拟实验【J】．生物学教学，2000．7：22—24 ［5］杨佩娟．生物数学模型的建构与教育价值【J】．生物学教学，2006．9：12—14 ［6］陶忠华．生物学模型教学探析【J】．生物学教学，2006．8：17—19

第二篇：在物理教学中建构物理模型

类别：教学设计 题目：在物理教学中建构物理模型

学校：溧阳市平桥初级中学 姓名：谭成峰 电话：*** 在物理教学中建构物理模型

摘要：中学物理教材中有许多物理知识比较抽象，学生往往不易理解和接受，并会因此而失去学习的信心。但如果借助“物理建模思想构建”教学，采用模型构建思想的方法，突出物理情景问题的主要部分，疏通思路，帮助学生建立起清晰的物理情景，使物理问题简单化，这样不仅起到增强学生学习的自信心的作用，同时还潜意识地培养了学生的创造性的能力，提高教学质量。关键词：建构 物理模型 理想化

根据新课程标准要求，中学物理要体现“从生活走进物理，从物理走向生活”的新理念。所以在教学中能否将实际问题与头脑中已有物理模型建立联系，将实际问题转换为物理问题是关键。物理模型在实际问题与物理问题间起到了桥梁的作用，本文将从物理模型的概念、重要作用，以及教学中如何指导学生建构物理模型等方面谈下自己的看法。

一、认识物理教学中的物理模型法

物理学是一门研究物质最普遍、最基本的运动形式的自然科学。而所有的自然现象都不是孤立的。这种事物之间复杂的相互联系，一方面反映了必然联系的规律性，同时又存在着许多偶然性，使我们的研究产生了复杂性。因此，许多比较复杂的问题需要我们引入能够描述其要点的辅助量或建立理想化模型，帮助研究与解决问题，这就是模型法。建构理想化模型是物理学研究中常用的方法。

物理模型是理论知识的一种初级形式，就是将我们研究的物理对象或物理过程、情境通过抽象、理想化、简化、和类比等方法，进行“去次取主”、“化繁为简”的处理，把反应研究对象的本质特征抽象出来，构成一个概念或实物的体系，就形成物理模型。物理模型既源于实践,而又高于实践，在我们的生活、生产、科技领域中带有普遍的共性特征，具有一定的抽象概括性。物理模型的构建是一种重要的 科学思维方法，通过对物理现象或过程，从而寻找出反映物理现象或物理过程的内在本质及内在规律达到认识问题的目的。

二、物理模型在初中物理教学中的作用

在物理学习中，有的学生经常拿到物理题目无从下手，造成这种情况的原因是多方面的，但其中一个重要原因，就是这部分学生基础不牢，没有掌握好一些基本的物理模型。物理是一门培养思维的学科，它特别强调一个“悟”字，思考的越多，感悟的越多，属于自己的东西也就越多。因此，我们在平时解题中千万不能贪多求快，要能概括出题目所属的物理模型，这样做不仅能达到举一反三的目的，久而久之，物理建摸的本领也会得到很大的提升。而一旦具有了自主建模的本领很多看似复杂的题目就会迎刃而解。因此，在物理学习中建立合理的模型会给我们的学习带来事半功倍的效果。

例如：有些物理问题、现象或过程非常抽象，难以理解，运用模型思维建立起模型，将使问题变得直观形象。如在研究光现象时，用光线形象表示光的传播路径：即沿光的传播路线画一条直线，并在直线上画上箭头表示光的传播方向。而实际上我们在观察太阳、电灯„„光源所发出的光时，是看不见带箭头的直线的。引入“光线”这一模型，只是为了研究光现象方便，如果不用光路图就很难学习光现象的知识。同样，用力的示意图表示力的三要素。物体间力的作用是看不见，摸不着的，为了更好地研究物体受力，并发现其中的规律，我们用一根带箭头的线段来表示力。研究肉眼观察不到的原子结构时，建立原子核式结构模型。在研究磁场时用磁感线描述磁场等等。这些模型的建立，使很多物理现象变得很直观，更易于我们接受。

同样，在物理教学中，很多问题也是很复杂的，很难研究的。如能将其转化成物理模型将使问题变得简单化。如：对物体进行受力分析时，可以不考虑物体的形状和大小，可以把物体看成一个质点，物体受到的力都作用在一点上。同样，生活中很少有一个物体真正的做匀速直线运动，在我们研究运动问题的时候，在某种条件下，我们就可以认为物体做的是匀速直线运动。

三、如何在中学物理教学中构建及应用物理模型 纵观物理学发展史，许多重大的发现与结论，都是由于科学家们经过大胆的猜想构思，创建出科学的理想化的物理模型，并通过实验检验或实践验证，模型与事实基础很好吻合前提下获得的。如： 伽里略让小球从弯曲的斜槽上自由下落，当斜槽充分光滑时，小球可沿另端斜槽上升到初始高度，如果另端斜槽末端越接近水平，小球为达到初始高度,将运动很远。如果末端完全水平，小球将一直运动下去，永不停止。正因为伽里略构建了光滑这一理想化的模型，才有惯性定律的重大发现。

同样，在我们日常的教学过程中发现，有心的同学熟练掌握了这些物理模型，就可将一些看似复杂的物理情景化解为简单模型的组合，灵活简便地解出难题，可谓熟能生巧。而没留心的同学只会根据最基本的概念规律去推证，结果费时费力，即使得出了结果，心中对那些物理情景仍不是很清楚，不能留下深刻的印象，更谈不上触类旁通，温故知新。所以在日常教学中，要指导学生会运用物理模型分析和解答实际的物理问题，在解决问题中培养与训练学生的物理模型，其基本步骤为：

（1）通过审题，摄取题目有效信息.如：物理现象、物理事实、物理情景、物理状态、物理过程等.（2）在寻找与已有信息（某种知识、方法、模型）的相似、相近或联系，通过类比联想或抽象概括，或逻辑推理等，建立起新的物理模型，将新情景问题“难题”转化为常规命题.（3）选择相关的物理规律求解.我们平常碰到的一些物理习题，就是依据一定的物理规律、物理模型精心构思设计而成的。只要找到事物间的联系，就可迅速找到解决问题的途径。

例题：（2009年荆州市中考试题）电路中有一个滑动变阻器，现测得其两端电压为9V，移动滑片后，测得其两端电压变化了6V，如果通过滑动变阻器的电流变化了1.5A，则()A．移动滑片前滑动变阻器接人电路的阻值是4Ω B．移动滑片后滑动变阻器接人电路的阻值是4Ω C．移动滑片后滑动变阻器两端的电压一定为3V D．移动滑片后滑动变阻器两端的电压可能为15V 分析：本题没有给出电路图，电路中的元件和连接方式都不清楚，不知从何下手，下面我们就从模型建构的角度入手：

建构模型的指导思想——为了解释一些物理现象，我们需要提出种种假说或假设。我们在解释本题电压电流变化时，不妨也提出一些假设，通过分析、推理去判断假设是否正确，这也是我们通常所讲的假设法。

本题模型建构的详细过程：

1定性。即确定电路各元件及其连接关系。电路中一般有电源，导线和开关，由题目知道该电路中还有一个滑动变阻器；移动滑片后，测得滑动变阻器两端电压发生变化，说明该电路中还有一个电阻与其串联（假设是并联，则滑动变阻器两端电压将保持不变）。此时形成电路初步模型如右图1，这个电路的原型是用变阻器控制灯泡亮度的电路图。由此可见，学生分析解答的过程，就是识别和还原，开发和利用原有物理模型的过程。在分析物理问题时，需要有根据的抽象，剔粗取精、去伪存真。

2定量。即运用电路公式和规律确定各物理量的大小。这里有两种移动滑片的情况：

一是向左移动滑片，电阻变小，滑动变阻器两端的电压将减小6V，为3V。通过滑动变阻器的电流增大了1.5A，所以此时电流应大于1.5A，由欧姆定律，移动滑片后滑动变阻器接人电路的阻值R应小于2Ω。可以假设R＝1Ω，由欧姆定律求出I＝3A，进一步可知移动滑片前的电流为1.5A，再结合串联电路中各部分电压之和等于总电压，可以得到下列两个式子，由上两式可以求出R0＝4Ω，U（电源）＝15V。移动滑片前后滑动变阻器两端电压、电阻以及通过的电流大小如图2所示。

二是向右移动滑片，电阻变大，滑动变阻器两端的电压将增大6V，为15V。通过滑动变阻器的电流减小了1.5A，所以此前电流应大于1.5A，由欧姆定律，移动滑片前滑动变阻器接人电路的阻值R应小于6Ω。可以假设R＝3Ω，由欧姆定律求出I＝3A，进一步可知移动滑片后的电流为1.5A，再结合串联电路中各部分电压之和等于总电压，可以得到下列两个式子，由上两式可以求出R0＝4Ω，U（电源）＝21V。移动滑片前后滑动变阻器两端电压、电阻以及通过的电流大小如图3所示。

由上可知，移动滑片前后滑动变阻器接人电路的阻值都不是4Ω，故A、B错；移动滑片后滑动变阻器两端的电压可能为15V，也可能为3V，故选D。

总之，由于客观事物具有多样性，人们不可能一下把它们认识清楚，而采用理想化的客体，即建立正确的物理模型来代替实在的客体，就可以使事物的规律具有比较简单的形式，便于教师引导学生去认识和掌握它们，使学生对物理本质的理解更加细致深入，对解决物理问 题的分析更加清晰明了，所以，物理模型在中学物理教学中有其不可替代的作用和重要的价值。

参考文献：

1、禹双青，物理模型方法学习策略探讨，湖南师范大学：教育，2005年

2、乔际平等著.《物理学科教育学》.北京：首都师范大学出版社，2000.1

3、吕明德：学习建构主义理论 培养学生创新能力 中学物理教学探讨2001/5

4、史献计，物理模型建构的心理过程分析，《物理教师》，2005年第4期

第三篇：新课程标准下生物教学中的环保教学

新课程标准下生物教学中的环保教学策略

南关学校初中部

周玥

田振华

“保护我们的家园——地球”、“爱护地球就是爱护我们人类”、“给我们寻找一个清洁的地球”、“保护环境，人人有责”……这些带有全球性的呼吁和警告性的呐喊，在告诉我们，环保教育已迫在眉睫。是的，自然界是人类唯一的生存空间。在生态环经遭到严重破坏的今天，人类更加清醒的认识到：人类必须与自然界和谐相处才能和谐发展。人类也越来越意识到保护环境的重要性，作为中学生物教师，我们应该在教学中渗透环保教育意识，让每一个学生都了解环境破坏的现状及其危害，主动关心环境保护问题，积极投入到环境保护工作之中。为此，我在教学中主要从以下几个方面来加强环保教育。

一、结合教材内容进行环保教育，培养学生的环保意识

随着新一轮课程改革的深入，新教材的使用为环保教育提供了契机。以苏教版初中教材(七年级)为例。教材第1章第二节 生物与环境的关系、第7章第三节 绿化，我们共同的行动、第13章 第一节 关注生物圈—环境在恶化、第二节

保护生物圈—从自身做起。直接将环保教育作为这些章节的主题。在这些章节中直接介绍了环保的一些初步知识。在教学进程中，只要我们精心准备，认真对待就一定能够取的良好的效果。在教材其他章节虽然没有以环保作为主题，但教师也可把环保教育渗透于课堂教学之中，让学生切身体会到环境问题与自己的生活息息相关。如在第4单元《生物圈中的人》的教学中，可结合有关知识的学习，联系在生活中有人随地大小便，随地吐痰、乱丢杂物、不节约用水、吸烟、不注意饮食卫生、吃野生动物、猎杀野生动物等不良习惯甚至违法的行为，引导学生思考和讨论环境污染对人类生存和发展的影响、人类传染病与环境污染的关系、保持生态平衡的重要性等一系列与环保有关的问题。

二、让学生了解现实生活中严峻的环境状况，激发其保护环境的责任心和使命感。

初中生物学教材中有大量内容涉及到了环境的破坏，例如：我国科尔沁草原因为过度开荒而变成沙漠；长江、黄河中上游因为乱砍滥伐造成严重的水土流失；许多野生动物因为人类的捕杀而灭绝；昆明滇池引入的水葫芦过量生长；垃圾数量不断增多以及噪声污染、光污染等等。在教学过程中，教师可结合不同的教学内容，将这些人类自己做的傻事、酿造的苦果甚至是自己一手酿造的悲剧告诉学生，让他们深切体会到自然界中的资源并不是取之不尽、用之不竭的；让他们认识到人类如果过分注重自身利益，不加节制地从自然界中索取资源必将破坏生态平衡，而人类也最终会遭受自然界的报复。从而激发学生保护环境的责任心和使命感。同时应该提醒学生主动通过报刊或网络关注环保动态，定期了解这方面的信息。这对于学生来讲是很有必要的，可以使他们了解发生在身边的有关环境污染大事，例如因为其中含有超标的大肠杆菌，所以学校附近山丹河的污水不能饮用等情况；同时教师还应该鼓励学生对某些问题形成自己的观点，发表自己的看法，提出自己的建议。这些都有利于环保意识的形成。

三、在课外活动中进行环保教育

课堂教学固然是进行环保教育的重要一环。但课外活动的形式多种多样，丰富多彩，不仅能够提高学生的环保意识而且可以培养其环保技能，所以还应在课外活动中进行环保教育。随着新一轮课程的实施，我们要深化课堂教学改革，并努力创造条件，组织学生参加各种有益的环保实践活动。引导学生从身边事做起，激发他们对周围环境的关注，培养保护环境的责任心和能力。如结合校园绿化设计和“３.１２植树节”，发动学生参与校园绿化设计和植树护花活动；结合“世界水日”、“世界地球日”、“世界环境日”等组织学生开展以“环境保护”为主题的演讲、征文、辩论等活动；发动学生参加“你丢我捡”和清除卫生死角等校内外精神文明创建活动；开展“保护环境随手可做的１００件小事”活动。课外活动的重要特点就是实践性、直观性、以具体事实让学生自己去了解、认识环境被破坏的危害，让学生自己动手开展有益于环保的活动。以达到深入人心的教育效果，比如让学生去参观自然保护区、自然公园，让他们了解到保护森林植被对人类的重要，让学生自己动手修建小型自然生物池塘，营造生物垃圾，将垃圾按化学、金属、生物各自分类处理，以达到立竿见影的教学目的。波利亚说过：“学习知识的最佳途径是由学生自己去发现，因为这种发现理解最深，也最容易掌握其中的规律、性质和联系。”如生物兴趣小组的成员通过“废电池浸出液对小麦种子萌发的影响” “废电池浸出液对小鱼生活的影响”、“废电池浸出液对植物生长的影响”、“模拟酸雨对植物种子萌发的影响”等探究实验，以及对附近江河的污染和烟厂周围的空气污染等进行实地调查分析．学生对看到的现象和得出的结果感到非常震惊，学生看到小鱼在废电池浸出液里苦苦挣扎的情景就仿佛看到在烟尘弥漫的恶劣环境中生存的自己，自然得出环保问题不容忽视的结论。同时指导学生认真讨论，鼓励学生发表自己的见解和撰写环保小论文等．

环境保护是一个极其重大的问题，让中学生们能从当下开始自觉主动地参与到环保工作当中来，这又是另一个极具积极意义的问题。要做到这一点，就需要我们中学生物教师的努力了。以上是本人就如何在生物教学中对学生进行环保教育的问题所进行的一点浅显的探讨，希望能抛砖引玉，引起各位同行对这个问题的关注，探索出更多更好更实用的方法。

第四篇：多媒体教学在生物新课程改革中的作用

多媒体教学在生物新课程改革中的作用

随着生物新课程改革的不断深入，对教师的要求是不断形象化的具体化的让学生理解生物内容，而有些生物体内的复杂生理变化仅靠教师的语言表述，学生很难弄透彻，也使得生物课枯燥无味。多媒体技术把生动逼真的动画图像、清晰的文字注解和优美的声音集于一体，动态、形象、直观地展示了生物结构及各种复杂的生理变化，将学生带进一个声、像、图、文并茂的新天地，达到了常规教学难以达到甚至不能取得的教学效果，大大提高了课堂教学效率！并且由于它具有生动性和直观性，学生对教学内容更加容易接受，教学效果也更加明显。高中生物是一门非常重要的课程，它比其他的课程有更多的概念需要通过图片、音像等多媒体的方式去体现。因此，多媒体技术在这门课程上有更大的发挥空间。

应用多媒体，创设生物学习情境，激发学生学习兴趣

传统生物教学光靠教师的口说模仿以及简单的挂图和模型，很难吸引学生的兴趣，致使课堂气氛枯燥乏味，学生学习成绩低。生物教学是关于一个个活生生的生物，如果将相关教学内容以一个个生动的画面展示出来，必将极大地激发学生学习生物的兴趣。美国心理学家布鲁纳说：“学习最好的刺激是对所学学科的兴趣。”多媒体计算机通过声、像、动画等学生喜闻乐见的形式，以其新颖性、艺术性吸引学生的注意力，为学生创设符合他们心理特点的教学情境，不断地给学生以新的刺激，使学生的大脑始终保持兴奋状态，激发学生强烈的求知欲望，增强学习兴趣。学生的学习兴趣来源于所接受的信息，信息的传递方式符合学生的口味，学生就容易接受，兴趣就浓。教师可以从网上下载视频、图片及文字说明，在适当的时机展示给学生观看，让学生直接在头脑中形成深刻的表象，帮助学生建立起生物知识体系。教师除了自己收集材料，也可以发动学生或者从网上收集，或者利用多媒体设备从实际生活中收集。比如，多数家庭拥有数码相机或摄像机，可以鼓励学生去拍摄相关生物的图片，录制某种生物的生活片段，激发学生参与生物小组活动的兴趣，增加他们环境保护的意识，从知识和品德双方面得到提升。应用多媒体，增大课堂容量，提高课堂教学效率

传统教学，教师单靠一支粉笔、一块黑板和一部教科书向学生传授知识。一边板书，一边口若悬河，常常是累得声嘶力竭，学生仍蔫蔫不懂。即便出示几张挂图或模型，学生仍似懂非懂，学习状态长期低迷。而使用多媒体，强大的图形声像作用于学生的多种感官，让学生睁大眼睛，细心观察，更能帮助学生理解。同时，多媒体缩短了学生理解的时间，可以加快教学进度。多媒体能够打破时间、空间的限制，将各种与上课重点内容相关的视频、图片、文字展现在学生面前。多媒体让学生从各个方面理解课堂知识，提高他们的课堂学习效率。学校在几个教室里配备了多媒体电脑、大屏幕液晶投影，购置了许多与教学有关的VCD光盘，生物科是得益最多的，因为自然、生物是世界共同关心的问题，没有国界的、语言的障碍。就像《动物世界》这个众所周知的节目，笔者把它搬进课堂，讲生物的多样性，可把介绍非洲草原的片段放出来；讲生物的适应性，可以放上一段“地球的南极”，让学生了解南极，理解生物是如何适应自然的，达尔文的“自然选择”为什么会得到大部分人的认同。

应用多媒体，增加演示实验可视性，培养学生的理解和分析能力

生物教学也是一门实验学科，课堂有很多的演示实验，学生通过观察演示实验过程，理解实验现象，分析实验结果，得出实验结论。而限于课堂所处位置，并不是每名学生都能清晰地观察到实验现象，因此妨碍了学生对知识的理解，致使演示实验流于形式，并不能起到 很好的效果。而应用多媒体就能克服这个障碍。教师可以利用多媒体展示台展示实物或演示实验，全体学生就能通过屏幕观察到整个演示实验，观察效果明显增强。教师也可以将演示实验提前做好课件，这样在授课过程中就能够随时调控实验进度，随时向学生提问，帮助学生有目的地观察实验，把握重点知识要领，避免观察的随意性和盲目性。使学生带着问题去观察，去思考，更加提高学生的理解、记忆能力。同时，教师可以将录制好的课件到多个班级进行放映，既减少教师的劳动强度，又减少教学资源的浪费。

就像高二生物“细胞的有丝分裂”一节，笔者在电脑上给学生演示细胞有丝分裂过程中染色体的形态、数目变化过程，使课本上一个个平面图变成一个连续进行的生理过程，然后由学生自己概括出细胞有丝分裂过程中染色体的变化规律，再加以总结。把教学的重点、难点变得容易、有趣。还有在“植物的水分代谢”这一节，笔者也是借助于多媒体电脑，把半透膜两边水分子的运动演示出来，一边是升高了的液面，一边是半透膜两边水分子的运动状况。看完之后，学生自己就可以得出：半透膜两边的水分子都在运动，只是单位时间内从高浓度一边向低浓度一边运动的水分子多，所以漏斗内的液面会上升，这是一个动态的平衡。充分展现多媒体教学的魅力，可以变枯燥的理论分析为真正的理论联系实际，培养了学生的理解和分析能力，使学生分析问题、解决问题的能力得到提高。

应用多媒体，突出重点、突破难点，提高学生学习效率

应用多媒体技术可以解决常规教学中的难题，可以有目的地突出教材的重点知识，突破教材中的难点概念。对于一些较复杂的较难的内容，需要学生想象理解的，可以借助多媒体，也就是有目的、有选择地使用多媒体教学。如细胞的有丝分裂、细胞的减数分裂、基因工程、细胞免疫、体液免疫、光合作用、呼吸作用、噬菌体侵染过程等内容，通过多媒体教学的动感化表现手段和艺术的完美结合，能使学生看得清楚，理解得透彻，效果特别好。因为多媒体课件是集文字、声音、图像、动画、影像于一体的辅助教学软件，它突破了传统的媒体限制，以其随机、灵活的特点，使课堂教学增强了生动性、趣味性和吸引力，对学生而言大大降低了学习的难度，增强了学习的主动性，能较好地激发学生的兴趣，可使学生独立地、创造性地完成学习任务。

应用多媒体，使课堂教学内容化抽象为具体，变静止为运动，化复杂为简单，使学生易于理解

现代计算机技术在图形处理上具有高强的能力，利用这个特有的强大功能，可以变抽象为具体、变静态为动态，将微观过程加以宏观模拟，把宏大场景作微观场面处理，对于瞬间变化过程作定格分析，化枯燥为生动，极大地消除学生的“学习障碍”。在课堂上适当采用多媒体课件，展示一些照片、动画和视频材料，把课本上过于抽象、难以理解的知识很直观地展示给学生，可以让学生视觉、听觉并用，加深对知识的理解和掌握。比如讲授细胞的有丝分裂和减数分裂过程时，用Flash动画等演示就非常适合。多媒体课堂的容量大，可以扩大学生的知识面，使学生获得更大的收获。再例如，在高中生物教学中，染色体一节可以说是非常抽象，如果制作成Flash动画，就能让学生比较清晰地观察到其中的关系，利于学生记忆。

多媒体教学和传统教学在课堂教学中各有千秋，相互间可以形成互补关系。在生物教学中，既要看到传统教学手段的合理性，又应认识到现代教学媒体的优越性，把它们融合起来，相辅相成，共同促进学生的发展。总之，利用多媒体技术辅助课堂教学是信息时代的要求，也是素质教育的要求。只有明确多媒体在行形势下生物课堂教学中的辅助地位，正确运用多媒体技术，才能真正发挥其在课堂教学中的作用，提高课堂的有效性。

第五篇：物理模型在中学物理教学中的作用

密 级

公 开

本科生毕业（学位）论文

浅谈物理模型在中学物理教学中的应用

张俊(2008061204)

指导教师姓名： 刘晓春 职

称： 讲师

单

位： 物理与电子科学系 专 业 名

称： 物理学 论文提交日期：

论文答辩日期：

学位授予单位： 黔南民族师范学院

答辩委员会主席: 论 文 评 阅 人:

****年**月**日

目录

中文摘要···················································································································1 ABSTRACT···········································································································1 0引言·······································································································································1 1 物理模型的概念、分类和特征······························································1

1.1物理模型的概念·····························································································1

1.2物理模型的分类··························································································2 1.3物理模型的特征·························································································2 2物理模型的作用·······························································································3 3物理模型在中学物理教学中的意义····················································4 4结语·····································································································································4 5参考文献···············································································································4

浅谈物理模型在中学物理教学中的作用

张俊

（2008061204）

（黔南民族师范学院2008级（2）班 贵州 都匀 558000）

摘要：为了使人们逐渐掌握和理解物理学的重要和基本规律，物理学中用理想化模型代替实在，复杂的物理研究对象。即所谓的理想物理模型。它是物理学研究方法和逻辑思维的结晶，是研究物理规律的重要基石，也是贯穿于整个中学阶段物理教学内容的重要组成部分

关键字：物理规律；理想物理模型；研究对象；中学物理教学

Showing physical model in high school physics teaching in the

role

Zhang jun(Qiannan Normal College for Nationalities level 2008(2)class student id 2008061204)Abstract: in order to make people gradually grasp of physics and understand the important and the basic rule, physics model with idealistic instead of really, complex physical research object.The so-called ideal physical model.It is physics research methods and the logic of crystallization, is the cornerstone of physical laws, and throughout the middle school physics teaching is an important part of content

Key word: physical laws ideal； physical model； research object； middle school physics teaching

0 引言

物理模型是物理规律和理论赖以建立的基础，在中学物理中，学生所学习的每一条物理原理、定理或定律都与一定的物理模型相联系。解决每个物理问题的过程，都选用物理模型。熟练使用模型方法是学生应该具备的基本物理素质。在中学物理教学中如何引导学生对物理模型及其科学方法的正确有效建立及其思维方法的掌握，直接关系到中午物理教学及学生学习的成败。中学生的感性思维要大于理性思维，由于逻辑思维没有得到充分发展，处于对未知的事物的好奇心，但他们更依赖于视觉得到的东西，而不是用逻辑思维去分析，对于那些陌生而深奥的知识和规律他们心存恐惧[1]，例如物理上的许多未知的物理量、定律和规律。这时候就需要用一些常见的或是容易想象的模型替代。即建立物理模型：舍弃次要因素，抓住主要因素，从而突出客观事物的本质特征。感觉是人脑对直

接作用于感觉器官的客观事物的个别属性，人的认识活动是从感觉开始的，通过感觉不仅能够了解客观事物的各种属性，而且也能够知道身体内部的状况和变化，感觉是意识和心理活动的重要依据，是意识对外部世界的直观反映，也是人脑于外部世界的直接联系，割断了这种联系，大脑就无法反映客观存在，意识也就无从产生，感觉是客观内容和主观形式的统一。[2]这就是物理模型存在的意义 物理模型的概念、分类和特征 1.1物理模型的概念

在物理学研究中，为了便于研究，人们在观察和实验时，会忽略研究对象和物理过程中的次要因素而只抓住主要因素，从而掌握研究对象的基本性质和重要物理规律。在科学研究中，一种重要的方法就是在研究事物时经常忽略事物的次要因素而抓住事物的主要因素，从而得出事物的结果，性质或规律。同样物理学是一门研究物质最普遍，最基本的运动形式的自然科学，而所有的自然现象都不是孤立的。这种事物之间复杂的相互联系，一方面反映了事物联系的的规律性，同时又存在许多偶然性，使我们的研究产生了复杂性。这种把物理研究对象形式化，纯粹化的方法是一种理想化的方法，理想化的研究对象就是物理学中的理想化物理模型。理想化物理模型是学习物理知识的还重要方法和手段，在中学物理知识构架和学习中始终起着非常重要的作用。所谓的物理模型：即建立在分析现象与机理认识基础上的模型。1.2物理模型的分类

物理模型分为三类：物质模型、状态模型、过程模型。（1）物质模型。物质可分为实体物质和场物质。

实体物质模型有力学中的质点、轻质弹簧、弹性小球等；电磁学中的点电荷、平行板电容器、密绕螺线管等；气体性质中的理想气体；光学中的薄透镜、均匀介质等。

场物质模型有如匀强电场、匀强磁场等都是空间场物质的模型。

（2）状态模型。研究流体力学时，流体的稳恒流动（状态）；研究理想气体时，气体的平衡态；研究原子物理时，原子所处的基态和激发态等都属于状态模型。（3）过程模型。在研究质点运动时，如匀速直线运动、匀变速直线运动、匀速圆周运动、平抛运动、简谐运动等；在研究理想气体状态变化时，如等温变化、等压变化、等容变化、绝热变化等；还有一些物理量的均匀变化的过程，如某匀强磁场的磁感应强度均匀减小、均匀增加等；非均匀变化的过程，如汽车突然停止都属于理想的过程模型。

模型是对实际问题的抽象，每一个模型的建立都有一定的条件和使用范围学生在学习和应用模型解决问题时，要弄清模型的使用条件，要根据实际情况加以

运用。比如一列火车的运行，能否看成质点，就要根据质点的概念和要研究的火车运动情况而定，在研究火车过桥所需时间时，火车的长度相对于桥长来说，一般不能忽略，所以不能看成质点；在研究火车从北京到上海所需的时间时，火车的长度远远小于北京到上海的距离，可忽略不记，因此火车就可以看成为质点。1.3物理模型的特征

（1）科学性。模型方法是一种抓主要矛盾的方法。抓做影响问题的主要因素，突出研究对象本质特性，忽略次要特性，是一种合理的近似，所以，具有科学性；以理想气体分子微光模型为例，理想气体即分子本身的线度与气体分子间的平均距离相比可以忽略不计：除碰撞的瞬间外，分子之间以及分子与容器器壁之间都无相互作用。

（2）抽象性。抽象是建立物理模型的基本思维方法。许多物理模型特别是理想物理模型都是抽象的产物，理想模型是科学抽象与概括的结果，在物理学中到处可见，如质点、理想气体、点电荷，线电流等。例如：质点模型是用一个没有大小，形状，只有质量的几何点来代替实物。

（3）假定性。由于物理事物的复杂性，某些物理事物的本质、组成、结构、规律等比较隐蔽，在搞不清楚时候，人们在研究观察时会先提出假说，建立物理模型。例如哥白尼关于天体运行的太阳系模型、卢瑟福关于原子的核式结构模型、关于原子核的壳层模型等。当然，物理假说的正确性要用物理实验来检验，并不断完善和修正。

（4）形象性。建立物理模型的过程既利用了抽象思维的方法，也利用了形象类比等形象思维的方法，是抽象思维和形象思维共同作用的过程，因而也具有形象性。物理学家邓锡铭1987年提出的以光流体模型处理光束传输问题的方法，就借助了物理直觉形象，他把光想象为一种流体，由于光流体模型的建立，使得光束传输的几何光学特性和波动光学特性结合了起来，既直观，有形象，而且因具有严密的物理学理论基础而不失其周密性和细致化。

（5）局限性。物理模型是在一定条件下正确反映了研究对象的本质特性，因此一切物理模型都具有一定的适用范围和限制，不能过分夸大。不然会产生错误。例如：用气体的弹性刚体模型解释粘滞系数与温度的关系时与实际产生偏差等。2物理模型的作用

中学物理模型教学包括物理概念、规律和习题解析等方面的应用。我们通过对物理模型的教学时学生能够：建立模型、概括总结、触类旁通；利用等效法化简为繁；从个别到一般的认识方法。物理模型的作用主要有以下三个方面：（1）使复杂问题简单化。等效的问题在不少的物理过程或现象中也是存在的，如做功和热传递在改变物体内能方面是等效的。如果我们在应用物理模型时采用等效法去建立物理模型，将会使问题大大的简化[3]。物理学研究对象是十分复

杂的客观世界，其起作用的因素很多，需要把复杂问题简单化，便于人们理解和掌握，而模型方法恰好体现：抓主要矛盾，突出问题的本质，可以使研究工作大为简化。例如，在研究物体的机械运动时，实际上的运动往往非常复杂，不可能有单纯的直线运动，匀速运动，圆周运动。为了使研究变为可能和简化，我们先忽略某些次要因素，把问题理想化的方法，如引入匀速直线运动，匀变速直线运动，匀速圆周运动和简谐运动等理想化的运动，以便于学生更好的理解，由浅入深逐步掌握物理知识。这就是先建立理想化的物理模型，然后在一定条件下，用于处理某些实际问题。最后达到教学目的。

（2）逐步逼近实际。应用模型方法研究物理问题，能使问题的本质突出，关系明朗，有利于问题的解决。但我们也要看到次要因素虽然对研究对象影响不大，但是还是有影响，所以忽略次要因素得到的结论必然是近似的，与实际有一定差距。弄清楚主要因素后，在考虑次要因素，这样做一级近似就逐渐逼近实际。而建立物理模型为研究实际事物（原型）提供一个比较的标准，从而开辟了研究实际事物的特征和变化规律的途径。例如我们在研究机械能守恒时，我们经常会用到“光滑”这个字眼，其实在现实中光滑是不存在的，但是我们可以通过这种假设的理想状态来研究整个过程，这样得出的实验数据再与理论想比较。最后再推广到实际中，这样就可以更好的理解误差的来源，也方便学生理解机械能守恒的由来，可以加强记忆。

（3）做出科学预言。作为对物理事物简化描述的物理模型，不仅能够解释物理现象和实验定律，而且常能做出科学预言。例如在热机效率的研究中，人们实际热机的效率总是小于可逆卡诺热机的效率，这就启发人们在设计热机时，尽可能接近于卡诺热机，以提高热机效率。在固体理论的研究中，常常以没有“缺陷”的理想晶体作为研究对象。当时从应用量子力学对理论晶体进行计算的结果。发现理想晶体的强度竟然比普通金属材料大一千倍，物理学家认为，理想晶体的强度竟然比实际晶体大一千倍，那么常见的金属材料强度之所以减弱，就是由于有许多“缺陷”，加入能减少材料中的这些缺陷，那就能提高金属材料的强度，从而大大减少金属，实践证明，物理学家的预言是正确的。

在中学物理教学中，物理模型可以培养学生正确的科学思维方法，中学物理教学中培养学生正确的思维方法是提高物理思维能力的基础，初学物理的学生往往只注意知识的学习，并不关心思维方法是否正确，而在整个中学的物理学习中，不同阶段的物理学习思维方法有不同的要求和特点，对此特点和规律的掌握直接影响学习物理思维的发展和学习效果，因此引导学生建立和运用正确的思维方法至关重要，在物理教学过程中物理模型的建立和分析过程就是科学的思维方法培养和建立过程，由此能使学生运用物理思维方式正确透彻理解物理概念，物理规律和掌握、理解物理运动的过程[4]。

同样，物理模型还可以便于学生理解物理学中的难点，中学物理教材中有很多物理知识比较抽象难懂，学生不容易理解和掌握，我来模型就是科学抽象方法的一种形式，它是以客观实在为原型经过科学抽象的产物，是客体主要特性的反映，通过物理模型的教学，突出问题的主要因素，忽略次要因素，帮助学生建立清晰起的物理研究对象，达到疏通思维道理，使物理问题化繁为简，化难为易，起到降低教学难度的作用，易于学生理解和掌握物理研究对象的本质特性及其规律，如质点、理想气体、点电荷，点电源等等。学生在理解这些概念时，很难把握其实质，而建立概念模型是一种有效的思维方式。3物理模型在中学物理教学中的意义

教师在教学中必须认识研究教材、吃透教材，将各章节知识系统化 [5] 在此基础上形成物理模型。在以物理模型作为教学的切入点。二学生通过物理模型的应用可以使抽象、复杂的物理问题形象化、具体化。便于物理知识应用于实际，便于学生对知识的学习。同时物理模型的建立过程对学生认识和处理问题有着重要指导和现实意义

由于客观事物具有质的多样性，它们的物理性质和运动规律往往是很复杂的，不可能一下子把它们的规律全面认识和掌握清楚，因而在中学物理教学中长采用物理模型来代替实在的客观物体，可以使物体的性质和规律具有比较简单简明的形式，从而便于学生认识和掌握它们的概念、运动规律及其本质特征。建立物理模型也是一种科学的研究方法和思维方式，它的运用有助于学生思维品质的提高。建立和正确使用物理模型可以提高学生理解和接受新知识的能力，同时也有助于学生掌握物理学的研究方法，可使学生对物理本质的理解更加细致深入，对物理问题的分析更加清晰明了，所以，物理模型在物理教学中有着重要的物理思维方法、物理研究方法等方面的价值意义。4结语

物理模型在物理学研究和教学中有着非常重要的作用，它是学生学习物理知识的基石。同时，物理模型也贯穿于整个中学物理教材的个部分的内容中，学生对于一些重要物理知识、规律的掌握、理解及其思维能力的培养都建立在对物理模型的掌握和理解之上，所以，中学物理教学过程中的各个阶段都要特别注意对学生物理模型的建立、理解、掌握的基本思路、基本方法的培养和训练。只有让学生在潜移默化之中培养了这种思维才能让他们的物理素质能够得到最大的发展，这也正符合我们素质教育的要求。

总之，在教学过程中应用好物理模型，能将难点知识简化，便于学生接受，同时能启发学生思维，提高学生的理解能力，是我们在进行素质教育的重要一环。但是在应用物理模型应该注意[6]:(1)模型是在一定条件下适用的，现实世界中，有很多事物与这种“理想模型”十分接近，在一定场合，一定条件下，作为

一种近似，可以把实际事物当做“理想模型”来处理。但是也要具体情况具体分析。例如在研究地球绕太阳公转时，由于地球与太阳的平均距离相对于地球自身大得多，即地球的形状、大小对研究过程可以忽略不计，这样可以把地球当作质点来处理。但是在研究地球自转时，地球各点转动半径不同，地球的形状、大小不能忽略，此时就不能把地球当做质点来处理。（2）物理模型是不断完善发展的。随着社会不断进步，人类对事物本质的认识也是不断深入和提高的，物理模型也相应的由初级向高级发展并不断完善。例如原子模型的痛楚就是不断完善的过程。

参考文献

[1] 《教育学》.教育学编委会.辽宁大学出版社 [2] 《普通心理学》.华东师范大学出版社

[3] 韩清海.张风民.高一物理下册导与练[M].陕西人民教育出版社 2007 [4] 阎金铎.《物理思维论》.广西教育出版社.1996 [5] 高玉祥.程正芳.郑日吕.心理学[M] 北京师范大学出版社 2003 [6] 周春雨.物理模型在中学物理教学中的应用[J] 物理教师 2000 作者简介.张俊（1989-）男，大学