論蘇教版中的高中生物模擬實驗的意義和作用

程勇

摘 要： 模擬實驗是新教材中增加的一種實驗類型。本文介紹了模擬實驗概念意義和作用，并對模擬實驗教學提出建議。

關鍵詞： 高中生物模擬實驗 概念 意義 作用 教學建議

高中生物新教材實驗，無論是數量上還是質量上，都較舊教材都有了很大變化，這對培養學生的素質無疑有利的。從數量上看，由原來的24個實驗增加到26個，給學生創造了更多的動手機會，在質量上增加了模擬實驗數目7個和調查方法，更易操作。但是，如果教師對上述特點缺乏足夠的認識，這些實驗就難以發揮預期作用。下面筆者就模擬實驗的意義、作用和教學探討。

1.模擬實驗的概念

在研究工作或實驗中，由于在實驗對象上不能或不允許進行實際實驗，為了取得對研究對象的認識，可以通過模擬的方法制成研究對象的模型，然后通過模型進行實驗，模擬研究對象的實際情況，這種實驗叫模擬實驗。

由于模擬實驗簡單，以至每逢實驗時，學生都會半開玩笑地說：“我們成了幼兒園大班學生了。”可是這是知識的驗證實驗，因為人們在進行科學研究時，常常要按照一定的目的，利用儀器和設備去控制和改變自然。但是，自然界有許多現象，人們很難直接控制和改變。這些包括：（1）被研究對象在空間上或時間上極為遙遠（例如人類的進化歷程）；（2）被研究的對象涉及的范圍廣泛，或者存在和發展延續時間很長（例如動植物的遺傳變異和自然選擇）；（3）由于被研究客體物理屬性決定了不能直接實驗（如太陽內部的物理過程）；（4）當研究對象是人時，為了保證安全和健康，人不能直接用于實驗。對于以上自然現象和自然過程，當人們在研究時，所使用實驗手段就不能直接作用于所研究的現象或對象，而必須采取模擬的手段進行。在教學活動中為了驗證某個理論而進行的學生實驗，為了取得直觀的效果，節約經費，也可以用簡單的材料，模擬復雜的物理、化學或其他自然過程，并讓學生真正學到東西。正是由于這些特點，模擬實驗顯得尤為重要。

2.模擬實驗的意義和作用

生物學是以實驗為基礎的科學，是研究自然界一切生命現象的科學，它包括從宏觀的環節《生物學》到微觀的《細胞生物學》和《分子生物學》。從古至今，一切生命物質的變化不僅受自身因素影響，而且受外界環境因素制約，在研究中如何趨利避害，正是人類對生物探索研究的漫長歷史，為我們開辟了一條科學思維的道路——模擬實驗。

模擬實驗中模型選擇的思維方法要遵循化繁為簡的原則。把復雜的實際問題轉化為理想的簡單問題，使它保留并突破決定事物本質屬性的主要因素，排除次要和偶然的干擾。例如：模擬動物種群密度調查的標志重捕法，用50個紅豆代表50只老鼠，然后與一杯大豆混合（大豆代表土地），這樣第一次抓取計數其中紅豆并標志再放回杯中混合再抓取一次，計數紅豆數并數出紅豆中標志數。代入公式N=n（重捕個體數）/m（重補中標志個體數）×M（標志個體數），并計算出總數目。這個模擬實驗排除了老鼠死亡，因遷入遷出，因標志物影響動物而被捕食等干擾，簡單易做。

模擬實驗是科學性和假定性的辯證統一。它不僅要在實踐中接受檢驗，而且要在檢驗中擴展、補充和修正。例如：DNA模擬實驗的制作中，如果你用圓形代替磷酸，五邊形代替脫氧核糖，正方形代表含氮堿基，這樣在紙上貼出DNA模型，則只能說明DNA分子內堿基間關系和DNA基本骨架，而不能體現DNA結構具有三維立體性，堿基平面間平行關系等。不如用DNA結構模型讓學生組裝，并旋轉得到DNA空間結構。這樣的模型更貼切、更逼真、更形象，便于學生對所學知識的理解。

3.關于高中生物模擬實驗的教學

在中學生物教學內容中，除了基本理論和基本知識外，實驗內容多是驗證性的實驗操作，致使不少教師和學生受種種主觀因素影響，養成只重視知識而不關注思維方法的習慣，因而形成了思維惰性，認為生物學學習就是死記硬背，所以在測試中問答題都做得比較好，一遇到教靈活的實際問題便束手無策，或錯誤百出，原因是沒有真正掌握科學的思維方法。因此模擬實驗教學中需注意以下幾點。

3.1介紹模擬實驗目的及各物資代表的含義。

“模擬哺乳動物精子和卵細胞的形成過程”實驗，在實驗顆前首先要介紹實驗目的是看不同染色體數目的生物形成精子和卵細胞的過程和結果，各物質代表的含義，使學生有目的地進行實驗操作，及各步驟所代表的含義，以及實驗結果的記錄。如果目的不明確，各物質含義不清，就會使實驗課教學變成幼兒園在搭積木的游戲式教學，各學生搭的樣式各異，結果是學生浪費了學習時間又沒有掌握相應的知識。

3.2加強學生思維能力培養，引導學生設計新的模擬實驗。

類比思維是根據兩個對象在某些方面相似或相同，推出它們在其他方面可能相似或相同的一種思維方式。在設計模擬實驗時，為了培養學生類比思維，可用日常生活中材料代替課本中的材料。如DNA結構模型的制作，實驗中用圓球代表磷酸，五邊形代表脫氧核糖，四種不同形狀的塑料代表堿基，經過實驗得出結論。可是模型中不能反映堿基對平面間平行，于是有的學生自己設計實驗如下，用紅毛線代表DNA的基本骨架，用牙簽表示堿基對，這樣經過實驗后，學生得出了結論。在實驗過程中，學生的思維能力得到了極大的訓練，教師也落實了大綱對學生思維能力的培養要求。

3.3引導學生發現實驗過程的不足，激發學生學習欲望。

無論什么模擬實驗，總能發現它的一些不足。例如在《制定真核細胞模型》的制作過程時，學生制作好后，發現安裝有困難，各細胞在相應位置，并且模型中也不能看到細胞器內部結構，且只能平放。正是通過與實際的比較，學生對實驗才有所了解，產生對實驗進行改進的欲望。

參考文獻：

[1]汪忠主編.生物1·分子與細胞.江蘇教育出版社，2009.6.

[2]汪忠主編.生物2·遺傳與進化.江蘇教育出版社，2009.6.

[3]汪忠主編.生物3·穩態與環境.江蘇教育出版社，20090.6.