淺析高中生物模擬實驗教學的應用

仇昆

摘 要：模擬實驗是科學研究一種重要的實驗方法，存在“實驗者”“驗方法”“原型”和“模型”的四者的互動。運用模擬實驗法，使實驗者突破了傳統(tǒng)的生物學實驗的思維模式，增強了直觀性和可認識性。內(nèi)容以高中生物教學為例，簡要論述了模擬實驗教學法在課程中的運用，以期對教學有所幫助。

關鍵詞：高中生物；模擬實驗；有效應用

《普通高中生物學課程標準》指出不同的學習方式有各自的特點、優(yōu)勢和適用的條件，教師應根據(jù)不同的教學內(nèi)容注意采用多樣化的教學方式。生物科學隸屬于自然科學的范疇，生物實驗是生物科學研究的重要方法。實驗者進行生物實驗，就是按照研究目的利用一定的手段去控制和干預研究對象或研究過程中的某些因素。但是有些科學實驗由于受到一些特殊因素的制約，不能或不許直接對研究對象進行實際實驗。在這種情況下，為了獲得對研究對象的認識，以揭示其本質(zhì)和規(guī)律，我們可以通過模擬的方法制成研究對象的模型，然后模擬研究對象的實際情況，在模型上進行實驗，這樣的實驗就叫做模擬實驗。目前模擬實驗已成為生物實驗的一個重要組成部分，是生物學教學中一種體現(xiàn)新課程改革理念的教學方法，倡導合作學習、自主學習，鼓勵批判性思維，更利于實踐和知識創(chuàng)新。本文僅就模擬實驗的原理、模擬實驗建立的方法和意義進行一些探討。

一、模擬實驗的原理

模擬實驗是根據(jù)相似性的原理，用模擬的對象來代替研究對象，這種實際存在的研究對象叫“原型”，而模擬的“替代物”為“模型”。對實驗者來說，模型是研究對象，對原型來講，模型是替代物，所以，它又可以成為實驗者認識原型的工具。

在實驗研究中，實驗手段只直接作用于模型，而不直接作用于原型。如在“性狀分離比”模擬實驗中，使用兩個小桶來代表雌雄生殖器官，小桶內(nèi)的小球代表雌雄配子，小球的種類和比例代表雌雄配子的種類和比例，在通過隨機從小桶中取兩個小球來代表雌雄配子的隨機結(jié)合，并且記錄結(jié)合的方式出現(xiàn)的次數(shù)，從而推測后代的基因型和比值。由此可見，模擬實驗是將模型實驗的結(jié)果類推到原型上去，以此揭示研究對象的本質(zhì)和規(guī)律的一種研究方法。

二、模擬實驗建立的方法

1.選擇和建立研究對象（原型）的模型

建立科學和正確的模型，這是進行模擬實驗的基礎，是實驗成敗的關鍵，下面結(jié)合實例加以說明。在“人的性別遺傳”一課教學中，“生男生女到底是怎么回事？生男生女的幾率均有多大？”是一個大家既感興趣又很抽象的問題。首先我讓學生課前準備好模擬的“精子”“卵細胞”——用兩種不同顏色的圍棋棋子分別表示含X染色體的精子（如黑子）和含Y染色體的精子（如白子），用代表含X染色體精子的棋子代表卵細胞（如黑子）。然后分別裝在兩個不透光的容器中，其中一個容器內(nèi)的棋子代表精子（數(shù)量要多，但黑白比例應為1：1），另一個容器內(nèi)的棋子表示卵（數(shù)量也要多，都是黑子）。

2.將模型置于與原型相似的條件下進行實驗

嚴格控制模擬實驗條件，要讓模型與原型所處的條件盡可能相同或相似，只有這樣，才能把從模型上獲取的信息可靠、有效地類推到原型上去。例題中在課堂上分組進行模擬實驗，讓每個學生分別從兩個容器中每次各取一個棋子，通過XX（兩個黑子）或XY（一個黑一個白）染色體的組合來判斷是男孩還是女孩。每人做兩次。

3.將模擬實驗的結(jié)果類推到原型上

觀察實驗現(xiàn)象，根據(jù)實驗結(jié)果分析并得出實驗結(jié)論，這是科學實驗的重要步驟。模擬實驗的結(jié)果是全班總體的兩個黑子和一黑一白出現(xiàn)的次數(shù)是相同的，比值為1∶1。試驗結(jié)論是出生的孩子男女性別比例是1∶1，且生男生女取決于精子。

三、模擬實驗在高中生物教學中的作用

1.通過模擬實驗，激發(fā)學生的學習熱情

模擬實驗可以聯(lián)系學生的現(xiàn)實生活，使用現(xiàn)有的生活經(jīng)驗，在各種實驗活動中能獲得多種多樣的直接經(jīng)驗。模擬實驗促使學生將所學知識綜合運用于模擬實驗的科學探究中，體驗運用知識、獲取知識并解決問題的過程，從而產(chǎn)生實驗積極性，進而激發(fā)科學探究的興趣。

2.通過模擬實驗，培養(yǎng)學生的動手能力、創(chuàng)新精神、交流能力和合作精神

模擬實驗是利用一些簡便的模型替代生物中的原型，模型的制作原料可以是學生利用手邊，家庭日常生活的一些廢棄物模型，制作過程又使學生的雙手活動開來，培養(yǎng)動手能力。制作過程是一個創(chuàng)新求變的過程，一個人的智慧是有限的，大家在一起群策群力，相互討論，開展平等的討論交流，以合作手段取得集體的成功，各成員的努力結(jié)果相互依存。在這一過程之中學生的創(chuàng)新精神、交流能力和合作精神得到培養(yǎng)。

3.通過模擬實驗，培養(yǎng)學生的批判精神和質(zhì)疑能力

高中生物很多實驗是對以有結(jié)論的實驗的驗證，而我們在做實驗的過程中很可能得到與現(xiàn)有定論的不一致的結(jié)果。這時要對實驗過程進行分析，考察問題出現(xiàn)原因。例如，在做性狀分離比實驗時有時得不到1：1的結(jié)論，這時問題的癥結(jié)出現(xiàn)在哪？實驗的次數(shù)足夠嗎？小球取出后放回了嗎？是隨機取球的嗎？

由于構(gòu)建模型是新課程中新提出的概念，學生對構(gòu)建模型原理的理解、具體操作過程感到陌生，需要教師在授課過程中善于引導，逐步培養(yǎng)學生構(gòu)建模型思想和方法。

參考文獻：

[1]汪忠.生物新課程教學論[M].高等教育出版社，2003-07.

[2]鄭曉蕙.生物課程與教學論[M].浙江教育出版社，2003-09.

編輯 馬曉榮