淺談高中生物仿真實驗室的教學模式

陳金喜??

摘 要：仿真生物實驗室是指根據一定的生物學教學目標和要求，利用計算機創設一定的可視化實驗操作環境。其中每個可視化仿真物體代表一種實驗儀器或設備，建立符合生物學核心素養的評價體系。再利用對比實驗教學法將完善后的仿真生物實驗室教學模式應用于高中生物學實驗教學中的一種新型微觀教學模式。

關鍵詞：仿真；生物實驗；核心素養；微型教學

一、 仿真實驗的定義

1989年美國弗吉尼亞大學的威廉·伍爾夫（William Wol）教授首次提出“仿真生物實驗室”，仿真生物實驗室是指根據一定的生物學教學目標和要求，開發者利用計算機創設一定的可視化實驗操作環境，其中每個可視化仿真物體代表一種實驗儀器或設備，師生通過操作這些儀器和設備，完成各個生物學實驗。

威廉·伍爾夫（William Wol）教授提出仿真實驗，是對傳統生物學實驗課堂的補充，當時只是為了能讓不同地域的人們進行交流，這種打破傳統實驗束縛的新型實驗模式很快成了國外的研究熱點。相比之下，我們國家對仿真實驗的研究比較晚，還處于理論的探索階段?，F有關仿真實驗室的理論研究，主要是從其定義、發展史、特點、優點和不足進行闡述。目前仿真實驗室主要類型包括探究性實驗和驗證性實驗兩類，探究性實驗比較靈活，實驗者可根據需要選擇實驗器具。據統計，在近些年涉及仿真實驗的研究大部分是將其應用于大學或中學的物理實驗和化學實驗教學中，很少用于生物學實驗教學。

二、 仿真實驗的發展前景

十八屆三中全會通過的《中共中央關于全面深化改革若干重大問題的決定》對高考改革作出了系統的部署?！?+3”高考考試模式的提出，意味著國家重視學生的學術性和技術性的培養。改變基礎教育課程教學方法勢在必行，將仿真生物實驗室教學模式應用于高中生物學實驗教學是解決傳統生物學實驗教學問題的重要途徑，是提高中學生的實驗操作能力、合作能力、推斷能力、實驗設計能力等多方面能力有效方法。

三、 仿真實驗的實際應用

在平時教學研究過程中，對于實驗的教學，本人大量的應用了仿真實驗教學模式，而通過大量的教學實踐證明，采用仿真實驗大大提高了教學質量，學生對實驗的掌握也更為輕松和牢固。

例如：高中生物必修一中的《綠葉中色素的提取和分離》實驗，此實驗的操作性強，對學生的動手能力要求大，實驗本身的內容也多，導致很多學生在實驗中頻發錯誤性的操作，學生實驗的現象也很難得到，實驗失敗率高達百分之五六十。所以在《綠葉中色素的提取和分離》實驗授課時，本人在學生實驗動手前先進行了仿真實驗，讓學生在進實驗室前初步掌握實驗的原理和操作流程及實驗的注意要點。在學生進入實驗室動手實驗時就不會忙忙碌碌和慌手慌腳了，學生就可以更多的進行實驗創新，可以更深層次發現實驗、探究實驗。

例如：必修二第3章第1節的《噬菌體侵染細菌的實驗》，我們平時教學中要求學生要以此實驗的學習遷移掌握好病毒侵染細胞的系統知識，如：HIV的侵染過程。但課本對《噬菌體侵染細菌的實驗》只對于放射性檢測作為重點描述，而噬菌體的放射性元素的標記過程沒有很詳細的陳述。故而，學生在學習的這個實驗時很難進入到這么微觀的知識當中，總是不清不楚的死記噬菌體侵染細菌的文字過程。但我利用仿真實驗進行授課，還《噬菌體侵染細菌的實驗》一個全部裸露在學生的面前，讓噬菌體的侵染每一個細節以動態形式呈現在了學生的眼前，讓學生進入了微觀的病毒與細胞的世界里。

例如：學生在學習高中生物的那些發現實驗時，目前只能停留在課本的文字描述。例如高中生物必修三第3章第1節中的《生長素的發現過程》系列實驗，由于教學中這些實驗都是無法進行實際操作的，學生只能在課本中空想回顧達爾文、鮑森·詹森、拜爾、溫特等生物學家實驗操作，根本無法進入實驗情景中，這樣給學生帶來很多困境，對知識掌握也大打折扣。而本人在此系列實驗的教學中，讓學生進行仿真實驗，讓學生感覺是親身經歷地目睹了每個實驗操作細節一樣，完完全全地將每個實驗操作收入眼中、刻在心中，從而達到徹底掌握這些實驗的內容。

四、 仿真生物實驗室研究的優、缺點

仿真實驗室具有巨大的研究發展前景，同時給我們帶來巨大的使用價值，特別是現在高考考綱要求加強學生的實驗探究能力、知識遷移能力形勢下，尤為凸顯其重要的作用。仿真生物實驗室具有高效性、靈活性、低成本，安全性、多樣化、實踐性等優點。但仿真實驗室也存在一定的局限性，比如：開發難度大，推廣受區域的影響，尤其是教育資源相對薄弱的地區，很難得到應用；第二就是具有一定的挑戰性，仿真實驗室是一項較為前瞻的研究項目，所以在很多方面上都在摸索、探討中，挑戰性極強。

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作者簡介：

陳金喜，江西省贛州市，江西省贛州市章貢區贛州一中。