淺談高中生物模擬實驗的優化措施

張瑞瑞

摘 要 在高中生物教學中，模擬實驗是一種非常行之有效的教學手段。它能把復雜的實際問題轉化為理想的簡單問題，使它保留并突出決定實物本質屬性的主要因素，排除次要和偶然因素的干擾，達到應有的目的。

關鍵詞 高中；生物；模擬實驗；優化

中圖分類號：G718.2，G257.37，N945.15 文獻標識碼：A 文章編號：1002-7661（2019）07-0080-01

在教學實踐中，有些教師在嘗試使用模擬實驗進行教學時會遇到各種各樣的問題，導致許多模擬實驗都被棄之不用。為了節省課堂時間，提高實驗效果，使實驗更可行、簡約、環保，或者為了改善實驗效果，筆者認為可對部分模擬實驗進行適當的優化。

一、優化實驗材料及優化案例

在對高中生物學模擬實驗材料進行改進時應遵循以下原則：

1.試劑能否替換。某些試劑在使用過程中危險性大、污染環境或者較為昂貴，因此可以考慮是否能夠找到一種類似的廉價環保實驗材料。

2.選擇效果更好的實驗材料。分析教材實驗中的缺陷及實驗效果，考慮是否可以選取一種使實驗效果更好的實驗材料。

3.）材料能否替換。由于地域差異，某些實驗材料可能不便獲得，因此，可以考慮是否能用其它實驗材料而達到同樣的實驗效果。

二、優化模擬實驗步驟和方法及案例

對于某些步驟復雜繁多的實驗，可以考慮其步驟和方法能否簡化或優化，在保證實驗目的和原理不變的情況下，采取更加可行簡約的實驗步驟和方法。

案例：《重組DNA分子的模擬操作》的優化

教材中的實驗僅限于“目的基因與運載體結合”這一步驟，如果能將其升級成對整個基因工程操作程序的模擬實驗，效果會更好。有關研究人員對此進行了如下嘗試：

（一）材料用具

含抗蟲毒蛋白基因的基因文庫模式圖、Ti質粒模式圖、受體細胞（土壤農桿菌）模式圖、剪刀（代表EcoRⅠ）、透明膠條（代表DNA連接酶）。

（二）方法步驟

模擬基因操作（將抗蟲毒蛋白基因導入土壤農桿菌）的過程，并說出其基本原理。具體步驟如下：

1.提取目的基因：在下圖所示的基因文庫中找到含目的基因的細胞，將目的基因用EcoRⅠ提取出來。已知EcoRⅠ能識別GAATTC序列，并且使G和A之間的磷酸二酯鍵斷開。

2.目的基因與運載體結合：利用EcoRⅠ限制酶和DNA連接酶，將上一步中提取的目的基因與下圖中的Ti質粒構建成重組質粒，并在指定空白處粘貼重組質粒的重組后堿基序列。

3.將目的基因導入受體細胞：將重組質粒用膠水粘貼到下面的土壤農桿菌模式圖內。

4.目的基因的檢測和表達：將受體細胞在含有青霉素的培養基中進行培養，能夠存活、繁殖的受體細胞就是已經被導入了質粒的細胞。如果培養基上存活的受體細胞內出現，就說明目的基因完成了表達過程。

根據學生的情況，可采用不同的方式實施上述實驗。如果學生思維能力。較強，則可在課堂上采取自上而下的教學方式，將該實驗任務交給學生，然后指導學生閱讀教材，分步驟完成實驗，教師及時對學生的操作結果進行評價和糾正。

案例分析：通過現實生活中的材料在紙上或者計算機上構建一個抽象模型，指導學生對其進行模擬操作，對于學生理解這些實驗的原理和操作流程會很有幫助。重組DNA分子是基因操作過程中的關鍵步驟，學生在學習這一部分內容時往往由于較微觀抽象而難以理解。因此通過增加《重組DNA分子的模擬操作》這一補充實驗解決這一難題，不僅有利于學生理解和掌握基因操作的基本過程，也有利于教師在教學過程中了解學生的學習情況，從而進行進行及時的反饋，促進教學質量的提高。

三、開展模擬實驗時應注意的問題

（一）要注重對學生思維過程的培養

模擬實驗不同于實際實驗，實際實驗過程中能學到實驗方法和實驗技術，訓練實驗技能，而在模擬實驗過程中思維活動是必不可少的，這是由模擬實驗過程本身特點決定的。

以往的中學生物學教學內容中，除了基本理論和基本知識外，實驗內容多為實驗操作訓練，致使不少教師和學生受種種主、客觀因素的影響，養成了只重視知識、不關心思維方法的習慣，在測試中純記憶的問答題一般都掌握得比較好，一接觸需靈活解決的問題或實際應用問題則束手無策，或錯誤百出，原因是沒有真正掌握科學的思維方法。

（二）模型選擇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，使它保留并突出決定事物本質屬性的主要因素，排除次要和偶然因素的干擾。

（三）模型選擇要根據實際情況不斷進行調整和修正

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，而且還要在實踐中擴展、補充和修正。

參考文獻：

[1]劉欣.對“重組DNA分子的模擬操作”實驗的改進[J].生物學教學，2009（6）：34.