初中生物模擬實(shí)驗(yàn)的內(nèi)涵、價(jià)值及實(shí)施

【摘 要】模擬實(shí)驗(yàn)是初中生物教學(xué)的重要內(nèi)容，具有重要的教學(xué)價(jià)值。模擬實(shí)驗(yàn)以直觀為基礎(chǔ)，以類比為形式，以發(fā)現(xiàn)為追求，有助于學(xué)生理解概念、建構(gòu)知識和提升素養(yǎng)。教學(xué)實(shí)踐表明，合理有度的目標(biāo)指向、層次分明的活動開展、立足實(shí)際的方法指導(dǎo)、突出類比的結(jié)論獲取、體現(xiàn)多元的評價(jià)實(shí)施等都是模擬實(shí)驗(yàn)得以有效實(shí)施的保障。

【關(guān)鍵詞】初中生物；模擬實(shí)驗(yàn)；內(nèi)涵與價(jià)值；實(shí)施建議

【中圖分類號】G633.91 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號】1005-6009（2016）38-0050-02

【作者簡介】高雁，江蘇省連云港市海州實(shí)驗(yàn)中學(xué)（江蘇連云港，222000）教師，高級教師。

著名實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家丁肇中說過：“自然科學(xué)理論不能離開實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)?！鄙飳W(xué)是自然科學(xué)的一門基礎(chǔ)學(xué)科。實(shí)驗(yàn)既是生物教學(xué)不可或缺的組成部分，也是一種有效的教學(xué)手段。2011年版的《生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》（以下簡稱“標(biāo)準(zhǔn)”）將實(shí)驗(yàn)教學(xué)提到了前所未有的高度。然而，由于受到多種條件限制，很多實(shí)驗(yàn)無法實(shí)質(zhì)性地開展。因此，模擬實(shí)驗(yàn)在初中生物教學(xué)中受到一定的重視。但根據(jù)筆者的課堂觀察發(fā)現(xiàn)以及問卷調(diào)查結(jié)果分析，初中生物模擬實(shí)驗(yàn)的實(shí)施狀況不容樂觀，甚至還存在著不少誤區(qū)，具體表現(xiàn)為：實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)設(shè)置不清晰，活動開展層次模糊，教學(xué)實(shí)施忽視學(xué)生好奇的天性，模擬實(shí)驗(yàn)的指導(dǎo)不得當(dāng)，忽視類比的重要性，實(shí)驗(yàn)評價(jià)方式單一等。因此，厘清初中生物模擬實(shí)驗(yàn)的內(nèi)涵，挖掘模擬實(shí)驗(yàn)的教學(xué)價(jià)值，提出模擬實(shí)驗(yàn)的實(shí)施建議就顯得十分必要。

一、模擬實(shí)驗(yàn)的內(nèi)涵

關(guān)于模擬實(shí)驗(yàn)內(nèi)涵的認(rèn)識，尚未有統(tǒng)一的說法。有的偏重操作性[1]，有的偏重方法性認(rèn)識[2]，雖然對模擬實(shí)驗(yàn)內(nèi)涵認(rèn)識的視角不同，但都反映了模擬實(shí)驗(yàn)具有科學(xué)性、替代性、可視性、可操作性和類比性等五個(gè)特征。[3]筆者認(rèn)為初中生物模擬實(shí)驗(yàn)的內(nèi)涵理應(yīng)包含以下幾個(gè)方面：①初中生物模擬實(shí)驗(yàn)原型包括生物學(xué)基本事實(shí)、概念、原理和規(guī)律等；②實(shí)驗(yàn)以原型為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)模型，在與原型相似的條件下，通過對模型的實(shí)驗(yàn)和研究，間接地研究原型的性質(zhì)和規(guī)律性；③模擬實(shí)驗(yàn)不是真實(shí)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)的直接結(jié)論并不是模擬實(shí)驗(yàn)的最終結(jié)論，以類比推理為邏輯基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)直接結(jié)論到原型的類推是實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵；④模擬實(shí)驗(yàn)的開展應(yīng)遵循科學(xué)原理，以提升學(xué)生的生物核心素養(yǎng)為最終目標(biāo)。

二、模擬實(shí)驗(yàn)的教學(xué)價(jià)值

1.模擬實(shí)驗(yàn)以直觀為基礎(chǔ)，利于學(xué)生理解概念。

列寧在《哲學(xué)筆記》中有一個(gè)著名的論斷：“由生動的直觀到抽象的思維，再由抽象的思維到實(shí)踐，這是認(rèn)識真理、認(rèn)識客觀實(shí)在的辯證的途徑?！盵4]模擬實(shí)驗(yàn)屬于生物直觀教學(xué)手段之一，它直觀地展示了生物學(xué)基本事實(shí)、概念、原理和規(guī)律等。學(xué)生通過操作、觀察實(shí)驗(yàn)積累了大量的感性認(rèn)知，而大量的感性認(rèn)知是形成觀念和理解概念的基礎(chǔ)。

2.模擬實(shí)驗(yàn)以類比為形式，利于學(xué)生建構(gòu)知識。

學(xué)生在操作實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，通過比較、綜合、概括、假設(shè)、聯(lián)想，把握模擬實(shí)驗(yàn)所傳達(dá)的本質(zhì)特征。模擬實(shí)驗(yàn)為學(xué)生創(chuàng)造了“做中學(xué)”的契機(jī)，激發(fā)了學(xué)生的內(nèi)在興趣、認(rèn)知需求，以類比為形式，鍛煉了學(xué)生的高級思維力，有助于學(xué)生“手”“腦”結(jié)合主動建構(gòu)知識。

3.模擬實(shí)驗(yàn)以發(fā)現(xiàn)為追求，利于學(xué)生素養(yǎng)提升。

模擬實(shí)驗(yàn)是一種具有問題性、探索性和發(fā)現(xiàn)性的學(xué)習(xí)活動。模擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)注重學(xué)生知識過程與方法的獲得，關(guān)注學(xué)生思維的生長，有助于學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的提升。學(xué)生在操作模擬實(shí)驗(yàn)的過程中會主動發(fā)現(xiàn)、發(fā)展和求新，而素養(yǎng)的提升，必然離不開這一過程。

例如，在“探究酸雨對種子萌發(fā)的影響”的模擬實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生用不同濃度的醋酸替代pH值不同的酸雨，每天對不同編號的小麥種子噴灑相應(yīng)pH值的“酸雨”，并對種子的萌發(fā)及生長狀況進(jìn)行觀察、記錄和分析，最終得出結(jié)論。在觀察酸雨對自然界破壞的圖片或視頻中，學(xué)生提出探究問題“酸雨對種子萌發(fā)產(chǎn)生什么影響”；在對實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的嘗試中，開展探究；在觀察和對實(shí)驗(yàn)記錄的理性分析中得出結(jié)論。學(xué)生在操作模擬實(shí)驗(yàn)的過程中，經(jīng)歷“觀察—探究—發(fā)現(xiàn)”的過程，習(xí)得了科學(xué)探究的技能，鍛煉了理性思維的能力，還產(chǎn)生了保護(hù)環(huán)境人人有責(zé)的環(huán)境意識，提升了生物學(xué)核心素養(yǎng)。

三、初中生物教學(xué)中模擬實(shí)驗(yàn)的實(shí)施建議

1.模擬實(shí)驗(yàn)的目標(biāo)指向，要合理有度。

具有明確、合理的教學(xué)目標(biāo)既是完成模擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)的前提，也是教學(xué)評價(jià)的依據(jù)。實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)的確立應(yīng)嚴(yán)格依據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)，從學(xué)生已有的基礎(chǔ)和生物學(xué)知識原理出發(fā)，指向全體學(xué)生。只有確定了合理、具體、可行的實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)，才能實(shí)現(xiàn)有效的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。模擬實(shí)驗(yàn)的教學(xué)目標(biāo)也應(yīng)涉及三個(gè)維度：知識與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價(jià)值觀。

例如，在“模擬池塘生態(tài)系統(tǒng)”的教學(xué)目標(biāo)制定之前，筆者對標(biāo)準(zhǔn)、學(xué)生和教材進(jìn)行了分析。標(biāo)準(zhǔn)要求，在本節(jié)課的教學(xué)中，教師應(yīng)幫助學(xué)生形成的重要概念有：一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)包括一定區(qū)域內(nèi)所有的植物、動物、微生物以及非生物環(huán)境；依據(jù)生物在生態(tài)系統(tǒng)中的不同作用，一般可分為生產(chǎn)者、消費(fèi)者和分解者。[5]七年級的學(xué)生好奇心強(qiáng)、好表現(xiàn)，應(yīng)創(chuàng)設(shè)條件讓他們積極主動地參與學(xué)習(xí)。學(xué)生雖然有觀察池塘的生活經(jīng)驗(yàn)，但是對于生態(tài)系統(tǒng)中各成分之間的關(guān)系了解較少，缺乏對生態(tài)系統(tǒng)概念的整體認(rèn)識。蘇科版生物學(xué)教材中本節(jié)內(nèi)容的安排是讓學(xué)生在觀察池塘生態(tài)系統(tǒng)圖的基礎(chǔ)上，說出生態(tài)系統(tǒng)的組成成分并分析各成分的作用?；谝陨系姆治?，實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)可以這樣確定：一是通過制作、觀察和分析模擬池塘生態(tài)系統(tǒng)，了解生態(tài)系統(tǒng)的成分及作用；二是通過分析、比較模擬池塘與現(xiàn)實(shí)池塘，建構(gòu)生態(tài)系統(tǒng)概念；三是嘗試通過設(shè)計(jì)、開展實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生觀察分析能力、動手操作能力以及分工協(xié)作的能力；四是通過對模擬生態(tài)系統(tǒng)的嚴(yán)謹(jǐn)分析，形成嚴(yán)謹(jǐn)、實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。以上的目標(biāo)設(shè)計(jì)具體、合理且可達(dá)成。

2.模擬實(shí)驗(yàn)的活動開展，要層次分明。

模擬實(shí)驗(yàn)活動的開展，應(yīng)符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，體現(xiàn)層次性原則。實(shí)驗(yàn)活動的層次性指的是以學(xué)生的差異性為基礎(chǔ)，由淺入深、循序漸進(jìn)地開展模擬實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)活動一般分為實(shí)驗(yàn)前、實(shí)驗(yàn)中、實(shí)驗(yàn)后三個(gè)層次。實(shí)驗(yàn)前，教師應(yīng)先了解學(xué)生，找準(zhǔn)學(xué)生開展實(shí)驗(yàn)的起點(diǎn)，包括能力起點(diǎn)、知識起點(diǎn)以及態(tài)度起點(diǎn)，然后對學(xué)生進(jìn)行合理的分組。實(shí)驗(yàn)中，首先要?jiǎng)?chuàng)設(shè)情境，模擬實(shí)驗(yàn)更需要教師創(chuàng)設(shè)情境，讓學(xué)生進(jìn)入到“真實(shí)”的狀態(tài)。其次，建立或者認(rèn)識模型，模擬實(shí)驗(yàn)的模型可以由教師提供，也可以由學(xué)生自制，后者當(dāng)然更有利于學(xué)生認(rèn)識模型。再次，創(chuàng)造類似條件，開展實(shí)驗(yàn)，模擬實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)條件替代了現(xiàn)實(shí)環(huán)境，但實(shí)驗(yàn)仍需要在與現(xiàn)實(shí)環(huán)境相似的條件下開展。最后，與原型比較，進(jìn)行類推，在此基礎(chǔ)上，學(xué)生進(jìn)行綜合、概括，這是學(xué)生從感性到理性思維的提升過程。實(shí)驗(yàn)后，教師應(yīng)要求學(xué)生認(rèn)真撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，對實(shí)驗(yàn)情況進(jìn)行總結(jié)、反思和交流。

3.模擬實(shí)驗(yàn)的方法指導(dǎo)，要針對實(shí)際。

模擬實(shí)驗(yàn)的順利開展，需要有針對性的方法指導(dǎo)。教師的有效指導(dǎo)方法包括有針對性的講授、傾聽、演示、提問等。按照指導(dǎo)對象的多少，指導(dǎo)可以分為群體指導(dǎo)與個(gè)體指導(dǎo)。對全體學(xué)生進(jìn)行方法指導(dǎo)時(shí)，教師應(yīng)圍繞模擬實(shí)驗(yàn)的操作重、難點(diǎn)開展有針對性的指導(dǎo)。對學(xué)生個(gè)體進(jìn)行指導(dǎo)時(shí)，教師要做好指導(dǎo)預(yù)案，讓學(xué)生揚(yáng)長“補(bǔ)”短，比如對基礎(chǔ)知識薄弱的學(xué)生開展知識輔導(dǎo)、對動手能力差的學(xué)生進(jìn)行操作示范、對觀察不細(xì)致的學(xué)生輔以觀察方法、對分析不到位的學(xué)生點(diǎn)撥思維等。

4.模擬實(shí)驗(yàn)的結(jié)論獲取，要突出類比。

模擬實(shí)驗(yàn)的直接結(jié)論并不是最終結(jié)論，實(shí)驗(yàn)的最終結(jié)論是通過類比實(shí)現(xiàn)的。類比思維是一種高級的思維方式，如何能幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)類比呢？首先，教師應(yīng)盡可能提供原型的實(shí)物、圖片、視頻、動畫和學(xué)生親身感受的機(jī)會，便于學(xué)生直觀地進(jìn)行比較，通過比較實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)論的類推。其次，教師應(yīng)重視引導(dǎo)和點(diǎn)撥學(xué)生思維。引導(dǎo)和點(diǎn)撥的主要途徑是語言，語言包括口頭語言和體態(tài)語言?？陬^語言要具有準(zhǔn)確性、啟發(fā)性、針對性等特征，體態(tài)語言則有利于形象地展示原型的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及動態(tài)生理過程。最后，教師還應(yīng)幫助學(xué)生明確原型與模型的異同點(diǎn)。只有學(xué)生明確原型與模型的相同點(diǎn)，才能有效地實(shí)現(xiàn)結(jié)果的類推；只有明晰不同，才能加深對于現(xiàn)象、概念和原理的理解，實(shí)現(xiàn)思維的提升。

5.模擬實(shí)驗(yàn)的評價(jià)實(shí)施，要體現(xiàn)多元。

評價(jià)具有診斷、導(dǎo)向、改進(jìn)等功能，是生物模擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要組成部分。美國心理學(xué)家加德納認(rèn)為，每一個(gè)人的智力都有多種表現(xiàn)形式。因此，我們不可能找到一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)來評價(jià)主體實(shí)施模擬實(shí)驗(yàn)的情況。模擬實(shí)驗(yàn)評價(jià)方式應(yīng)體現(xiàn)多元性，可以有評價(jià)目標(biāo)的多元性，如應(yīng)兼顧知識、能力、情感態(tài)度價(jià)值觀的三維目標(biāo)；評價(jià)主體的多元性，如教師、組長、組員、學(xué)習(xí)者、家長等都可以參與評價(jià)；評價(jià)方法的多元性，如安置性評價(jià)、過程性評價(jià)和總結(jié)性評價(jià)相結(jié)合。在教學(xué)初始，教師為了了解學(xué)生的已有基礎(chǔ)，可以使用安置性評價(jià)獲取相關(guān)信息；在教學(xué)過程中，可以采用形成性評價(jià)，以便隨時(shí)調(diào)整課堂節(jié)奏、方向；在教學(xué)結(jié)束時(shí)，可以采取總結(jié)性評價(jià)，如用學(xué)生的實(shí)驗(yàn)報(bào)告、模擬實(shí)驗(yàn)操作展示、試題、總結(jié)等方式，來檢測學(xué)生是否達(dá)成模擬實(shí)驗(yàn)的教學(xué)目標(biāo)。

模擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)既是初中生物學(xué)教學(xué)的重要內(nèi)容，也是有效的教學(xué)手段。美國教育學(xué)家蘇娜·丹戴克說過：“告訴我，我會忘記；做給我看，我會記得；讓我去做，我才會懂！”模擬實(shí)驗(yàn)解決了各種現(xiàn)實(shí)因素的束縛，還學(xué)生自由、自主、主動的學(xué)習(xí)空間，讓學(xué)生手腦結(jié)合地主動地學(xué)習(xí)生物科學(xué)知識。當(dāng)然，在實(shí)際的教學(xué)操作過程中，我們發(fā)現(xiàn)模擬實(shí)驗(yàn)體現(xiàn)的往往是設(shè)計(jì)者所關(guān)注的原型部分的特征、生理過程，它不是盡善盡美的。模擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)結(jié)合多樣化的學(xué)習(xí)活動才能實(shí)現(xiàn)更好的教學(xué)效果。

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注：本文系江蘇省教育科學(xué)“十二五”規(guī)劃課題“初中生物模型制作與模擬實(shí)驗(yàn)的研究”（課題批準(zhǔn)號：B-b/2013/02/311）的階段性研究成果。