淺析高中生物模擬實驗教學(xué)的應(yīng)用

仇昆

摘 要：模擬實驗是科學(xué)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(xué)實驗的思維模式，增強了直觀性和可認(rèn)識性。內(nèi)容以高中生物教學(xué)為例，簡要論述了模擬實驗教學(xué)法在課程中的運用，以期對教學(xué)有所幫助。

關(guān)鍵詞：高中生物；模擬實驗；有效應(yīng)用

《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》指出不同的學(xué)習(xí)方式有各自的特點、優(yōu)勢和適用的條件，教師應(yīng)根據(jù)不同的教學(xué)內(nèi)容注意采用多樣化的教學(xué)方式。生物科學(xué)隸屬于自然科學(xué)的范疇，生物實驗是生物科學(xué)研究的重要方法。實驗者進(jìn)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(yù)研究對象或研究過程中的某些因素。但是有些科學(xué)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(jìn)行實際實驗。在這種情況下，為了獲得對研究對象的認(rèn)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(jìn)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(xué)教學(xué)中一種體現(xiàn)新課程改革理念的教學(xué)方法，倡導(dǎo)合作學(xué)習(xí)、自主學(xué)習(xí)，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(jìn)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(rèn)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(xué)和正確的模型，這是進(jìn)行模擬實驗的基礎(chǔ)，是實驗成敗的關(guān)鍵，下面結(jié)合實例加以說明。在“人的性別遺傳”一課教學(xué)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(xué)生課前準(zhǔn)備好模擬的“精子”“卵細(xì)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(xì)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(yīng)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(jìn)行實驗

嚴(yán)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(jìn)行模擬實驗，讓每個學(xué)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(xué)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(xué)中的作用

1.通過模擬實驗，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情

模擬實驗可以聯(lián)系學(xué)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(xué)生將所學(xué)知識綜合運用于模擬實驗的科學(xué)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(jìn)而激發(fā)科學(xué)探究的興趣。

2.通過模擬實驗，培養(yǎng)學(xué)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(xué)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(xué)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(xué)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(xué)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(jìn)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(xué)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(dǎo)，逐步培養(yǎng)學(xué)生構(gòu)建模型思想和方法。

參考文獻(xiàn)：

[1]汪忠.生物新課程教學(xué)論[M].高等教育出版社，2003-07.

[2]鄭曉蕙.生物課程與教學(xué)論[M].浙江教育出版社，2003-09.

編輯 馬曉榮