淺談高中生物仿真實(shí)驗(yàn)室的教學(xué)模式

陳金喜??

摘 要：仿真生物實(shí)驗(yàn)室是指根據(jù)一定的生物學(xué)教學(xué)目標(biāo)和要求，利用計(jì)算機(jī)創(chuàng)設(shè)一定的可視化實(shí)驗(yàn)操作環(huán)境。其中每個(gè)可視化仿真物體代表一種實(shí)驗(yàn)儀器或設(shè)備，建立符合生物學(xué)核心素養(yǎng)的評(píng)價(jià)體系。再利用對(duì)比實(shí)驗(yàn)教學(xué)法將完善后的仿真生物實(shí)驗(yàn)室教學(xué)模式應(yīng)用于高中生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的一種新型微觀教學(xué)模式。

關(guān)鍵詞：仿真；生物實(shí)驗(yàn)；核心素養(yǎng)；微型教學(xué)

一、 仿真實(shí)驗(yàn)的定義

1989年美國弗吉尼亞大學(xué)的威廉·伍爾夫（William Wol）教授首次提出“仿真生物實(shí)驗(yàn)室”，仿真生物實(shí)驗(yàn)室是指根據(jù)一定的生物學(xué)教學(xué)目標(biāo)和要求，開發(fā)者利用計(jì)算機(jī)創(chuàng)設(shè)一定的可視化實(shí)驗(yàn)操作環(huán)境，其中每個(gè)可視化仿真物體代表一種實(shí)驗(yàn)儀器或設(shè)備，師生通過操作這些儀器和設(shè)備，完成各個(gè)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)。

威廉·伍爾夫（William Wol）教授提出仿真實(shí)驗(yàn)，是對(duì)傳統(tǒng)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課堂的補(bǔ)充，當(dāng)時(shí)只是為了能讓不同地域的人們進(jìn)行交流，這種打破傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)束縛的新型實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ胶芸斐闪藝獾难芯繜狳c(diǎn)。相比之下，我們國家對(duì)仿真實(shí)驗(yàn)的研究比較晚，還處于理論的探索階段?，F(xiàn)有關(guān)仿真實(shí)驗(yàn)室的理論研究，主要是從其定義、發(fā)展史、特點(diǎn)、優(yōu)點(diǎn)和不足進(jìn)行闡述。目前仿真實(shí)驗(yàn)室主要類型包括探究性實(shí)驗(yàn)和驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)兩類，探究性實(shí)驗(yàn)比較靈活，實(shí)驗(yàn)者可根據(jù)需要選擇實(shí)驗(yàn)器具。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在近些年涉及仿真實(shí)驗(yàn)的研究大部分是將其應(yīng)用于大學(xué)或中學(xué)的物理實(shí)驗(yàn)和化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，很少用于生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

二、 仿真實(shí)驗(yàn)的發(fā)展前景

十八屆三中全會(huì)通過的《中共中央關(guān)于全面深化改革若干重大問題的決定》對(duì)高考改革作出了系統(tǒng)的部署?！?+3”高考考試模式的提出，意味著國家重視學(xué)生的學(xué)術(shù)性和技術(shù)性的培養(yǎng)。改變基礎(chǔ)教育課程教學(xué)方法勢(shì)在必行，將仿真生物實(shí)驗(yàn)室教學(xué)模式應(yīng)用于高中生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是解決傳統(tǒng)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)問題的重要途徑，是提高中學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力、合作能力、推斷能力、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力等多方面能力有效方法。

三、 仿真實(shí)驗(yàn)的實(shí)際應(yīng)用

在平時(shí)教學(xué)研究過程中，對(duì)于實(shí)驗(yàn)的教學(xué)，本人大量的應(yīng)用了仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，而通過大量的教學(xué)實(shí)踐證明，采用仿真實(shí)驗(yàn)大大提高了教學(xué)質(zhì)量，學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)，此實(shí)驗(yàn)的操作性強(qiáng)，對(duì)學(xué)生的動(dòng)手能力要求大，實(shí)驗(yàn)本身的內(nèi)容也多，導(dǎo)致很多學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中頻發(fā)錯(cuò)誤性的操作，學(xué)生實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象也很難得到，實(shí)驗(yàn)失敗率高達(dá)百分之五六十。所以在《綠葉中色素的提取和分離》實(shí)驗(yàn)授課時(shí)，本人在學(xué)生實(shí)驗(yàn)動(dòng)手前先進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生在進(jìn)實(shí)驗(yàn)室前初步掌握實(shí)驗(yàn)的原理和操作流程及實(shí)驗(yàn)的注意要點(diǎn)。在學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室動(dòng)手實(shí)驗(yàn)時(shí)就不會(huì)忙忙碌碌和慌手慌腳了，學(xué)生就可以更多的進(jìn)行實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新，可以更深層次發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)、探究實(shí)驗(yàn)。

例如：必修二第3章第1節(jié)的《噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)》，我們平時(shí)教學(xué)中要求學(xué)生要以此實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)遷移掌握好病毒侵染細(xì)胞的系統(tǒng)知識(shí)，如：HIV的侵染過程。但課本對(duì)《噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)》只對(duì)于放射性檢測(cè)作為重點(diǎn)描述，而噬菌體的放射性元素的標(biāo)記過程沒有很詳細(xì)的陳述。故而，學(xué)生在學(xué)習(xí)的這個(gè)實(shí)驗(yàn)時(shí)很難進(jìn)入到這么微觀的知識(shí)當(dāng)中，總是不清不楚的死記噬菌體侵染細(xì)菌的文字過程。但我利用仿真實(shí)驗(yàn)進(jìn)行授課，還《噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)》一個(gè)全部裸露在學(xué)生的面前，讓噬菌體的侵染每一個(gè)細(xì)節(jié)以動(dòng)態(tài)形式呈現(xiàn)在了學(xué)生的眼前，讓學(xué)生進(jìn)入了微觀的病毒與細(xì)胞的世界里。

例如：學(xué)生在學(xué)習(xí)高中生物的那些發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)時(shí)，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(jié)中的《生長素的發(fā)現(xiàn)過程》系列實(shí)驗(yàn)，由于教學(xué)中這些實(shí)驗(yàn)都是無法進(jìn)行實(shí)際操作的，學(xué)生只能在課本中空想回顧達(dá)爾文、鮑森·詹森、拜爾、溫特等生物學(xué)家實(shí)驗(yàn)操作，根本無法進(jìn)入實(shí)驗(yàn)情景中，這樣給學(xué)生帶來很多困境，對(duì)知識(shí)掌握也大打折扣。而本人在此系列實(shí)驗(yàn)的教學(xué)中，讓學(xué)生進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生感覺是親身經(jīng)歷地目睹了每個(gè)實(shí)驗(yàn)操作細(xì)節(jié)一樣，完完全全地將每個(gè)實(shí)驗(yàn)操作收入眼中、刻在心中，從而達(dá)到徹底掌握這些實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容。

四、 仿真生物實(shí)驗(yàn)室研究的優(yōu)、缺點(diǎn)

仿真實(shí)驗(yàn)室具有巨大的研究發(fā)展前景，同時(shí)給我們帶來巨大的使用價(jià)值，特別是現(xiàn)在高考考綱要求加強(qiáng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力、知識(shí)遷移能力形勢(shì)下，尤為凸顯其重要的作用。仿真生物實(shí)驗(yàn)室具有高效性、靈活性、低成本，安全性、多樣化、實(shí)踐性等優(yōu)點(diǎn)。但仿真實(shí)驗(yàn)室也存在一定的局限性，比如：開發(fā)難度大，推廣受區(qū)域的影響，尤其是教育資源相對(duì)薄弱的地區(qū)，很難得到應(yīng)用；第二就是具有一定的挑戰(zhàn)性，仿真實(shí)驗(yàn)室是一項(xiàng)較為前瞻的研究項(xiàng)目，所以在很多方面上都在摸索、探討中，挑戰(zhàn)性極強(qiáng)。

參考文獻(xiàn)：

[1]徐益勇.“仿真物理實(shí)驗(yàn)室”在高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用[J].中學(xué)物理，9（34），2016：27-28.

[2]王芃.仿真實(shí)驗(yàn)室在高職食品專業(yè)教學(xué)中的建設(shè)及應(yīng)用[J].農(nóng)產(chǎn)品加工：學(xué)刊，2007（9）：54-55.

[3]李家明.仿真在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用探討[J].欽州學(xué)院學(xué)報(bào)，2011，26（3）：65-68.

[4]張建坡.化學(xué)仿真實(shí)驗(yàn)室在本科化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系中的應(yīng)用[J].吉林化工學(xué)院學(xué)報(bào)，2016，33（2）：54-57.

[5]付穎寰.基于虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐[J].教育教學(xué)論壇，2017（15）：271-272.

作者簡介：

陳金喜，江西省贛州市，江西省贛州市章貢區(qū)贛州一中。