浅析高中生物模拟实验教学的应用

仇昆

摘 要：模拟实验是科学研究一种重要的实验方法，存在“实验者”“验方法”“原型”和“模型”的四者的互动。运用模拟实验法，使实验者突破了传统的生物学实验的思维模式，增强了直观性和可认识性。内容以高中生物教学为例，简要论述了模拟实验教学法在课程中的运用，以期对教学有所帮助。

关键词：高中生物；模拟实验；有效应用

《普通高中生物学课程标准》指出不同的学习方式有各自的特点、优势和适用的条件，教师应根据不同的教学内容注意采用多样化的教学方式。生物科学隶属于自然科学的范畴，生物实验是生物科学研究的重要方法。实验者进行生物实验，就是按照研究目的利用一定的手段去控制和干预研究对象或研究过程中的某些因素。但是有些科学实验由于受到一些特殊因素的制约，不能或不许直接对研究对象进行实际实验。在这种情况下，为了获得对研究对象的认识，以揭示其本质和规律，我们可以通过模拟的方法制成研究对象的模型，然后模拟研究对象的实际情况，在模型上进行实验，这样的实验就叫做模拟实验。目前模拟实验已成为生物实验的一个重要组成部分，是生物学教学中一种体现新课程改革理念的教学方法，倡导合作学习、自主学习，鼓励批判性思维，更利于实践和知识创新。本文仅就模拟实验的原理、模拟实验建立的方法和意义进行一些探讨。

一、模拟实验的原理

模拟实验是根据相似性的原理，用模拟的对象来代替研究对象，这种实际存在的研究对象叫“原型”，而模拟的“替代物”为“模型”。对实验者来说，模型是研究对象，对原型来讲，模型是替代物，所以，它又可以成为实验者认识原型的工具。

在实验研究中，实验手段只直接作用于模型，而不直接作用于原型。如在“性状分离比”模拟实验中，使用两个小桶来代表雌雄生殖器官，小桶内的小球代表雌雄配子，小球的种类和比例代表雌雄配子的种类和比例，在通过随机从小桶中取两个小球来代表雌雄配子的随机结合，并且记录结合的方式出现的次数，从而推测后代的基因型和比值。由此可见，模拟实验是将模型实验的结果类推到原型上去，以此揭示研究对象的本质和规律的一种研究方法。

二、模拟实验建立的方法

1.选择和建立研究对象（原型）的模型

建立科学和正确的模型，这是进行模拟实验的基础，是实验成败的关键，下面结合实例加以说明。在“人的性别遗传”一课教学中，“生男生女到底是怎么回事？生男生女的几率均有多大？”是一个大家既感兴趣又很抽象的问题。首先我让学生课前准备好模拟的“精子”“卵细胞”——用两种不同颜色的围棋棋子分别表示含X染色体的精子（如黑子）和含Y染色体的精子（如白子），用代表含X染色体精子的棋子代表卵细胞（如黑子）。然后分别装在两个不透光的容器中，其中一个容器内的棋子代表精子（数量要多，但黑白比例应为1：1），另一个容器内的棋子表示卵（数量也要多，都是黑子）。

2.将模型置于与原型相似的条件下进行实验

严格控制模拟实验条件，要让模型与原型所处的条件尽可能相同或相似，只有这样，才能把从模型上获取的信息可靠、有效地类推到原型上去。例题中在课堂上分组进行模拟实验，让每个学生分别从两个容器中每次各取一个棋子，通过XX（两个黑子）或XY（一个黑一个白）染色体的组合来判断是男孩还是女孩。每人做两次。

3.将模拟实验的结果类推到原型上

观察实验现象，根据实验结果分析并得出实验结论，这是科学实验的重要步骤。模拟实验的结果是全班总体的两个黑子和一黑一白出现的次数是相同的，比值为1∶1。试验结论是出生的孩子男女性别比例是1∶1，且生男生女取决于精子。

三、模拟实验在高中生物教学中的作用

1.通过模拟实验，激发学生的学习热情

模拟实验可以联系学生的现实生活，使用现有的生活经验，在各种实验活动中能获得多种多样的直接经验。模拟实验促使学生将所学知识综合运用于模拟实验的科学探究中，体验运用知识、获取知识并解决问题的过程，从而产生实验积极性，进而激发科学探究的兴趣。

2.通过模拟实验，培养学生的动手能力、创新精神、交流能力和合作精神

模拟实验是利用一些简便的模型替代生物中的原型，模型的制作原料可以是學生利用手边，家庭日常生活的一些废弃物模型，制作过程又使学生的双手活动开来，培养动手能力。制作过程是一个创新求变的过程，一个人的智慧是有限的，大家在一起群策群力，相互讨论，开展平等的讨论交流，以合作手段取得集体的成功，各成员的努力结果相互依存。在这一过程之中学生的创新精神、交流能力和合作精神得到培养。

3.通过模拟实验，培养学生的批判精神和质疑能力

高中生物很多实验是对以有结论的实验的验证，而我们在做实验的过程中很可能得到与现有定论的不一致的结果。这时要对实验过程进行分析，考察问题出现原因。例如，在做性状分离比实验时有时得不到1：1的结论，这时问题的症结出现在哪？实验的次数足够吗？小球取出后放回了吗？是随机取球的吗？

由于构建模型是新课程中新提出的概念，学生对构建模型原理的理解、具体操作过程感到陌生，需要教师在授课过程中善于引导，逐步培养学生构建模型思想和方法。

参考文献：

[1]汪忠.生物新课程教学论[M].高等教育出版社，2003-07.

[2]郑晓蕙.生物课程与教学论[M].浙江教育出版社，2003-09.

编辑 马晓荣