浅谈高中生物模拟实验的优化措施

张瑞瑞

摘 要 在高中生物教学中，模拟实验是一种非常行之有效的教学手段。它能把复杂的实际问题转化为理想的简单问题，使它保留并突出决定实物本质属性的主要因素，排除次要和偶然因素的干扰，达到应有的目的。

关键词 高中；生物；模拟实验；优化

中图分类号：G718.2，G257.37，N945.15 文献标识码：A 文章编号：1002-7661（2019）07-0080-01

在教学实践中，有些教师在尝试使用模拟实验进行教学时会遇到各种各样的问题，导致许多模拟实验都被弃之不用。为了节省课堂时间，提高实验效果，使实验更可行、简约、环保，或者为了改善实验效果，笔者认为可对部分模拟实验进行适当的优化。

一、优化实验材料及优化案例

在对高中生物学模拟实验材料进行改进时应遵循以下原则：

1.试剂能否替换。某些试剂在使用过程中危险性大、污染环境或者较为昂贵，因此可以考虑是否能够找到一种类似的廉价环保实验材料。

2.选择效果更好的实验材料。分析教材实验中的缺陷及实验效果，考虑是否可以选取一种使实验效果更好的实验材料。

3.）材料能否替换。由于地域差异，某些实验材料可能不便获得，因此，可以考虑是否能用其它实验材料而达到同样的实验效果。

二、优化模拟实验步骤和方法及案例

对于某些步骤复杂繁多的实验，可以考虑其步骤和方法能否简化或优化，在保证实验目的和原理不变的情况下，采取更加可行简约的实验步骤和方法。

案例：《重组DNA分子的模拟操作》的优化

教材中的实验仅限于“目的基因与运载体结合”这一步骤，如果能将其升级成对整个基因工程操作程序的模拟实验，效果会更好。有关研究人员对此进行了如下尝试：

（一）材料用具

含抗虫毒蛋白基因的基因文库模式图、Ti质粒模式图、受体细胞（土壤农杆菌）模式图、剪刀（代表EcoRⅠ）、透明胶条（代表DNA连接酶）。

（二）方法步骤

模拟基因操作（将抗虫毒蛋白基因导入土壤农杆菌）的过程，并说出其基本原理。具体步骤如下：

1.提取目的基因：在下图所示的基因文库中找到含目的基因的细胞，将目的基因用EcoRⅠ提取出来。已知EcoRⅠ能识别GAATTC序列，并且使G和A之間的磷酸二酯键断开。

2.目的基因与运载体结合：利用EcoRⅠ限制酶和DNA连接酶，将上一步中提取的目的基因与下图中的Ti质粒构建成重组质粒，并在指定空白处粘贴重组质粒的重组后碱基序列。

3.将目的基因导入受体细胞：将重组质粒用胶水粘贴到下面的土壤农杆菌模式图内。

4.目的基因的检测和表达：将受体细胞在含有青霉素的培养基中进行培养，能够存活、繁殖的受体细胞就是已经被导入了质粒的细胞。如果培养基上存活的受体细胞内出现，就说明目的基因完成了表达过程。

根据学生的情况，可采用不同的方式实施上述实验。如果学生思维能力。较强，则可在课堂上采取自上而下的教学方式，将该实验任务交给学生，然后指导学生阅读教材，分步骤完成实验，教师及时对学生的操作结果进行评价和纠正。

案例分析：通过现实生活中的材料在纸上或者计算机上构建一个抽象模型，指导学生对其进行模拟操作，对于学生理解这些实验的原理和操作流程会很有帮助。重组DNA分子是基因操作过程中的关键步骤，学生在学习这一部分内容时往往由于较微观抽象而难以理解。因此通过增加《重组DNA分子的模拟操作》这一补充实验解决这一难题，不仅有利于学生理解和掌握基因操作的基本过程，也有利于教师在教学过程中了解学生的学习情况，从而进行进行及时的反馈，促进教学质量的提高。

三、开展模拟实验时应注意的问题

（一）要注重对学生思维过程的培养

模拟实验不同于实际实验，实际实验过程中能学到实验方法和实验技术，训练实验技能，而在模拟实验过程中思维活动是必不可少的，这是由模拟实验过程本身特点决定的。

以往的中学生物学教学内容中，除了基本理论和基本知识外，实验内容多为实验操作训练，致使不少教师和学生受种种主、客观因素的影响，养成了只重视知识、不关心思维方法的习惯，在测试中纯记忆的问答题一般都掌握得比较好，一接触需灵活解决的问题或实际应用问题则束手无策，或错误百出，原因是没有真正掌握科学的思维方法。

（二）模型选择要遵循化繁为简的原则

把复杂的实际问题转化为理想的简单问题，使它保留并突出决定事物本质属性的主要因素，排除次要和偶然因素的干扰。

（三）模型选择要根据实际情况不断进行调整和修正

模拟实验是科学性和假定性的辩证统一。它不仅要在实践中接受检验，而且还要在实践中扩展、补充和修正。

参考文献：

[1]刘欣.对“重组DNA分子的模拟操作”实验的改进[J].生物学教学，2009（6）：34.