論蘇教版中的高中生物模擬實驗的意義和作用

程勇

摘 要： 模擬實驗是新教材中增加的一種實驗類型。本文介紹了模擬實驗概念意義和作用，并對模擬實驗教學(xué)提出建議。

關(guān)鍵詞： 高中生物模擬實驗 概念 意義 作用 教學(xué)建議

高中生物新教材實驗，無論是數(shù)量上還是質(zhì)量上，都較舊教材都有了很大變化，這對培養(yǎng)學(xué)生的素質(zhì)無疑有利的。從數(shù)量上看，由原來的24個實驗增加到26個，給學(xué)生創(chuàng)造了更多的動手機會，在質(zhì)量上增加了模擬實驗數(shù)目7個和調(diào)查方法，更易操作。但是，如果教師對上述特點缺乏足夠的認(rèn)識，這些實驗就難以發(fā)揮預(yù)期作用。下面筆者就模擬實驗的意義、作用和教學(xué)探討。

1.模擬實驗的概念

在研究工作或?qū)嶒炛校捎谠趯嶒瀸ο笊喜荒芑虿辉试S進(jìn)行實際實驗，為了取得對研究對象的認(rèn)識，可以通過模擬的方法制成研究對象的模型，然后通過模型進(jìn)行實驗，模擬研究對象的實際情況，這種實驗叫模擬實驗。

由于模擬實驗簡單，以至每逢實驗時，學(xué)生都會半開玩笑地說：“我們成了幼兒園大班學(xué)生了。”可是這是知識的驗證實驗，因為人們在進(jìn)行科學(xué)研究時，常常要按照一定的目的，利用儀器和設(shè)備去控制和改變自然。但是，自然界有許多現(xiàn)象，人們很難直接控制和改變。這些包括：（1）被研究對象在空間上或時間上極為遙遠(yuǎn)（例如人類的進(jìn)化歷程）；（2）被研究的對象涉及的范圍廣泛，或者存在和發(fā)展延續(xù)時間很長（例如動植物的遺傳變異和自然選擇）；（3）由于被研究客體物理屬性決定了不能直接實驗（如太陽內(nèi)部的物理過程）；（4）當(dāng)研究對象是人時，為了保證安全和健康，人不能直接用于實驗。對于以上自然現(xiàn)象和自然過程，當(dāng)人們在研究時，所使用實驗手段就不能直接作用于所研究的現(xiàn)象或?qū)ο螅仨毑扇∧M的手段進(jìn)行。在教學(xué)活動中為了驗證某個理論而進(jìn)行的學(xué)生實驗，為了取得直觀的效果，節(jié)約經(jīng)費，也可以用簡單的材料，模擬復(fù)雜的物理、化學(xué)或其他自然過程，并讓學(xué)生真正學(xué)到東西。正是由于這些特點，模擬實驗顯得尤為重要。

2.模擬實驗的意義和作用

生物學(xué)是以實驗為基礎(chǔ)的科學(xué)，是研究自然界一切生命現(xiàn)象的科學(xué)，它包括從宏觀的環(huán)節(jié)《生物學(xué)》到微觀的《細(xì)胞生物學(xué)》和《分子生物學(xué)》。從古至今，一切生命物質(zhì)的變化不僅受自身因素影響，而且受外界環(huán)境因素制約，在研究中如何趨利避害，正是人類對生物探索研究的漫長歷史，為我們開辟了一條科學(xué)思維的道路——模擬實驗。

模擬實驗中模型選擇的思維方法要遵循化繁為簡的原則。把復(fù)雜的實際問題轉(zhuǎn)化為理想的簡單問題，使它保留并突破決定事物本質(zhì)屬性的主要因素，排除次要和偶然的干擾。例如：模擬動物種群密度調(diào)查的標(biāo)志重捕法，用50個紅豆代表50只老鼠，然后與一杯大豆混合（大豆代表土地），這樣第一次抓取計數(shù)其中紅豆并標(biāo)志再放回杯中混合再抓取一次，計數(shù)紅豆數(shù)并數(shù)出紅豆中標(biāo)志數(shù)。代入公式N=n（重捕個體數(shù)）/m（重補中標(biāo)志個體數(shù)）×M（標(biāo)志個體數(shù)），并計算出總數(shù)目。這個模擬實驗排除了老鼠死亡，因遷入遷出，因標(biāo)志物影響動物而被捕食等干擾，簡單易做。

模擬實驗是科學(xué)性和假定性的辯證統(tǒng)一。它不僅要在實踐中接受檢驗，而且要在檢驗中擴(kuò)展、補充和修正。例如：DNA模擬實驗的制作中，如果你用圓形代替磷酸，五邊形代替脫氧核糖，正方形代表含氮堿基，這樣在紙上貼出DNA模型，則只能說明DNA分子內(nèi)堿基間關(guān)系和DNA基本骨架，而不能體現(xiàn)DNA結(jié)構(gòu)具有三維立體性，堿基平面間平行關(guān)系等。不如用DNA結(jié)構(gòu)模型讓學(xué)生組裝，并旋轉(zhuǎn)得到DNA空間結(jié)構(gòu)。這樣的模型更貼切、更逼真、更形象，便于學(xué)生對所學(xué)知識的理解。

3.關(guān)于高中生物模擬實驗的教學(xué)

在中學(xué)生物教學(xué)內(nèi)容中，除了基本理論和基本知識外，實驗內(nèi)容多是驗證性的實驗操作，致使不少教師和學(xué)生受種種主觀因素影響，養(yǎng)成只重視知識而不關(guān)注思維方法的習(xí)慣，因而形成了思維惰性，認(rèn)為生物學(xué)學(xué)習(xí)就是死記硬背，所以在測試中問答題都做得比較好，一遇到教靈活的實際問題便束手無策，或錯誤百出，原因是沒有真正掌握科學(xué)的思維方法。因此模擬實驗教學(xué)中需注意以下幾點。

3.1介紹模擬實驗?zāi)康募案魑镔Y代表的含義。

“模擬哺乳動物精子和卵細(xì)胞的形成過程”實驗，在實驗顆前首先要介紹實驗?zāi)康氖强床煌旧w數(shù)目的生物形成精子和卵細(xì)胞的過程和結(jié)果，各物質(zhì)代表的含義，使學(xué)生有目的地進(jìn)行實驗操作，及各步驟所代表的含義，以及實驗結(jié)果的記錄。如果目的不明確，各物質(zhì)含義不清，就會使實驗課教學(xué)變成幼兒園在搭積木的游戲式教學(xué)，各學(xué)生搭的樣式各異，結(jié)果是學(xué)生浪費了學(xué)習(xí)時間又沒有掌握相應(yīng)的知識。

3.2加強學(xué)生思維能力培養(yǎng)，引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計新的模擬實驗。

類比思維是根據(jù)兩個對象在某些方面相似或相同，推出它們在其他方面可能相似或相同的一種思維方式。在設(shè)計模擬實驗時，為了培養(yǎng)學(xué)生類比思維，可用日常生活中材料代替課本中的材料。如DNA結(jié)構(gòu)模型的制作，實驗中用圓球代表磷酸，五邊形代表脫氧核糖，四種不同形狀的塑料代表堿基，經(jīng)過實驗得出結(jié)論。可是模型中不能反映堿基對平面間平行，于是有的學(xué)生自己設(shè)計實驗如下，用紅毛線代表DNA的基本骨架，用牙簽表示堿基對，這樣經(jīng)過實驗后，學(xué)生得出了結(jié)論。在實驗過程中，學(xué)生的思維能力得到了極大的訓(xùn)練，教師也落實了大綱對學(xué)生思維能力的培養(yǎng)要求。

3.3引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)實驗過程的不足，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)欲望。

無論什么模擬實驗，總能發(fā)現(xiàn)它的一些不足。例如在《制定真核細(xì)胞模型》的制作過程時，學(xué)生制作好后，發(fā)現(xiàn)安裝有困難，各細(xì)胞在相應(yīng)位置，并且模型中也不能看到細(xì)胞器內(nèi)部結(jié)構(gòu)，且只能平放。正是通過與實際的比較，學(xué)生對實驗才有所了解，產(chǎn)生對實驗進(jìn)行改進(jìn)的欲望。

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