中學(xué)生物的模型構(gòu)建

曾統(tǒng)坤

摘 要：在生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，直接的演示實(shí)驗(yàn)往往需要用到教具，而模擬實(shí)驗(yàn)一樣非常重要，有時(shí)還能取得更好的教學(xué)效果，教具在其中扮演著更為關(guān)鍵的作用。由于實(shí)驗(yàn)條件、設(shè)備的限制， 比如DNA分子及蛋白質(zhì)分子水平上的實(shí)驗(yàn)、細(xì)胞中色體的變化和基因的自由組合規(guī)律等探索微觀方面的實(shí)驗(yàn)、自然選擇過程和種群密度的調(diào)查等宏觀方面的實(shí)驗(yàn)都不可能在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)完成， 模擬實(shí)驗(yàn)在一定程度上可以彌補(bǔ)這個(gè)缺憾。在教學(xué)活動(dòng)中為了驗(yàn)證某個(gè)理論而進(jìn)行的學(xué)生實(shí)驗(yàn)， 為了取得更直觀的效果， 節(jié)省昂貴的經(jīng)費(fèi)， 也可以用簡單的材料制作教具， 模擬復(fù)雜的生物學(xué)過程。

關(guān)鍵詞：探究實(shí)驗(yàn)；教具；模型構(gòu)建

一、運(yùn)用教具進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)必須注意的問題

1. 注重思維訓(xùn)練應(yīng)貫穿教具模型的整個(gè)應(yīng)用過程

模擬實(shí)驗(yàn)不同于實(shí)際實(shí)驗(yàn)，實(shí)際實(shí)驗(yàn)過程中能學(xué)到實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)技術(shù)，訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)技能，而在模擬實(shí)驗(yàn)過程中更多的代替性的感受和直觀性的思考，此時(shí)訓(xùn)練思維活動(dòng)必不可少。主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面：

（1）在實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備階段，如何選擇材料和如何制造模型是準(zhǔn)備之初，原型確定之后，我們可以根據(jù)原型的特性進(jìn)行創(chuàng)新創(chuàng)作，而如何保證兩者之間盡可能大的相似性則成為了教具運(yùn)用是否恰當(dāng)最為關(guān)鍵的一環(huán)，我們要盡可能地通過教具模型將原型本來的性質(zhì)進(jìn)行類推，這樣運(yùn)用教具的可靠性和安全性最大。

（2）整個(gè)實(shí)驗(yàn)的不斷進(jìn)行中我們要保證兩者處于一致的條件中，這樣才能保證教具和原型兩者工作狀態(tài)基本一致，教具才具備更好的真實(shí)化的運(yùn)用價(jià)值。

（3）當(dāng)實(shí)驗(yàn)結(jié)束，我們搜集到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果時(shí)，要再次摸清該教具進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)時(shí)所代替的原理、設(shè)計(jì)之初的初衷——取代難以實(shí)際進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)得到可以類比化的結(jié)果。嘗試教具的應(yīng)用，尤其是創(chuàng)造性的設(shè)計(jì)模擬實(shí)驗(yàn)往往能夠取代我們常規(guī)課堂當(dāng)中對(duì)普通實(shí)驗(yàn)的照本宣科，可以讓師生共同更好地理解實(shí)驗(yàn)的目的、原理、意義，可以簡化講解時(shí)思維的固定式植入，對(duì)于學(xué)生生物學(xué)思維的訓(xùn)練具有重要的長遠(yuǎn)性的意義。我們可以通過教具的應(yīng)用鍛煉思維同時(shí)完成模型模擬實(shí)驗(yàn)、現(xiàn)象模擬實(shí)驗(yàn)、過程模擬實(shí)驗(yàn)、仿真模擬實(shí)驗(yàn)和探究模擬實(shí)驗(yàn)。

2. 化繁為簡，關(guān)注教具模型的本質(zhì)

我們應(yīng)該等價(jià)化地盡可能簡單化模型，排除次要因素的干擾和影響，找到主要屬性，這樣才使得制作的教具既能夠有效應(yīng)用又不至于難度太大造成教學(xué)整個(gè)環(huán)節(jié)的效率降低。例如，建立生物保護(hù)色形成的模型，就是對(duì)保護(hù)色形成的機(jī)制和原理進(jìn)行充分研究，模式化處理后我們可以借助簡單的紙板，不同學(xué)生的隨即“捕食行為”從而進(jìn)行過程代替，最后得到結(jié)果一起進(jìn)行結(jié)果分析，探討形成原因，從而得到結(jié)論，這樣既不會(huì)給學(xué)生老師造成教學(xué)實(shí)踐上的難度，又能有效地訓(xùn)練思維，突破無法還原原有環(huán)境演變的難點(diǎn)。

3. 教具的選擇性制作和后期教具模型的修改補(bǔ)充拓展應(yīng)當(dāng)保持連續(xù)性

由于教具模型構(gòu)建之初我們往往會(huì)通過比較選定認(rèn)為較合適的教具，但隨著教學(xué)過程和教學(xué)互動(dòng)的不斷深化，以及生物學(xué)對(duì)中學(xué)生生物素養(yǎng)不同方面的不同要求，我們應(yīng)當(dāng)在實(shí)踐中學(xué)習(xí)，通過不斷的磨合和實(shí)踐將模型教具不斷豐富規(guī)范科學(xué)。例如，為了模擬生物保護(hù)色形成的過程和原理，我們起初運(yùn)用最先的簡單教具，在綠色卡紙上用不同的紅筆和綠筆勾上許多等大小的粗條來代表小蟲，然后讓學(xué)生通過自己動(dòng)手?jǐn)?shù)出兩種不同顏色線條的數(shù)量，從而進(jìn)一步思考保護(hù)色的形成和原理。然后通過實(shí)踐發(fā)現(xiàn)我們得到的結(jié)論禁不起原理的考察，我們通過反思因?yàn)樯锼诘沫h(huán)境是非常豐富的立體式的環(huán)境，而我們模擬教具僅僅是平面化的紙板以及上面許多顏色構(gòu)成的粗條，這就決定了教具無法通過實(shí)踐。于是我們又制作了許多立體化的紅色綠色的小枝條放入其中進(jìn)行再次實(shí)驗(yàn)，而我們?nèi)匀话l(fā)現(xiàn)結(jié)果差距非常之大。經(jīng)過不斷討論思考，擺脫了固有思維的束縛，最后嘗試了這樣的教具模型制作：從精品購物店內(nèi)買一些與綠豆大小相似的白石頭，放入實(shí)驗(yàn)室常見的敞口培養(yǎng)皿中，接著我們?cè)僭谄渲屑尤胍欢康暮诙?、紅豆、綠豆，學(xué)生分組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)之后相互計(jì)算單位時(shí)間一分鐘內(nèi)從石子中撿出的各種豆類的數(shù)目各是多少，從而模擬保護(hù)色的形成及其原理。這套模型教具相比教材更加的貼近同學(xué)們的生活，學(xué)生表達(dá)出的參與實(shí)驗(yàn)的欲望更強(qiáng)，最后的實(shí)驗(yàn)結(jié)果也非常好的得到結(jié)論。

二、教具在仿真模擬實(shí)驗(yàn)中的量的把握要求準(zhǔn)確

仿真模擬實(shí)驗(yàn)相比其它幾種模擬實(shí)驗(yàn)對(duì)教具應(yīng)用要求更高，它符合現(xiàn)代學(xué)習(xí)對(duì)實(shí)驗(yàn)的逼真化的模擬，與此同時(shí)對(duì)教具的應(yīng)用要求更加細(xì)致，它的直觀性和可行性更高，因此時(shí)刻把握量在仿真模擬實(shí)驗(yàn)中非常關(guān)鍵。。

例如，模擬酸雨對(duì)種子萌發(fā)的影響、觀察SO2對(duì)植物的影響、模擬工業(yè)酸奶的制作等均屬于仿真模擬實(shí)驗(yàn)。其中，如何模擬探究酸雨對(duì)植物的影響呢？自然酸雨主要是由于燒煤排放的二氧化硫和汽車尾氣排放的氮氧化物等氣體溶解于空氣中的雨水，造成雨水酸化，使PH值下降而形成的。收集雨水受到時(shí)間和空間的限制，為了做好“酸雨對(duì)植物的影響”的探究，進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，很有意義。首先是模擬酸雨：用食用白醋按1：1的比例與清水配置，可得PH=4的酸雨。其次是設(shè)計(jì)操作方案：

第一，采用測(cè)定酸雨條件下種子的發(fā)芽率來探究酸雨對(duì)生物的影響。

第二，設(shè)置對(duì)比實(shí)驗(yàn)，即要有實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組，并且所用種子的種類、大小、數(shù)量、新鮮程度以及其他影響條件均應(yīng)該相同?？蛇x擇小麥、油菜、綠豆、玉米等種子。

第三，為了減小誤差，可設(shè)置4—5個(gè)小組重復(fù)實(shí)驗(yàn)。每個(gè)小組由不同的學(xué)生完成，每個(gè)小組都有對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組，且每個(gè)小組的對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組最好分別用50粒種子，以便計(jì)算。

第四，在培養(yǎng)皿中放上適宜的吸水紙，展平，分別向紙上滴加模擬酸雨和清水，使紙濕潤，放上種子（各50粒），蓋上培養(yǎng)皿，放在溫暖環(huán)境中。

第五，隨時(shí)檢查，及時(shí)補(bǔ)充相應(yīng)液體。約3—7天進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、填表并計(jì)算平均值和發(fā)芽率，制作柱狀統(tǒng)計(jì)圖，進(jìn)行分析比較，得出結(jié)論。

三、教具在初高中模擬實(shí)驗(yàn)中的整理應(yīng)用

采用簡單易取的材料，應(yīng)用于模擬實(shí)驗(yàn)中，收到的教學(xué)效果往往給人驚喜。除了教材上已有模型生物進(jìn)化的模型制作，模擬保護(hù)色形成的實(shí)驗(yàn)操作、性狀分離比的模擬等實(shí)驗(yàn)外，還有許多我們可以借鑒以及進(jìn)行個(gè)人創(chuàng)新的教具運(yùn)用：endprint