高中生物模擬實驗的開展

謝軍

摘要：根據(jù)高中生物模擬實驗的開展現(xiàn)狀，通過合理選擇模擬實驗類型、明確實驗原理、分析實驗結(jié)果、改進和開發(fā)實驗，達到高效開展模擬實驗的目 標(biāo)，提高學(xué)生生物科學(xué)素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：高中生物；模擬實驗；高效開展

中圖分類號：G434 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-9129（2017）09-182-02

Absrtact：accordingtothepresentsituationofthebiologicalsimulationexperimentinseniorhighschool，theaimofdevelopingthesimulationexperimenteffi- cientlyistoselectthetypeofsimulationexperimentreasonably，definetheexperimentalprinciple，analyzetheexperimentalresult，improveanddeveloptheex- periment. Improving students' Bioscience Literacy

Keywords： high school biology； simulation experiment； high efficiency development

高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)中提到加強和完善生物學(xué)實驗教學(xué)，可以是在生物實驗室，也可以開展模擬實驗。由于學(xué)校實驗器材短缺、實驗課時間 不足等原因，很多學(xué)校的生物實驗課開設(shè)率不高，難以達到預(yù)期的教學(xué)目標(biāo)[1]?；谶@一實際情況，開展模擬實驗成為一條有效途徑，從而提高學(xué)生 生物科學(xué)素養(yǎng)。

1 模擬實驗的概念

在研究中，實際存在的研究對象稱為原型，模擬原型存在的替代物稱為模型。通過對模型的實驗和研究，依據(jù)相似性原理，將模型上獲得的信 息類比到原型上，間接地實驗和研究原型的性質(zhì)和規(guī)律，這種間接的實驗 方法稱為模擬實驗。它是科學(xué)研究中的一種基礎(chǔ)方法，是高中學(xué)生必須了 解和掌握的科學(xué)方法。根據(jù)《浙江省普通高中學(xué)科教學(xué)指導(dǎo)意見》，必修模 塊中要求的模擬實驗有 5 個，分別是模擬孟德爾雜交實驗、減數(shù)分裂模型的制作研究、制作 DNA 雙螺旋結(jié)構(gòu)模型、設(shè)計并制作生態(tài)瓶。

2 開展模擬實驗的必要性

首先，模擬實驗為學(xué)生提供了更多參與探究的機會，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。模擬實驗的選材比較簡單，大多來源于生活，實驗可操作性強。在學(xué)生動手實踐的過程中，培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、動手能力，還能促進問題的發(fā)現(xiàn)，如優(yōu)化選材、簡化操作、反思結(jié)果等，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新能力。其次，模擬實驗一般以小組合作的形式開展，在實驗過程中，學(xué)生只有合理分工、 共同探究，才能有效完成實驗，有助于培養(yǎng)學(xué)生的團結(jié)合作精神[2]。

3 開展模擬實驗的現(xiàn)狀

筆者所在學(xué)校除了“減數(shù)分裂模型的制作研究”略有開展之外，其他均沒有開展活動。這一現(xiàn)狀其實也反映出很多學(xué)校開展模擬實驗的實際情況。許多教師受應(yīng)試影響，沒有理解高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)開設(shè)模擬實驗 的目的，對模擬實驗沒有進行深入研究[3]。同時，在模擬實驗的開展過程 中，往往過分注重了具體的形象化的操作而忽略了其中蘊涵的思維過程

[4]，喪失了開展模擬實驗的意義。

針對上述情況，如何高效地開展模擬實驗教學(xué)，發(fā)揮其作用呢？

4 高效開展模擬實驗

4.1 選擇實驗?zāi)Ｐ汀＠枚嗝襟w技術(shù)，一些抽象的、微觀的生物現(xiàn)象可以變得具體化。如有絲分裂和減數(shù)分裂可以通過 FLASH 動畫來模擬過程。也可利用軟件技術(shù)構(gòu)建實驗，形成虛擬實驗系統(tǒng)。它可以像實際實驗一樣添加試劑、進行化學(xué)反應(yīng)等，最終產(chǎn)生實驗結(jié)果，如“模擬尿糖的檢測”實驗可以嘗試用這一方法解決。這些內(nèi)容選用了虛擬模型進行教學(xué)，

“模擬孟德爾雜交實驗”則選用實物模型更適合。

4.2 明確實驗原理。在模擬實驗中，每一步操作流程都是經(jīng)過一定的理論依據(jù)設(shè)計而成的[5]。因此，只有明確實驗原理，才能在操作過程中，將形象化的表象轉(zhuǎn)化成本質(zhì)，發(fā)揮出模擬實驗的作用。如在“模擬孟德爾雜交實驗” 中，浙科版教材中的實驗材料選用了信封、卡片。在進行實驗前，教師首先要讓學(xué)生了解模型和原型的對應(yīng)關(guān)系。實驗采用信封代表雌、雄生殖器官，卡片代表雌、雄配子，從信封中抽取卡片，用卡片的隨機組合，模擬生物在生殖過程雌、雄配子的隨機結(jié)合。每個信封內(nèi)寫有“Y“”y”的卡片數(shù)要相同是因為親本的基因型是Yy，其產(chǎn)生的配子比例Y：y=1：1。學(xué)生明確關(guān)系后，才能了解實驗的本質(zhì)。而在實際實驗中，發(fā)現(xiàn)了一些問題：卡片在信封中不易混勻； 抽取卡片放回后，沒有充分混合；抽取時，卡片太薄或粘附在一起，可能一次就抽取兩張，然后學(xué)生又主觀地選擇其中一張。這些都會影響抽取時的隨機性，使兩種配子出現(xiàn)的概率出現(xiàn)偏差[6]。因此，我們可以對實驗材料進行優(yōu) 化，將信封換成小桶，卡片換成小球。在選材時，尋找經(jīng)濟、環(huán)保、省力的實驗 材料，如小桶可以是實驗室的燒杯，小球可以是玻璃珠、圍棋。

4.3 分析實驗結(jié)果。學(xué)生的模擬實驗結(jié)果是通過學(xué)生探究合作學(xué)習(xí)后得到的，可能存在著多樣性。如“模擬孟德爾雜交實驗”中一對相對性狀的模擬雜交實驗結(jié)果，每組學(xué)生得到的后代表現(xiàn)型比例即顯性性狀（YY 和

Yy）與隱性性狀（yy）的比例不同，最后匯總的全班比例和孟德爾得出的比例顯性：隱性=3：1有偏差。根據(jù)實驗結(jié)果，教師和學(xué)生可以共同探討原因，在這一過程中，增強學(xué)生的思維能力，提高生物科學(xué)素養(yǎng)。

5 合理改進和開發(fā)教材中的模擬實驗

針對教材中已存在的模擬實驗，我們可以從實驗材料、實驗操作等方面進行設(shè)計、簡化，提高它們的可行性。另外，教材中的一些抽象的理論知識或?qū)嶒炓部梢酝ㄟ^模擬實驗來進行突破。如"翻譯"，我們不妨嘗試采用構(gòu)建mRNA、tRNA、核糖體、氨基酸的實物模型，進行動態(tài)的過程模擬。

6 總結(jié)

綜上所述，開展高中生物的模擬實驗具有積極意義。教師需要轉(zhuǎn)變對 模擬實驗的觀念，合理設(shè)計實驗，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究、合作交流能力，提 高生物科學(xué)素養(yǎng)，增強模擬實驗在高中生物教學(xué)中的應(yīng)用效果。

參考文獻：

[1] 李濤，黃彩霞，趙浩斌.高中生物教學(xué)中的虛擬實驗.教學(xué)與管理， 2017，（7）：53.

[2][5] 吳曉敏. 高中生物模擬性實驗教學(xué)探究. 中國教育技術(shù)裝備， 2016，（23）：153.

[3][6]楊揚.模擬實驗中產(chǎn)生的創(chuàng)新——以模擬孟德爾雜交實驗為例.中國教育技術(shù)裝備，2013，（23）：99-100.

[4] 王世君，李奇勇.浙科版高中生物模擬實驗（必修）的初步分析.中學(xué)生物學(xué)，2010，26（12）：55.