高中生物模拟实验的开展

谢军

摘要：根据高中生物模拟实验的开展现状，通过合理选择模拟实验类型、明确实验原理、分析实验结果、改进和开发实验，达到高效开展模拟实验的目 标，提高学生生物科学素养。

关键词：高中生物；模拟实验；高效开展

中图分类号：G434 文献标识码：A 文章编号：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

高中生物学课程标准中提到加强和完善生物学实验教学，可以是在生物实验室，也可以开展模拟实验。由于学校实验器材短缺、实验课时间 不足等原因，很多学校的生物实验课开设率不高，难以达到预期的教学目标[1]。基于这一实际情况，开展模拟实验成为一条有效途径，从而提高学生 生物科学素养。

1 模拟实验的概念

在研究中，实际存在的研究对象称为原型，模拟原型存在的替代物称为模型。通过对模型的实验和研究，依据相似性原理，将模型上获得的信 息类比到原型上，间接地实验和研究原型的性质和规律，这种间接的实验 方法称为模拟实验。它是科学研究中的一种基础方法，是高中学生必须了 解和掌握的科学方法。根据《浙江省普通高中学科教学指导意见》，必修模 块中要求的模拟实验有 5 个，分别是模拟孟德尔杂交实验、减数分裂模型的制作研究、制作 DNA 双螺旋结构模型、设计并制作生态瓶。

2 开展模拟实验的必要性

首先，模拟实验为学生提供了更多参与探究的机会，激发学生的学习兴趣。模拟实验的选材比较简单，大多来源于生活，实验可操作性强。在学生动手实践的过程中，培養学生的观察能力、动手能力，还能促进问题的发现，如优化选材、简化操作、反思结果等，激发学生的创新能力。其次，模拟实验一般以小组合作的形式开展，在实验过程中，学生只有合理分工、 共同探究，才能有效完成实验，有助于培养学生的团结合作精神[2]。

3 开展模拟实验的现状

笔者所在学校除了“减数分裂模型的制作研究”略有开展之外，其他均没有开展活动。这一现状其实也反映出很多学校开展模拟实验的实际情况。许多教师受应试影响，没有理解高中生物学课程标准开设模拟实验 的目的，对模拟实验没有进行深入研究[3]。同时，在模拟实验的开展过程 中，往往过分注重了具体的形象化的操作而忽略了其中蕴涵的思维过程

[4]，丧失了开展模拟实验的意义。

针对上述情况，如何高效地开展模拟实验教学，发挥其作用呢？

4 高效开展模拟实验

4.1 选择实验模型。利用多媒体技术，一些抽象的、微观的生物现象可以变得具体化。如有丝分裂和减数分裂可以通过 FLASH 动画来模拟过程。也可利用软件技术构建实验，形成虚拟实验系统。它可以像实际实验一样添加试剂、进行化学反应等，最终产生实验结果，如“模拟尿糖的检测”实验可以尝试用这一方法解决。这些内容选用了虚拟模型进行教学，

“模拟孟德尔杂交实验”则选用实物模型更适合。

4.2 明确实验原理。在模拟实验中，每一步操作流程都是经过一定的理论依据设计而成的[5]。因此，只有明确实验原理，才能在操作过程中，将形象化的表象转化成本质，发挥出模拟实验的作用。如在“模拟孟德尔杂交实验” 中，浙科版教材中的实验材料选用了信封、卡片。在进行实验前，教师首先要让学生了解模型和原型的对应关系。实验采用信封代表雌、雄生殖器官，卡片代表雌、雄配子，从信封中抽取卡片，用卡片的随机组合，模拟生物在生殖过程雌、雄配子的随机结合。每个信封内写有“Y“”y”的卡片数要相同是因为亲本的基因型是Yy，其产生的配子比例Y：y=1：1。学生明确关系后，才能了解实验的本质。而在实际实验中，发现了一些问题：卡片在信封中不易混匀； 抽取卡片放回后，没有充分混合；抽取时，卡片太薄或粘附在一起，可能一次就抽取两张，然后学生又主观地选择其中一张。这些都会影响抽取时的随机性，使两种配子出现的概率出现偏差[6]。因此，我们可以对实验材料进行优 化，将信封换成小桶，卡片换成小球。在选材时，寻找经济、环保、省力的实验 材料，如小桶可以是实验室的烧杯，小球可以是玻璃珠、围棋。

4.3 分析实验结果。学生的模拟实验结果是通过学生探究合作学习后得到的，可能存在着多样性。如“模拟孟德尔杂交实验”中一对相对性状的模拟杂交实验结果，每组学生得到的后代表现型比例即显性性状（YY 和

Yy）与隐性性状（yy）的比例不同，最后汇总的全班比例和孟德尔得出的比例显性：隐性=3：1有偏差。根据实验结果，教师和学生可以共同探讨原因，在这一过程中，增强学生的思维能力，提高生物科学素养。

5 合理改进和开发教材中的模拟实验

针对教材中已存在的模拟实验，我们可以从实验材料、实验操作等方面进行设计、简化，提高它们的可行性。另外，教材中的一些抽象的理论知识或实验也可以通过模拟实验来进行突破。如"翻译"，我们不妨尝试采用构建mRNA、tRNA、核糖体、氨基酸的实物模型，进行动态的过程模拟。

6 总结

综上所述，开展高中生物的模拟实验具有积极意义。教师需要转变对 模拟实验的观念，合理设计实验，培养学生的科学探究、合作交流能力，提 高生物科学素养，增强模拟实验在高中生物教学中的应用效果。

参考文献：

[1] 李涛，黄彩霞，赵浩斌.高中生物教学中的虚拟实验.教学与管理， 2017，（7）：53.

[2][5] 吴晓敏. 高中生物模拟性实验教学探究. 中国教育技术装备， 2016，（23）：153.

[3][6]杨扬.模拟实验中产生的创新——以模拟孟德尔杂交实验为例.中国教育技术装备，2013，（23）：99-100.

[4] 王世君，李奇勇.浙科版高中生物模拟实验（必修）的初步分析.中学生物学，2010，26（12）：55.