仇昆

摘 要：模擬實(shí)驗(yàn)是科學(xué)研究一種重要的實(shí)驗(yàn)方法，存在“實(shí)驗(yàn)者”“驗(yàn)方法”“原型”和“模型”的四者的互動(dòng)。運(yùn)用模擬實(shí)驗(yàn)法，使實(shí)驗(yàn)者突破了傳統(tǒng)的生物學(xué)實(shí)驗(yàn)的思維模式，增強(qiáng)了直觀性和可認(rèn)識(shí)性。內(nèi)容以高中生物教學(xué)為例，簡(jiǎn)要論述了模擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)法在課程中的運(yùn)用，以期對(duì)教學(xué)有所幫助。

關(guān)鍵詞：高中生物；模擬實(shí)驗(yàn)；有效應(yīng)用

《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》指出不同的學(xué)習(xí)方式有各自的特點(diǎn)、優(yōu)勢(shì)和適用的條件，教師應(yīng)根據(jù)不同的教學(xué)內(nèi)容注意采用多樣化的教學(xué)方式。生物科學(xué)隸屬于自然科學(xué)的范疇，生物實(shí)驗(yàn)是生物科學(xué)研究的重要方法。實(shí)驗(yàn)者進(jìn)行生物實(shí)驗(yàn)，就是按照研究目的利用一定的手段去控制和干預(yù)研究對(duì)象或研究過(guò)程中的某些因素。但是有些科學(xué)實(shí)驗(yàn)由于受到一些特殊因素的制約，不能或不許直接對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行實(shí)際實(shí)驗(yàn)。在這種情況下，為了獲得對(duì)研究對(duì)象的認(rèn)識(shí)，以揭示其本質(zhì)和規(guī)律，我們可以通過(guò)模擬的方法制成研究對(duì)象的模型，然后模擬研究對(duì)象的實(shí)際情況，在模型上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，這樣的實(shí)驗(yàn)就叫做模擬實(shí)驗(yàn)。目前模擬實(shí)驗(yàn)已成為生物實(shí)驗(yàn)的一個(gè)重要組成部分，是生物學(xué)教學(xué)中一種體現(xiàn)新課程改革理念的教學(xué)方法，倡導(dǎo)合作學(xué)習(xí)、自主學(xué)習(xí)，鼓勵(lì)批判性思維，更利于實(shí)踐和知識(shí)創(chuàng)新。本文僅就模擬實(shí)驗(yàn)的原理、模擬實(shí)驗(yàn)建立的方法和意義進(jìn)行一些探討。

一、模擬實(shí)驗(yàn)的原理

模擬實(shí)驗(yàn)是根據(jù)相似性的原理，用模擬的對(duì)象來(lái)代替研究對(duì)象，這種實(shí)際存在的研究對(duì)象叫“原型”，而模擬的“替代物”為“模型”。對(duì)實(shí)驗(yàn)者來(lái)說(shuō)，模型是研究對(duì)象，對(duì)原型來(lái)講，模型是替代物，所以，它又可以成為實(shí)驗(yàn)者認(rèn)識(shí)原型的工具。

在實(shí)驗(yàn)研究中，實(shí)驗(yàn)手段只直接作用于模型，而不直接作用于原型。如在“性狀分離比”模擬實(shí)驗(yàn)中，使用兩個(gè)小桶來(lái)代表雌雄生殖器官，小桶內(nèi)的小球代表雌雄配子，小球的種類和比例代表雌雄配子的種類和比例，在通過(guò)隨機(jī)從小桶中取兩個(gè)小球來(lái)代表雌雄配子的隨機(jī)結(jié)合，并且記錄結(jié)合的方式出現(xiàn)的次數(shù)，從而推測(cè)后代的基因型和比值。由此可見(jiàn)，模擬實(shí)驗(yàn)是將模型實(shí)驗(yàn)的結(jié)果類推到原型上去，以此揭示研究對(duì)象的本質(zhì)和規(guī)律的一種研究方法。

二、模擬實(shí)驗(yàn)建立的方法

1.選擇和建立研究對(duì)象（原型）的模型

建立科學(xué)和正確的模型，這是進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)，是實(shí)驗(yàn)成敗的關(guān)鍵，下面結(jié)合實(shí)例加以說(shuō)明。在“人的性別遺傳”一課教學(xué)中，“生男生女到底是怎么回事？生男生女的幾率均有多大？”是一個(gè)大家既感興趣又很抽象的問(wèn)題。首先我讓學(xué)生課前準(zhǔn)備好模擬的“精子”“卵細(xì)胞”——用兩種不同顏色的圍棋棋子分別表示含X染色體的精子（如黑子）和含Y染色體的精子（如白子），用代表含X染色體精子的棋子代表卵細(xì)胞（如黑子）。然后分別裝在兩個(gè)不透光的容器中，其中一個(gè)容器內(nèi)的棋子代表精子（數(shù)量要多，但黑白比例應(yīng)為1：1），另一個(gè)容器內(nèi)的棋子表示卵（數(shù)量也要多，都是黑子）。

2.將模型置于與原型相似的條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)

嚴(yán)格控制模擬實(shí)驗(yàn)條件，要讓模型與原型所處的條件盡可能相同或相似，只有這樣，才能把從模型上獲取的信息可靠、有效地類推到原型上去。例題中在課堂上分組進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，讓每個(gè)學(xué)生分別從兩個(gè)容器中每次各取一個(gè)棋子，通過(guò)XX（兩個(gè)黑子）或XY（一個(gè)黑一個(gè)白）染色體的組合來(lái)判斷是男孩還是女孩。每人做兩次。

3.將模擬實(shí)驗(yàn)的結(jié)果類推到原型上

觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析并得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論，這是科學(xué)實(shí)驗(yàn)的重要步驟。模擬實(shí)驗(yàn)的結(jié)果是全班總體的兩個(gè)黑子和一黑一白出現(xiàn)的次數(shù)是相同的，比值為1∶1。試驗(yàn)結(jié)論是出生的孩子男女性別比例是1∶1，且生男生女取決于精子。

三、模擬實(shí)驗(yàn)在高中生物教學(xué)中的作用

1.通過(guò)模擬實(shí)驗(yàn)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情

模擬實(shí)驗(yàn)可以聯(lián)系學(xué)生的現(xiàn)實(shí)生活，使用現(xiàn)有的生活經(jīng)驗(yàn)，在各種實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中能獲得多種多樣的直接經(jīng)驗(yàn)。模擬實(shí)驗(yàn)促使學(xué)生將所學(xué)知識(shí)綜合運(yùn)用于模擬實(shí)驗(yàn)的科學(xué)探究中，體驗(yàn)運(yùn)用知識(shí)、獲取知識(shí)并解決問(wèn)題的過(guò)程，從而產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)積極性，進(jìn)而激發(fā)科學(xué)探究的興趣。

2.通過(guò)模擬實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、創(chuàng)新精神、交流能力和合作精神

模擬實(shí)驗(yàn)是利用一些簡(jiǎn)便的模型替代生物中的原型，模型的制作原料可以是學(xué)生利用手邊，家庭日常生活的一些廢棄物模型，制作過(guò)程又使學(xué)生的雙手活動(dòng)開(kāi)來(lái)，培養(yǎng)動(dòng)手能力。制作過(guò)程是一個(gè)創(chuàng)新求變的過(guò)程，一個(gè)人的智慧是有限的，大家在一起群策群力，相互討論，開(kāi)展平等的討論交流，以合作手段取得集體的成功，各成員的努力結(jié)果相互依存。在這一過(guò)程之中學(xué)生的創(chuàng)新精神、交流能力和合作精神得到培養(yǎng)。

3.通過(guò)模擬實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的批判精神和質(zhì)疑能力

高中生物很多實(shí)驗(yàn)是對(duì)以有結(jié)論的實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證，而我們?cè)谧鰧?shí)驗(yàn)的過(guò)程中很可能得到與現(xiàn)有定論的不一致的結(jié)果。這時(shí)要對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行分析，考察問(wèn)題出現(xiàn)原因。例如，在做性狀分離比實(shí)驗(yàn)時(shí)有時(shí)得不到1：1的結(jié)論，這時(shí)問(wèn)題的癥結(jié)出現(xiàn)在哪？實(shí)驗(yàn)的次數(shù)足夠嗎？小球取出后放回了嗎？是隨機(jī)取球的嗎？

由于構(gòu)建模型是新課程中新提出的概念，學(xué)生對(duì)構(gòu)建模型原理的理解、具體操作過(guò)程感到陌生，需要教師在授課過(guò)程中善于引導(dǎo)，逐步培養(yǎng)學(xué)生構(gòu)建模型思想和方法。

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[1]汪忠.生物新課程教學(xué)論[M].高等教育出版社，2003-07.

[2]鄭曉蕙.生物課程與教學(xué)論[M].浙江教育出版社，2003-09.

編輯 馬曉榮