曾統(tǒng)坤

摘 要：在生物實驗教學中，直接的演示實驗往往需要用到教具，而模擬實驗一樣非常重要，有時還能取得更好的教學效果，教具在其中扮演著更為關鍵的作用。由于實驗條件、設備的限制， 比如DNA分子及蛋白質(zhì)分子水平上的實驗、細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驗、自然選擇過程和種群密度的調(diào)查等宏觀方面的實驗都不可能在實驗室內(nèi)完成， 模擬實驗在一定程度上可以彌補這個缺憾。在教學活動中為了驗證某個理論而進行的學生實驗， 為了取得更直觀的效果， 節(jié)省昂貴的經(jīng)費， 也可以用簡單的材料制作教具， 模擬復雜的生物學過程。

關鍵詞：探究實驗；教具；模型構(gòu)建

一、運用教具進行模擬實驗必須注意的問題

1. 注重思維訓練應貫穿教具模型的整個應用過程

模擬實驗不同于實際實驗，實際實驗過程中能學到實驗方法和實驗技術，訓練實驗技能，而在模擬實驗過程中更多的代替性的感受和直觀性的思考，此時訓練思維活動必不可少。主要體現(xiàn)在以下三個方面：

（1）在實驗的準備階段，如何選擇材料和如何制造模型是準備之初，原型確定之后，我們可以根據(jù)原型的特性進行創(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用是否恰當最為關鍵的一環(huán)，我們要盡可能地通過教具模型將原型本來的性質(zhì)進行類推，這樣運用教具的可靠性和安全性最大。

（2）整個實驗的不斷進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化的運用價值。

（3）當實驗結(jié)束，我們搜集到實驗數(shù)據(jù)結(jié)果時，要再次摸清該教具進行模擬實驗時所代替的原理、設計之初的初衷——取代難以實際進行的實驗得到可以類比化的結(jié)果。嘗試教具的應用，尤其是創(chuàng)造性的設計模擬實驗往往能夠取代我們常規(guī)課堂當中對普通實驗的照本宣科，可以讓師生共同更好地理解實驗的目的、原理、意義，可以簡化講解時思維的固定式植入，對于學生生物學思維的訓練具有重要的長遠性的意義。我們可以通過教具的應用鍛煉思維同時完成模型模擬實驗、現(xiàn)象模擬實驗、過程模擬實驗、仿真模擬實驗和探究模擬實驗。

2. 化繁為簡，關注教具模型的本質(zhì)

我們應該等價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用又不至于難度太大造成教學整個環(huán)節(jié)的效率降低。例如，建立生物保護色形成的模型，就是對保護色形成的機制和原理進行充分研究，模式化處理后我們可以借助簡單的紙板，不同學生的隨即“捕食行為”從而進行過程代替，最后得到結(jié)果一起進行結(jié)果分析，探討形成原因，從而得到結(jié)論，這樣既不會給學生老師造成教學實踐上的難度，又能有效地訓練思維，突破無法還原原有環(huán)境演變的難點。

3. 教具的選擇性制作和后期教具模型的修改補充拓展應當保持連續(xù)性

由于教具模型構(gòu)建之初我們往往會通過比較選定認為較合適的教具，但隨著教學過程和教學互動的不斷深化，以及生物學對中學生生物素養(yǎng)不同方面的不同要求，我們應當在實踐中學習，通過不斷的磨合和實踐將模型教具不斷豐富規(guī)范科學。例如，為了模擬生物保護色形成的過程和原理，我們起初運用最先的簡單教具，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，然后讓學生通過自己動手數(shù)出兩種不同顏色線條的數(shù)量，從而進一步思考保護色的形成和原理。然后通過實踐發(fā)現(xiàn)我們得到的結(jié)論禁不起原理的考察，我們通過反思因為生物所在的環(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行再次實驗，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，放入實驗室常見的敞口培養(yǎng)皿中，接著我們再在其中加入一定量的黑豆、紅豆、綠豆，學生分組進行實驗之后相互計算單位時間一分鐘內(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們的生活，學生表達出的參與實驗的欲望更強，最后的實驗結(jié)果也非常好的得到結(jié)論。

二、教具在仿真模擬實驗中的量的把握要求準確

仿真模擬實驗相比其它幾種模擬實驗對教具應用要求更高，它符合現(xiàn)代學習對實驗的逼真化的模擬，與此同時對教具的應用要求更加細致，它的直觀性和可行性更高，因此時刻把握量在仿真模擬實驗中非常關鍵。。

例如，模擬酸雨對種子萌發(fā)的影響、觀察SO2對植物的影響、模擬工業(yè)酸奶的制作等均屬于仿真模擬實驗。其中，如何模擬探究酸雨對植物的影響呢？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。收集雨水受到時間和空間的限制，為了做好“酸雨對植物的影響”的探究，進行模擬實驗，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。其次是設計操作方案：

第一，采用測定酸雨條件下種子的發(fā)芽率來探究酸雨對生物的影響。

第二，設置對比實驗，即要有實驗組和對照組，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該相同。可選擇小麥、油菜、綠豆、玉米等種子。

第三，為了減小誤差，可設置4—5個小組重復實驗。每個小組由不同的學生完成，每個小組都有對照組和實驗組，且每個小組的對照組和實驗組最好分別用50粒種子，以便計算。

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，隨時檢查，及時補充相應液體。約3—7天進行統(tǒng)計、填表并計算平均值和發(fā)芽率，制作柱狀統(tǒng)計圖，進行分析比較，得出結(jié)論。

三、教具在初高中模擬實驗中的整理應用

采用簡單易取的材料，應用于模擬實驗中，收到的教學效果往往給人驚喜。除了教材上已有模型生物進化的模型制作，模擬保護色形成的實驗操作、性狀分離比的模擬等實驗外，還有許多我們可以借鑒以及進行個人創(chuàng)新的教具運用：endprint