中学生物的模型构建

曾统坤

摘 要：在生物实验教学中，直接的演示实验往往需要用到教具，而模拟实验一样非常重要，有时还能取得更好的教学效果，教具在其中扮演着更为关键的作用。由于实验条件、设备的限制， 比如DNA分子及蛋白质分子水平上的实验、细胞中色体的变化和基因的自由组合规律等探索微观方面的实验、自然选择过程和种群密度的调查等宏观方面的实验都不可能在实验室内完成， 模拟实验在一定程度上可以弥补这个缺憾。在教学活动中为了验证某个理论而进行的学生实验， 为了取得更直观的效果， 节省昂贵的经费， 也可以用简单的材料制作教具， 模拟复杂的生物学过程。

关键词：探究实验；教具；模型构建

一、运用教具进行模拟实验必须注意的问题

1. 注重思维训练应贯穿教具模型的整个应用过程

模拟实验不同于实际实验，实际实验过程中能学到实验方法和实验技术，训练实验技能，而在模拟实验过程中更多的代替性的感受和直观性的思考，此时训练思维活动必不可少。主要体现在以下三个方面：

（1）在实验的准备阶段，如何选择材料和如何制造模型是准备之初，原型确定之后，我们可以根据原型的特性进行创新创作，而如何保证两者之间尽可能大的相似性则成为了教具运用是否恰当最为关键的一环，我们要尽可能地通过教具模型将原型本来的性质进行类推，这样运用教具的可靠性和安全性最大。

（2）整个实验的不断进行中我们要保证两者处于一致的条件中，这样才能保证教具和原型两者工作状态基本一致，教具才具备更好的真实化的运用价值。

（3）当实验结束，我们搜集到实验数据结果时，要再次摸清该教具进行模拟实验时所代替的原理、设计之初的初衷——取代难以实际进行的实验得到可以类比化的结果。尝试教具的应用，尤其是创造性的设计模拟实验往往能够取代我们常规课堂当中对普通实验的照本宣科，可以让师生共同更好地理解实验的目的、原理、意义，可以简化讲解时思维的固定式植入，对于学生生物学思维的训练具有重要的长远性的意义。我们可以通过教具的应用锻炼思维同时完成模型模拟实验、现象模拟实验、过程模拟实验、仿真模拟实验和探究模拟实验。

2. 化繁为简，关注教具模型的本质

我们应该等价化地尽可能简单化模型，排除次要因素的干扰和影响，找到主要属性，这样才使得制作的教具既能够有效应用又不至于难度太大造成教学整个环节的效率降低。例如，建立生物保护色形成的模型，就是对保护色形成的机制和原理进行充分研究，模式化处理后我们可以借助简单的纸板，不同学生的随即“捕食行为”从而进行过程代替，最后得到结果一起进行结果分析，探讨形成原因，从而得到结论，这样既不会给学生老师造成教学实践上的难度，又能有效地训练思维，突破无法还原原有环境演变的难点。

3. 教具的选择性制作和后期教具模型的修改补充拓展应当保持连续性

由于教具模型构建之初我们往往会通过比较选定认为较合适的教具，但随着教学过程和教学互动的不断深化，以及生物学对中学生生物素养不同方面的不同要求，我们应当在实践中学习，通过不断的磨合和实践将模型教具不断丰富规范科学。例如，为了模拟生物保护色形成的过程和原理，我们起初运用最先的简单教具，在绿色卡纸上用不同的红笔和绿笔勾上许多等大小的粗条来代表小虫，然后让学生通过自己动手数出两种不同颜色线条的数量，从而进一步思考保护色的形成和原理。然后通过实践发现我们得到的结论禁不起原理的考察，我们通过反思因为生物所在的环境是非常丰富的立体式的环境，而我们模拟教具仅仅是平面化的纸板以及上面许多颜色构成的粗条，这就决定了教具无法通过实践。于是我们又制作了许多立体化的红色绿色的小枝条放入其中进行再次实验，而我们仍然发现结果差距非常之大。经过不断讨论思考，摆脱了固有思维的束缚，最后尝试了这样的教具模型制作：从精品购物店内买一些与绿豆大小相似的白石头，放入实验室常见的敞口培养皿中，接着我们再在其中加入一定量的黑豆、红豆、绿豆，学生分组进行实验之后相互计算单位时间一分钟内从石子中捡出的各种豆类的数目各是多少，从而模拟保护色的形成及其原理。这套模型教具相比教材更加的贴近同学们的生活，学生表达出的参与实验的欲望更强，最后的实验结果也非常好的得到结论。

二、教具在仿真模拟实验中的量的把握要求准确

仿真模拟实验相比其它几种模拟实验对教具应用要求更高，它符合现代学习对实验的逼真化的模拟，与此同时对教具的应用要求更加细致，它的直观性和可行性更高，因此时刻把握量在仿真模拟实验中非常关键。。

例如，模拟酸雨对种子萌发的影响、观察SO2对植物的影响、模拟工业酸奶的制作等均属于仿真模拟实验。其中，如何模拟探究酸雨对植物的影响呢？自然酸雨主要是由于烧煤排放的二氧化硫和汽车尾气排放的氮氧化物等气体溶解于空气中的雨水，造成雨水酸化，使PH值下降而形成的。收集雨水受到时间和空间的限制，为了做好“酸雨对植物的影响”的探究，进行模拟实验，很有意义。首先是模拟酸雨：用食用白醋按1：1的比例与清水配置，可得PH=4的酸雨。其次是设计操作方案：

第一，采用测定酸雨条件下种子的发芽率来探究酸雨对生物的影响。

第二，设置对比实验，即要有实验组和对照组，并且所用种子的种类、大小、数量、新鲜程度以及其他影响条件均应该相同。可选择小麦、油菜、绿豆、玉米等种子。

第三，为了减小误差，可设置4—5个小组重复实验。每个小组由不同的学生完成，每个小组都有对照组和实验组，且每个小组的对照组和实验组最好分别用50粒种子，以便计算。

第四，在培养皿中放上适宜的吸水纸，展平，分别向纸上滴加模拟酸雨和清水，使纸湿润，放上种子（各50粒），盖上培养皿，放在温暖环境中。

第五，随时检查，及时补充相应液体。约3—7天进行统计、填表并计算平均值和發芽率，制作柱状统计图，进行分析比较，得出结论。

三、教具在初高中模拟实验中的整理应用

采用简单易取的材料，应用于模拟实验中，收到的教学效果往往给人惊喜。除了教材上已有模型生物进化的模型制作，模拟保护色形成的实验操作、性状分离比的模拟等实验外，还有许多我们可以借鉴以及进行个人创新的教具运用：endprint