初中生物模拟实验的设计与实践

对于在教案一线工作的老师们，可能会有一部分老师对于今天我们要共同探讨的“模拟实验”都存在着一定的误区，对于教材中出现的相关模拟实验认识都不是很深，在日常的教案活动中相对于观察实验、探究实验等并不重视，常常为了赶进度忽略它的存在，觉得耽误课堂时间，又不太好管理课堂，不就是让学生动手做手工？或者一起做游戏一样。对学知识没有什么大的帮助。在日常的教案积累中，我也是对初中教材中的模拟实验进行过尝试、改进和逐步探索的过程，今天在这和大家一块来学习，分享我在教案中积累的一点点小经验或者说是小收获吧！也希望在座的老师们也把自己在教案中获得的想法和创新跟大家一起分享一下，相互交流，共同进步。

我校的课题研究的课题是：我们生物教研组针对我们的学科特征，确立的子课题是：。所以在初中生物的各类实验组内老师都在不断地进行探索和研究，不管是探究实验还是观察实验，以至于被老师们经常忽略了的模拟实验，对于初中阶段学生的生物素养以及知识的提高都有着不同的价值和意义。

初中生物模拟实验的研究与教案策略

全日制义务教育新《生物课程标准》中明确提出课程理念是：面向全体学生着眼于学生的全面发展和终身发展的需要；提高生物科学素养；倡导探究性学习，力图改变学生的学习方式，引导学生主动参与、乐于探究、勤于动手，逐步培养学生收集和处理科学信息的能力、获取新知识的能力、分析和解决问题的能力，以及交流与合作的能力等，突出创新精神和实践能力的培养。这一理念的提出，为模拟实验开发与实施创造了良好的条件和氛围。因此，在义务教育阶段对学生实施模拟实验教案不仅仅能让学生学习实验的方法和过程，更重要的是通过实验进一步培养学生探索与发现的能力，最终使初中学生的科学素养得到进一步的提高。

中学生物课程中模拟实验的运用, 是生物学课程改革的一个大胆尝试, 也是转变继承性教案思想, 树立创造性教育观念, 培养具有系统思维, 实践能力和创新精神的复合型人才的一项有力措施。这项措施必将推动初中、高中生命科学教案改革, 有力地促进青少年科技活动的深入开展。将课本中难以理解的内容以及不可能做的实验, 设计成构造模型或者模拟实验, 将抽象的知识形象化, 让学生动手操作, 感悟、体验生物结构和生命运动历程。

一、模拟实验的定义及特点：

1、模拟实验是根据相似性原理通过模拟的方法制成研究对象的模型，用模型来代替被研究对象，模拟研究对象的实际情况来进行实验的研究活动。人教版教材《生物学》八年级上册是这样解释的“在难以直接拿研究对象做实验时，有时用模型来做实验，即模仿实验对象制作模型，或者模仿实验的某些条件进行实验，这样的实验叫做模拟实验。模拟实验也是科学研究中常用的一种方法”。从教育的本质上来说，模拟实验就是利用这些“模拟”的，或者说与研究对象具有某种“相似性”的实验材料，通过开展学生实验的手段，让学生来学习的方法。

2、模拟实验的基本特点

（1）直观性：与直接实验一样，模拟实验具有生动直观的特点。模拟实验还可以将许多抽象的概念、原理转化成直观的现象进行类比，使人们便于理解和接受。

（2）经济性：模拟实验所使用的模型是原型事物的替代物，我们要求它在某些方面与原型具有相似性，在多数情形下，对它的线度、强度、制作精度以及结构的复杂程度等方面都可以降低要求，使之降低造价。尤其是对于教案，我们身边的许许多多的瓶瓶罐罐，都可以在模拟实验中派上用场。

（3）易控性：控制是实验的灵魂，模拟实验含有更多的人为因素，受到自然条件的限制相对较少，因此也就更容易被实验者控制，使实验沿着实验者所设计的方向进行。

（4）广泛性：模拟实验是一种间接的类比性实验，无论是宏观天体还是微观粒子，无论是漫长的过程还是短暂的瞬间，都可以转化成模型进行研究。所以具有十分广泛的应用领域。

3．模拟实验与真实实验的关系

模拟实验不同于真实实验，真实实验过程中能学到实验方法和实验技术，训练实验技能，而在模拟实验的过程中思维活动是必不可少的，这是由模拟实验过程本身的特点决定的，它主要体现在以下三个方面：在实验的准备阶段，选择和建立关于研究对象的物质模型是重要的一步，原型确定之后，要依据原型的特点，按照相似性原理并运用类比推理，选择或建造与原型有结构上相似或功能上相似的事物作为实验模型，选择和构建相似模型是模拟实验的一个极为重要的环节，因为模型与原型之间相似程度越高，则将模型的性质类推到原型上的可靠性就越大；在实验进行阶段，要将模型置于与原型相似的条件下进行，只有这样，才能使从模型上获得的信息能可靠而有效地类推到原型上去；在实验结果处理阶段，要将模型实验的结果外推到实验中去。

因为，如果在用原型客体直接实验不经济、不可能、不适宜或效果不好时，这时模拟实验的优势就突显出来了。它可使事过境迁或稍纵即逝的自然现象或过程在实验室重现,可将现象简化或进行时空的放大、缩小,可对那些既不能打开,又不能从外部直接观察其内部状态的系统进行研究。如模拟膈肌的变化，就很直观，让学生增加感性认识，因此，模式实验与真实实验的关系是相互补充，不可相互替代的。

从教育的本质上来说，模拟实验就是利用这些“模拟”的或者说与研究对象具有某种“相似性”的实验材料，通过开展学生实验的手段，让学生来学习模型方法。所谓“模型方法”是以研究模型来揭示实验，其目的就是要学生通过模型———对象的类似物来认识对象；从实验形式上看，模拟实验似乎不是“实验”，它的操作过程是让学生做游戏或者作手工劳动而已

二．模拟实验教案的设计与实践

模拟实验是一种全新的学生实验。此法应用于生物教案，可使事过境迁或稍纵即逝的自然现象或过程在实验室重现，可将现象简化或进行时空的放大、缩小，可对那些既不能打开，又不能从外部直接观察其内部状态的系统进行研究。特别是解决那些尚无简单有效的仪器可演示的实验，模拟法则成了一种重要的辅助手段[6]。如七年级学生对于细胞的认识，细胞很小，通过显微镜的观察认识到细胞的形态以后，再通过自己制作植物细胞和动物细胞模型，比如液泡的形态应该是什么样的，大小如何，叶绿体用什么来制作（展示图片），

模拟实验是根据相似性原理通过模拟的方法制成研究对象的模型, 用模型来代替被研究对象, 模拟研究对象的实际情况, 来进行实验研究。由于生物学中很多研究对象直接用来实验很困难或者不可能, 因而模拟实验成为生物学中一个重要的方法。根据实验结果的属性及实验过程的感受, 通常也将模拟实验分为现象模拟实验、过程模拟实验、探究模拟实验和仿真模拟实验。在教案实施过程中，我系统归纳了初中生物课程可进行模拟实验教案的渗透点，以小组合作学习为主要形式，在生物课堂开展模拟实验教案，设计了模拟生男生女的奥秘、探究酸雨对生物的影响、模拟保护色的形成过程等多个典型的模拟实验教案案例。

三．模拟实验在生物教案中的教育价值

1．破除学生对科学实验的神秘感

模拟实验说明了生物学实验除了可以用生物材料来做，也可以用非生物材料来做，可以因陋就简、就地取材进行科学实验，这对于学生实验设计时的