模擬實驗中產生的創新
實驗教學
作者：楊揚
目前，模擬實驗經常被教師忽視。對此，筆者以模擬孟德爾雜交實驗[1]為例，試從培養學生創新能力的角度，探究如何開展模擬實驗教學。在高中生物課程標準設計時，模擬實驗作為提高學生生物科學素養的有效手段，被增加到高中生物教材中，具有豐富學生感性認識，激發學生創新能力的特點。
1 模擬實驗的提出及其優點
模擬實驗教學倡導自主學習、合作學習，注重培養批判性思維和創新性思維。無論是國外生物教材，還是現行的高中生物教材，都越來越重視模擬實驗的開發與研究，以促進和豐富探究性學習，提高學生生物科學素養[2]。
模擬實驗是根據相似的理論，先設計與自然事物、自然現象及其發展變化過程相似的模型，然後通過對模型的實驗和研究，間接地去實驗和研究原型的性質和規律性。這種間接的實驗方法稱為模擬實驗，又稱為模擬方法[3]。在生物學教學活動中，模擬實驗可以理解為：在驗證某個理論而進行的學生實驗中，為了取得更直觀的效果，節省實驗的經費，我們采用環保、低成本、簡單的材料，模擬複雜的自然過程，然後將模型實驗的結果類推到原型上去，從而揭示研究對象的本質和規律。
與其他生物學實驗相比，模擬實驗有其獨特的優勢。首先，模擬實驗可以解決不便或不能用直接實驗方法解決的難題，能豐富學生的感性認識，激發他們學習興趣，調動思維的積極性；其次，模擬實驗的實驗器材大多來源於生活，實驗可操作性強，在學生動手參與的過程中能促進問題的發現，激發學生的創新能力。因此，在模擬實驗教學中，實驗的意義不僅在於通過“模型”幫助學生去研究“原型”，更注重於在建立和操作模型的過程中培養學生的觀察能力、動手能力、反思能力、創新能力等。
2 開展模擬實驗教學的現狀
目前，模擬實驗在高中生物實驗教學中處於一種非常尷尬的境地。在許多教師和學生的印象中，生物學實驗應該與生物材料、顯微鏡、培養皿等打交道，而呈現在我們麵前的模擬實驗看起來似乎不是“實驗”，更像是讓學生做遊戲，或者是進行手工勞動。同時，許多教師沒有理解高中生物課程標準增加模擬實驗的目的，對模擬實驗也沒進行深入研究，認為隻要把相關的知識點講清楚，至於是否進行模擬實驗是可有可無的。以上原因都直接導致在實際教學過程中，教師對模擬實驗往往隻進行口頭闡述，很少帶著學生在課堂上進行實際操作；即便有具體操作，一般也是以教師演示為主，讓學生動手的機會很少；並且教師在演示的過程中，很少會去考慮實驗的合理性和可操作性，基本也是按部就班完成任務而已。這一現狀嚴重地偏離了模擬實驗教學的本意。筆者認為，如何在教學實踐中發揮模擬實驗的功能非常值得研究。筆者結合教學實踐，以模擬孟德爾雜交實驗為例，談談如何通過模擬實驗開發學生的創新能力。
3 開發模擬實驗的創新性
模擬孟德爾雜交實驗是模擬實驗在高中生物學的典型案例，其主要目的是通過模擬雌、雄配子的結合過程，幫助學生更形象地理解在形成配子時等位基因相互分開，在受精作用時雌、雄配子的結合是隨機的。所以這個實驗的核心是“隨機性”。教材中形象地用4個大信封代表雌、雄生殖器，4種卡片代表雌、雄配子，然後通過卡片的抽取和結合來模擬等位基因的相互分開，以及在受精作用時雌、雄配子的結合。
3.1 尋找適合的實驗器材，迸發強大的創造力
在實際操作過程中，若全班52人，以4人為一小組，每個小組要購買4個大信封，共需52個，同時還需製作1040張大小一致的卡片。雖然學生的學習生活比較緊張，但為了能更好地幫助學生理解實驗的隨機性原理以及驗證9：3：3：1的結果，在實驗前一星期就布置購買和製作任務。
在前期準備過程中，筆者了解到：學生普遍認為購買52個大信封比較費錢，製作1040張卡片比較費時。在發現問題的同時，筆者鼓勵他們反思問題，能否尋找更為經濟、環保、省力的實驗材料呢？這一舉措馬上使學生的思維變得活躍，開始思考實驗原型的性質和規律，尋求與其相似的更為合適的模型。問題源於實踐，創新源於問題。學生的思維在與問題的不斷碰撞中，一次一次走向高峰，迸發出強大的創造力。