初中生物模拟实验的内涵、价值及实施.pdfVIP

初中生物模拟实验的内涵、价值及实施

著名实验物理学家丁肇中说过：“自然科学理论不能离

开实验的基础。”生物学是自然科学的一门基础学科。实验

既是生物教学不可或缺的组成部分，也是一种有效的教学手

段。2019年版的《生物学课程标准》（以下简称“标准”）

将实验教学提到了前所未有的高度。然而，由于受到多种条

件限制，很多实验无法实质性地开展。因此，模拟实验在初

中生物教学中受到一定的重视。但根据笔者的课堂观察发现

以及问卷调查结果分析，初中生物模拟实验的实施状况不容

乐观，甚至还存在着不少误区，具体表现为：实验目标设置

不清晰，活动开展层次模糊，教学实施忽视学生好奇的天性，

模拟实验的指导不得当，忽视类比的重要性，实验评价方式

单一等。因此，厘清初中生物模拟实验的内涵，挖掘模拟实

验的教学价值，提出模拟实验的实施建议就显得十分必要。

一、模拟实验的内涵

关于模拟实验内涵的认识，尚未有统一的说法。有的偏重操

作性[1]，有的偏重方法性认识[2]，虽然对模拟实验内涵认

识的视角不同，但都反映了模拟实验具有科学性、替代性、

可视性、可操作性和类比性等五个特征。[3]笔者认为初中

生物模拟实验的内涵理应包含以下几个方面：①初中生物模

拟实验原型包括生物学基本事实、概念、原理和规律等；②

实验以原型为基础设计模型，在与原型相似的条件下，通过

第1页

对模型的实验和研究，间接地研究原型的性质和规律性；③

模拟实验不是真实实验，实验的直接结论并不是模拟实验的

最终结论，以类比推理为逻辑基础，实现直接结论到原型的

类推是实验成功的关键；④模拟实验的开展应遵循科学原

理，以提升学生的生物核心素养为最终目标。

二、模拟实验的教学价值

1.模拟实验以直观为基础，利于学生理解概念。

列宁在《哲学笔记》中有一个著名的论断：“由生动的直观

到抽象的思维，再由抽象的思维到实践，这是认识真理、认

识客观实在的辩证的途径。”[4]模拟实验属于生物直观教

学手段之一，它直观地展示了生物学基本事实、概念、原理

和规律等。学生通过操作、观察实验积累了大量的感性认知，

而大量的感性认知是形成观念和理解概念的基础。

2.模拟实验以类比为形式，利于学生建构知识。

学生在操作实验的基础上，通过比较、综合、概括、假设、

联想，把握模拟实验所传达的本质特征。模拟实验为学生创

造了“做中学”的契机，激发了学生的内在兴趣、认知需求，

以类比为形式，锻炼了学生的高级思维力，有助于学生

“手”“脑”结合主动建构知识。

3.模拟实验以发现为追求，利于学生素养提升。

模拟实验是一种具有问题性、探索性和发现性的学习活动。

模拟实验教学注重学生知识过程与方法的获得，关注学生思

第2页

维的生长，有助于学生科学素养的提升。学生在操作模拟实

验的过程中会主动发现、发展和求新，而素养的提升，必然

离不开这一过程。

例如，在“探究酸雨对种子萌发的影响”的模拟实验中，学

生用不同浓度的醋酸替代pH值不同的酸雨，每天对不同编

号的小麦种子喷洒相应pH值的“酸雨”，并对种子的萌发

及生长状况进行观察、记录和分析，最终得出结论。在观察

酸雨对自然界破坏的图片或视频中，学生提出探究问题“酸

雨对种子萌发产生什么影响”；在对实验设计的尝试中，开

展探究；在观察和对实验记录的理性分析中得出结论。学生

在操作模拟实验的过程中，经历“观察—探究—发现”的过

程，习得了科学探究的技能，锻炼了理性思维的能力，还产

生了保护环境人人有责的环境意识，提升了生物学核心素

养。

三、初中生物教学中模拟实验的实施建议

1.模拟实验的目标指向，要合理有度。

具有明确、合理的教学目标既是完成模拟实验教学任务的前

提，也是教学评价的依据。实验目标的确立应严格依据课程

标准，从学生已有的基础和生物学知识原理出发，指向全体

学生。只有确定了合理、具体、可行的实验目标，才能实现

有效的实验教学。模拟实验的教学目标也应涉及三个维度：

知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观。

第3页

例如，在“模拟池塘生态系统”的教学目标制定之前，笔者

对标准、学生和教材进行了分析。标准要求，在本节课的教

学中，教师应帮助学生形成的重要概念有：一个生态系统包

括一定区域内所有的植物、动物、微生物以及非生物环境；

依据生物在生态系统中的不同作用，一般可分为生产者、消

费