一、模擬實驗的內(nèi)涵
關于模擬實驗內(nèi)涵的認識，尚未有統(tǒng)一的說法。有的偏重操作性[1]，有的偏重方法性認識[2]，雖然對模擬實驗內(nèi)涵認識的視角不同，但都反映了模擬實驗具有科學性、替代性、可視性、可操作性和類比性等五個特征。[3]筆者認為初中生物模擬實驗的內(nèi)涵理應包含以下幾個方面：①初中生物模擬實驗原型包括生物學基本事實、概念、原理和規(guī)律等；②實驗以原型為基礎設計模型，在與原型相似的條件下，通過對模型的實驗和研究，間接地研究原型的性質(zhì)和規(guī)律性；③模擬實驗不是真實實驗，實驗的直接結(jié)論并不是模擬實驗的最終結(jié)論，以類比推理為邏輯基礎，實現(xiàn)直接結(jié)論到原型的類推是實驗成功的關鍵；④模擬實驗的開展應遵循科學原理，以提升學生的生物核心素養(yǎng)為最終目標。
二、模擬實驗的教學價值
1.模擬實驗以直觀為基礎，利于學生理解概念。
列寧在《哲學筆記》中有一個著名的論斷：“由生動的直觀到抽象的思維，再由抽象的思維到實踐，這是認識真理、認識客觀實在的辯證的途徑�！盵4]模擬實驗屬于生物直觀教學手段之一，它直觀地展示了生物學基本事實、概念、原理和規(guī)律等。學生通過操作、觀察實驗積累了大量的感性認知，而大量的感性認知是形成觀念和理解概念的基礎。
2.模擬實驗以類比為形式，利于學生建構(gòu)知識。
學生在操作實驗的基礎上，通過比較、綜合、概括、假設、聯(lián)想，把握模擬實驗所傳達的本質(zhì)特征。模擬實驗為學生創(chuàng)造了“做中學”的契機，激發(fā)了學生的內(nèi)在興趣、認知需求，以類比為形式，鍛煉了學生的高級思維力，有助于學生“手”“腦”結(jié)合主動建構(gòu)知識。
3.模擬實驗以發(fā)現(xiàn)為追求，利于學生素養(yǎng)提升。
模擬實驗是一種具有問題性、探索性和發(fā)現(xiàn)性的學習活動。模擬實驗教學注重學生知識過程與方法的獲得，關注學生思維的生長，有助于學生科學素養(yǎng)的提升。學生在操作模擬實驗的過程中會主動發(fā)現(xiàn)、發(fā)展和求新，而素養(yǎng)的提升，必然離不開這一過程。
例如，在“探究酸雨對種子萌發(fā)的影響”的模擬實驗中，學生用不同濃度的醋酸替代pH值不同的酸雨，每天對不同編號的小麥種子噴灑相應pH值的“酸雨”，并對種子的萌發(fā)及生長狀況進行觀察、記錄和分析，最終得出結(jié)論。在觀察酸雨對自然界破壞的圖片或視頻中，學生提出探究問題“酸雨對種子萌發(fā)產(chǎn)生什么影響”；在對實驗設計的嘗試中，開展探究；在觀察和對實驗記錄的理性分析中得出結(jié)論。學生在操作模擬實驗的過程中，經(jīng)歷“觀察—探究—發(fā)現(xiàn)”的過程，習得了科學探究的技能，鍛煉了理性思維的能力，還產(chǎn)生了保護環(huán)境人人有責的環(huán)境意識，提升了生物學核心素養(yǎng)。
三、初中生物教學中模擬實驗的實施建議
1.模擬實驗的目標指向，要合理有度。
具有明確、合理的教學目標既是完成模擬實驗教學任務的前提，也是教學評價的依據(jù)。實驗目標的確立應嚴格依據(jù)課程標準，從學生已有的基礎和生物學知識原理出發(fā)，指向全體學生。只有確定了合理、具體、可行的實驗目標，才能實現(xiàn)有效的實驗教學。模擬實驗的教學目標也應涉及三個維度：知識與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價值觀。
例如，在“模擬池塘生態(tài)系統(tǒng)”的教學目標制定之前，筆者對標準、學生和教材進行了分析。標準要求，在本節(jié)課的教學中，教師應幫助學生形成的重要概念有：一個生態(tài)系統(tǒng)包括一定區(qū)域內(nèi)所有的植物、動物、微生物以及非生物環(huán)境；依據(jù)生物在生態(tài)系統(tǒng)中的不同作用，一般可分為生產(chǎn)者、消費者和分解者。[5]七年級的學生好奇心強、好表現(xiàn)，應創(chuàng)設條件讓他們積極主動地參與學習。學生雖然有觀察池塘的生活經(jīng)驗，但是對于生態(tài)系統(tǒng)中各成分之間的關系了解較少，缺乏對生態(tài)系統(tǒng)概念的整體認識。蘇科版生物學教材中本節(jié)內(nèi)容的安排是讓學生在觀察池塘生態(tài)系統(tǒng)圖的基礎上，說出生態(tài)系統(tǒng)的組成成分并分析各成分的作用�；谝陨系姆治�，實驗目標可以這樣確定：一是通過制作、觀察和分析模擬池塘生態(tài)系統(tǒng)，了解生態(tài)系統(tǒng)的成分及作用；二是通過分析、比較模擬池塘與現(xiàn)實池塘，建構(gòu)生態(tài)系統(tǒng)概念；三是嘗試通過設計、開展實驗，培養(yǎng)學生觀察分析能力、動手操作能力以及分工協(xié)作的能力；四是通過對模擬生態(tài)系統(tǒng)的嚴謹分析，形成嚴謹、實事求是的科學態(tài)度。以上的目標設計具體、合理且可達成。
2.模擬實驗的活動開展，要層次分明。
模擬實驗活動的開展，應符合學生的認知規(guī)律，體現(xiàn)層次性原則。實驗活動的層次性指的是以學生的差異性為基礎，由淺入深、循序漸進地開展模擬實驗。實驗活動一般分為實驗前、實驗中、實驗后三個層次。實驗前，教師應先了解學生，找準學生開展實驗的起點，包括能力起點、知識起點以及態(tài)度起點，然后對學生進行合理的分組。實驗中，首先要創(chuàng)設情境，模擬實驗更需要教師創(chuàng)設情境，讓學生進入到“真實”的狀態(tài)。其次，建立或者認識模型，模擬實驗的模型可以由教師提供，也可以由學生自制，后者當然更有利于學生認識模型。再次，創(chuàng)造類似條件，開展實驗，模擬實驗的實驗條件替代了現(xiàn)實環(huán)境，但實驗仍需要在與現(xiàn)實環(huán)境相似的條件下開展。最后，與原型比較，進行類推，在此基礎上，學生進行綜合、概括，這是學生從感性到理性思維的提升過程。實驗后，教師應要求學生認真撰寫實驗報告，對實驗情況進行總結(jié)、反思和交流。3.模擬實驗的方法指導，要針對實際。
模擬實驗的順利開展，需要有針對性的方法指導。教師的有效指導方法包括有針對性的講授、傾聽、演示、提問等。按照指導對象的多少，指導可以分為群體指導與個體指導。對全體學生進行方法指導時，教師應圍繞模擬實驗的操作重、難點開展有針對性的指導。對學生個體進行指導時，教師要做好指導預案，讓學生揚長“補”短，比如對基礎知識薄弱的學生開展知識輔導、對動手能力差的學生進行操作示范、對觀察不細致的學生輔以觀察方法、對分析不到位的學生點撥思維等。
4.模擬實驗的結(jié)論獲取，要突出類比。
模擬實驗的直接結(jié)論并不是最終結(jié)論，實驗的最終結(jié)論是通過類比實現(xiàn)的。類比思維是一種高級的思維方式，如何能幫助學生實現(xiàn)類比呢？首先，教師應盡可能提供原型的實物、圖片、視頻、動畫和學生親身感受的機會，便于學生直觀地進行比較，通過比較實現(xiàn)實驗結(jié)論的類推。其次，教師應重視引導和點撥學生思維。引導和點撥的主要途徑是語言，語言包括口頭語言和體態(tài)語言。口頭語言要具有準確性、啟發(fā)性、針對性等特征，體態(tài)語言則有利于形象地展示原型的結(jié)構(gòu)特點及動態(tài)生理過程。最后，教師還應幫助學生明確原型與模型的異同點。只有學生明確原型與模型的相同點，才能有效地實現(xiàn)結(jié)果的類推；只有明晰不同，才能加深對于現(xiàn)象、概念和原理的理解，實現(xiàn)思維的提升。
5.模擬實驗的評價實施，要體現(xiàn)多元。
評價具有診斷、導向、改進等功能，是生物模擬實驗教學的重要組成部分。美國心理學家加德納認為，每一個人的智力都有多種表現(xiàn)形式。因此，我們不可能找到一個統(tǒng)一的標準來評價主體實施模擬實驗的情況。模擬實驗評價方式應體現(xiàn)多元性，可以有評價目標的多元性，如應兼顧知識、能力、情感態(tài)度價值觀的三維目標；評價主體的多元性，如教師、組長、組員、學習者、家長等都可以參與評價；評價方法的多元性，如安置性評價、過程性評價和總結(jié)性評價相結(jié)合。在教學初始，教師為了了解學生的已有基礎，可以使用安置性評價獲取相關信息；在教學過程中，可以采用形成性評價，以便隨時調(diào)整課堂節(jié)奏、方向；在教學結(jié)束時，可以采取總結(jié)性評價，如用學生的實驗報告、模擬實驗操作展示、試題、總結(jié)等方式，來檢測學生是否達成模擬實驗的教學目標。
模擬實驗教學既是初中生物學教學的重要內(nèi)容，也是有效的教學手段。美國教育學家蘇娜·丹戴克說過：“告訴我，我會忘記；做給我看，我會記得；讓我去做，我才會懂！”模擬實驗解決了各種現(xiàn)實因素的束縛，還學生自由、自主、主動的學習空間，讓學生手腦結(jié)合地主動地學習生物科學知識。當然，在實際的教學操作過程中，我們發(fā)現(xiàn)模擬實驗體現(xiàn)的往往是設計者所關注的原型部分的特征、生理過程，它不是盡善盡美的。模擬實驗教學應結(jié)合多樣化的學習活動才能實現(xiàn)更好的教學效果。
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