初中生物“模拟保护色的形成过程”教学实验过程分析及设计改良

作者： 康卫平 (初中生物  河南焦作修武县初中生物班 )    评论数/浏览数： 10 / 1634    发表日期： 2011-11-27 14:47:08

 

    探究学习本质是指学生从问题或任务出发，通过形式多样的探究活动，以获得知识和技能，发展能力，培养情感体验为目的的学习方式。它有一个相对稳定的过程：提出问题，作出假设，制定计划，实施计划，得出结论，表达交流。探究学习的目标不仅要使学习者获得科学知识，而且注重探究过程和信息外理的科学方法，并致力培养他们探究、合作的科学精神和一丝不苟的科学态度。人教版《生物学》八年级下册的学生探究活动——“模拟保护色的形成过程”就很好的体验了探究学习的这一特点，教材和参考书上是这样建议安排的。

  一、教材分析

 人教版生物八年级下册第三章《生物的进化》第三节《生物进化的原因》的内容，共分两课时。《模拟保护色的形成过程》属于第一课时，主要通过模拟保护色形成过程的探究活动，从感性上认识生物进化的过程和原因，为下一课时做铺垫，更好的理解达尔文的自然选择学说。关于保护色，在讲述生物适应环境的时候学生已做过初步的了解，因此大部分学生基本上都能说出保护色的定义、实例和作用，在此基础上进一步学习保护色是如何形成的就比较顺理成章。

 二、教学目标

（一）知识与技能

1、推测保护色的形成过程，初步了解生物进化的原因。

2、掌握探究实验的一般步骤，培养科学的探究意识。

（二）过程与方法

根据探究实验的基本步骤，学生自主设计实验方案并组内合作完成，由实验结果探讨分析保护色的形成过程，进而推测出生物进化的原因。此方法遵循了由个别到一般的认知规律。

三、教学重点和难点

1、教学重点：模拟探究保护色的形成过程

2、教学难点：探究方案的设计及实施

四、模拟探究保护色的形成过程

探究实验基本步骤：提出问题、作出假设、制定计划、实施计划、得出结论（教师请一名同学回答的同时，把基本步骤以板书的形式写在黑板上，较清晰的呈现出接下去的课堂教学的环节）

（一）提出问题：保护色是如何形成的呢？（此问题是教师提给学生思考的）

（二）作出假设（以实验小组为单位，以小组为单位，5~6个同学为一组，推举一人为组长，讨论得出自己组内的假设，也可以教师随意喊学生起来作一个相应的假设，作为那位学生所在组接下去所要检验的一个假设）

（三）制订计划（此环节由组内学生共同讨论完成，制定计划这一步骤在整个探究过程中比较重要，因此可以让学生在组内交流的基础上，全班参与讨论完善，发现一些计划中的闪光点可以在全班借鉴。提前1周布置学生利用课余时间预习“模拟保护色的形成过程”一节）

（四）实施计划（在整个实施过程中，注重学生的合作精神。教师巡视指导，及时指出一些共性的东西，同时关照学生爱护公共设施、保持实验室卫生等。学生在亲自实施方案的过程中，可以进一步挖掘实验灵感，使方案更趋成熟。）

1、材料准备：四种颜色的小纸蝴蝶且大小相等、一张大彩纸或彩布（材料事先由实验员准备好，学生根据材料制订计划）

2、材料代表的意义：小纸蝴蝶代表各种不同体色的同种动物（生物的变异现象），大彩纸或彩布代表生物生存环境的背景色，学生代表捕食者（可以让学生发挥想象力，如小纸蝴蝶代表蝴蝶，自己则代表食虫鸟，这样使实验的趣味性增强）

3、实验操作：实施捕食过程（具体有组内决定），注意记录数据，其间每个幸存者产生与自己体色相同的后代（生物的遗传现象）。

（1）分组实验，统计数据。

①、每组一块80cm×80cm的一张大彩纸或彩布和100个四种颜色的纸蝴蝶，每种颜色25个。

②、以小组为单位，5~6个同学为一组，推举一人为组长。

③、把大彩纸或彩布展开放在桌上，将小纸蝴蝶均匀平铺在大纸或彩布上，作为生物的“生活环境”。

④、组长是监督人，其他同学都是“捕食者”，他们的“猎物”是纸蝴蝶。

⑤、“捕食者”事先背对桌子，组长将纸蝴蝶均匀地散开在大彩纸或彩布上。

⑥、捕食者每转向桌子一次，选取一个纸蝴蝶（只用眼睛判定纸蝴蝶的位置），放在另一只手中，然后继续转身选取，直到纸蝴蝶只剩下25个，组长通知选择停止。  （注意：“捕食者”不要特意寻找某种颜色的小纸蝴蝶。）在模拟探究活动过程中，要求学生想象自己是“捕食者”，不能刻意选择某种颜色的“猎物”，培养学生的科学态度和与他人合作精神，及分配角色、承担各角色的责任

⑦、统计“幸存者”中各种颜色的小纸蝴蝶的数目。

⑧、假设每个“幸存者”都产生3个后代，而且体色与自己的相同。在每个“幸存者”旁边放上3个备用小纸蝴蝶。

⑨、将“幸存者”和它们的后代充分混合，重复上面⑤-⑧步。每轮开始记录各种颜色的小纸蝴蝶的数目。

将数据填入下表：  

       第一代    第二代    第三代    第四代    第五代

纸蝴蝶的颜色开始 数目幸存 数目开始数目 幸存 数目开始 数目 幸存 数目 开始 数目 幸存 数目 开始 数目 幸存数目

红色  

泥色

蓝色  

绿色

 （2）在组织学生开展模拟保护色的形成过程的探究活动时，为保证实验活动的成功，教师应让学生注意以下几个方面。 

1.进行探究活动时，全组同学要严肃认真，相互配合，统一听从组长的指挥，要有条不紊，忙而不乱。

2.彩色布料最好采用单一颜色的布料，以利于结果的分析。如果一时找不到合适的布料，也可以用彩纸代替。

3.彩色小纸蝴蝶的选择应多样化，其中之一最好与彩色布料或彩纸的颜色一致或相近。

4.要注意提醒学生，实验时一定要把自己想像成“捕食者”，在选取彩色小纸片时，不要事先观察小纸片的位置，一定不要特意寻找某一种颜色的小纸片。 

5.要及时记录小纸片的数量，并进行分析。

（五）得出结论：生物保护色的形成与环境有关，生物进化是为了不断适应环境。（由保护色的形成推导到生物进化的原因，符合学生的认知规律。对于一些与预设结果不符的现象，教师与学生从主观和客观两方面共同分析原因，如果时间有限，可以把此问题留作课后思考。通过分析，学生可以更清楚这个模拟探究实验成功的关键。

 

 

                      “模拟保护色的形成过程”教学难点分析及改良方案

  “模拟保护色的形成过程”设计简单易行，贴近生活，充分体现了新课标“面向全体同学；倡导探究性学习；提高生物科学素养”的教学理念。成功地模拟保护色的形成过程，不仅能帮助学生从感性上认识生物进化的过程和原因，而且可以提高学生相互协作、记录和分析数据的能力。然而，在实际教学中，上述目标达成的效果却不甚理想：有的学生不能按时完成实验；有的学生得出的结论与事实相反；还有的学生只是应付式地完成实验，没有留下任何印象，更谈不上感性认识了……

经过分析我认为“模拟保护色的形成过程”探究活动在实施中存在两个教学难点，令实验目标难以达成。

（一）学生在探究活动中无谓时间消耗过多

从课堂教学有效性的角度看，“模拟保护色的形成”活动应在25分钟内完成为宜。只有41%的学生可以在规定时间内完成实验，而高达59%的学生超时。学生反馈耗时过长的主要原因有两个，一是组长在每个世代之间进行统计记录数据和计算安放后代花费了较长的时间；二是扮演“捕食者”的同学“捕食”的速度快且没规律，组长应接不暇，导致剩下的“猎物”不足25个，需重做实验而耽误了时间。造成上述情况的主要理由在于探究小组成员之间分工不合理，小组长的工作量大、繁杂。

学生耗时过长的原因是教材原有的探究计划中学生合作存在分工不均造成的。解决该难点的方案是：让“捕食者”与组长一起分担计数工作。实验前，组长根据需要被捕食的纸片数，规定好每位“捕食者”的捕食量；实验时，捕食者自己计数，到达规定数量时自动停止“捕食”，统计自己“猎物”的颜色和数目后，交给组长汇总，这样就可以保证“捕食者”捕食的数量，缩短组长的统计时间，从而减少学生在探究活动无谓的时间消耗。

（二）探究活动受主观意识操控

学生在实验中的刻意选择行为是导致本探究活动成功率低下的关键因素。虽然，课堂上笔者反复强调不能刻意选择小纸片，但在实验中依然有高达56%的学生存在刻意选择行为，其中13%的学生有经常刻意选择。由于学生 “容易拿”、“遂意拿”等原因，使他们发生了刻意选择行为。事实上，学生一旦出现了刻意选择的行为，无论实验的结果是否与事实相符，都是低效的探究，都不能给学生一种“啊，原来是真的”的情感体验。如何解决这个难点？我认为，可采用意志转移策略，即让扮演捕食者的同学背对实验桌，按顺序依次捕食，并规定每位“捕食者”的捕食时间不能超过一秒，把捕食者的意志力转移到“快”字上去了，捕食者为了快，顾不得多想，转身就拿，使“捕食行为”成为无意识的盲目的冲动行为。这样就可以有效降低刻意行为。

新思路虽然在一定程度上缩短各小组的探究时间，使“捕食行为”趋向冲动行为，但同时也产生了一个新的问题——实验中学生转身的次数多了会感到头晕，且实验桌太小不能增加组员。为此，在经过分析后，在实验装置和实验操作上进行了如下改良。

    探究活动改良方案  

（一）装置改良方案

1．把平面的小纸片改为立体的小纸块

针对学生的反馈：“我本来并不想记住小纸片的位置，但是小子片太难拿起来了，时间长了我就记下它们的位置了”；“拿不起来，就换其它好拿的，所以拿出来的其实不是我最先看见的。”将小纸片改成立体的小纸块），使之容易拿取。

2．平面彩色幕布改为彩色三维立体结构

把模拟生物生活环境的“一块面积为0.8×0.8m²的彩色幕布”改为彩色三维立体结构。其底面积为0.8×0.8m²，侧面积为0.8×0.4m²。三个面的颜色相同。

（二）实验操作改良方案

1．10-12人一组，推举一名小组长和一名计时员。

2．组长将彩色三维立体实验装置放在实验桌的一角，并在底面上均匀分散地放上100个彩色立体小纸块（蓝色、红色、粉红色、绿色各25个）；记录小纸块的颜色和数量。（注意：小纸块分布越分散越均匀实验效果越好）

3．组长计算并规定好每位“捕食者”的捕食量；（注意：只能取走75块小纸块）

4．“捕食者”按一臂间距排好队，围绕实验装置，在一定范围内绕圈，每绕一圈捕食一个小纸块，至规定数量为止。计时员以1次∕每秒的节奏打拍子，催促每位“捕食者”的“捕食”时间不超过一秒。

5．小组长监督“捕食者”捕食，确保环境中剩余25个小纸块。

6．统计“幸存者”颜色和数量。

7．假设每个幸存者都产生3个与其颜色一样的后代。每个小纸块的周围放3个同色的小纸块。

8．将幸存者及后代充分混合后，重复上面2.4至2.7步。每轮开始前，记录小纸块的颜色和数目。