关于模拟探究实验《保护色的形成过程》的创新体验

窦璐

（乌鲁木齐市第七中学新疆乌鲁木齐830000）

【摘要】在《生物进化的原因》一课的教学实践过程中，教师摒弃繁琐的实验方案，引导学生用简便的多媒体手段进行实验探究，这样做可发挥学生的想象力，培养学生的创新能力，提高学生的学科综合能力；准备实验快捷，重复利用性强；增强课堂教学的有效性；操作简洁，便于统计，减少出错；利于展示和评价；便于资料积累和资源共享。

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关键词 创新体验；模拟探究；实验 ；保护色；形成

《模拟保护色的形成过程》是人教版《生物学》八年级下册第七单元《生物圈中生命的延续和发展》第三章《生物的进化》第三节《生物进化的原因》一课中的模拟探究实验。实验的目的是要求学生通过模拟探究保护色的形成过程，分析生物进化的原因，理解保护色形成和生物进化的意义。学生通过设计实验方案、进行实验操作以及分析实验结果，可以提高思维创新能力、动手实践能力、合作交流能力以及数据分析能力，并且提高自身的科学素养；通过案例分析、思考、讨论与交流等教学环节，认同动物对环境适应的相对性，关注环境问题，自觉主动的养成爱护环境、保护动物的习惯，增进他们对大自然的热爱感、对社会的责任感和使命感。

下面，我就“在教学实践过程中，引导学生创新性的设计实验方案”，谈一谈自己的体验。

人教版《生物学》八年级下册第60页为《模拟保护色的形成过程》这一模拟探究实验设计了一套实验方案，并且指出学生可以参考该方案“制定适合自己的探究计划”。

1.这套方案的具体操作过程

1.1准备一块面积为0.8米×0.8米的彩色布料和100张各种颜色的小纸片。

1.2以小组为单位，5-6个同学为一组，推举一人为组长。

1.3组长在桌子上展开布料，作为生物的“生活环境”，并检查小纸片，记下纸片的颜色（小纸片的颜色代表某种动物不同的体色的变异类型）。

1.4组长是监督人，其他同学都是“捕食者”，他们的“猎物”是小纸片，组长时刻注意“捕食者”取出的“猎物”数和剩下的“猎物”数。

1.5“捕食者”事先背对桌子，组长将小纸片均匀的撒在布上，不要使小纸片粘在一起。

1.6每个同学想象自己是“捕食者”，小纸片是你的“猎物”，彩布的背景是你的生活环境。你每转向桌面一次，选一张小纸片（只用眼睛判定它的位置），把它拿出来放在另一只手中，然后继续转身选取，直到彩布上只剩下25张小纸片，组长通知不再选择时为止。注意：“捕食者”不要特意寻找某种颜色的小纸片。

1.7统计“幸存者”中各种颜色的小纸片的数目。

1.8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”下面放上3个从老师那儿拿来的备用小纸片。

1.9将“幸存者”和它们的后代充分混合，重复上面的步骤。每轮开始记录各种颜色的小纸片的数目。

1.10按上面的步骤实施计划并将数据统计在表中。

2.这套方案在实际教学过程中实施存在一定的困难

2.1实验准备非常繁琐。教师除了要准备一块彩色布料以外，还要手工制作至少200张各种颜色的小纸片(包括备用的)，并一一统计。如果小纸片的颜色种类过少，显然会影响实验效果。因此，实验室至少需要5种颜色的彩纸。这样仅仅准备了一个小组的实验材料。如果5-6人为一小组的话，全班应分为10个小组，教师就要按照上述要求准备10套实验材料。

2.2操作不方便。用过这套实验方案的教师一定有这样的体会：小纸片并不是老老实实的呆在布料上，它会随着学生的来回走动飞到地面上，或者在学生模拟捕食者“捕食”的过程中粘在衣袖或衣襟上。

2.3平面实验，不便于展示、评价和交流。布料平铺在桌面上，统计数目的时候学生围观，教师进行指导和评价很不方便，也不利于组与组之间进行交流。

经过我略作提示，有的小组很快就提出来：在计算机上进行这次模拟探究实验一定方便快捷许多。于是，我特意让这些小组派代表在全班表达他们设计的实验方案，并进行必要的修改。

3.修改后的实验方案

3.1打开计算机，按如下操作制作幻灯片：用自选图形绘制一张“小虫”图片； 通过复制、粘贴制成50张，并分别赋予不同颜色，其中包含绿色。（注意：在幻灯片中制作时应设置“小虫”图片边框为“无色”）；这样，不同颜色的“小虫”代表不同体色的变异类型，“绿草地”作为“小虫”的“生活环境”。

3.2以小组为单位，5-6个同学为一组，推举一人为组长。

3.3组长负责操作计算机，其他同学都是“小鸟”，他们的“猎物”是“小虫”。（组长不必时刻注意“小鸟”“捕捉”的“小虫”数和剩下的“小虫”数，只需监督“小鸟”在第一反应时间内“捕食小虫”即可。）

3.4“小鸟”事先背对计算机，组长打开幻灯片。（注意：应使用幻灯片制作状态，不要使用放映状态。）

3.5每个小组的组员排成一队，想象自己是“小鸟”，幻灯片中的彩色图片是你的“猎物”，幻灯片中的背景是你的生活环境。当“小鸟”转向计算机，从计算机前“飞”过一次，用手指出一只“小虫”，这时组长迅速将被指出的图片删除，然后继续“飞”过下一只“小鸟”。“飞”过的“小鸟”排在队伍最前。这样以此类推，直到幻灯片中只剩下25只“小虫”，组长通知：“小鸟吃饱了，不再飞”时为止。（ “小鸟”不特意寻找某种颜色的“小虫”。）

3.6在幻灯片中进行“全选”操作，所有剩余“小虫”图片出现选择框，统计“幸存者”中各种颜色的图片数目，并记录。

3.7假设每个“幸存者”都产生1个后代，而且体色与自己的相同。全选、复制、粘贴1次，“小虫”的总数又恢复到初始的100只。组长将“小虫”均匀的分布在“绿草地”上。重复上面的步骤，每轮结束时统计“幸存者”中各种颜色的图片数目，并记录。

3.8按以上步骤实施计划并将数据统计。

4.这套实验方案得到全班同学的一致认可，我也十分认同，因为它和课本提供的方案相比具有以下优点

4.1发挥学生的想象能力，培养学生的创新能力，提高学生的学科综合能力。

其实这套实验方案跟简单的计算机游戏（如“找不同”）有些相似。在设计实验方案时，学生联系自己玩过的游戏，发挥了他们的想象能力，同时也把实验设计成了他们喜爱的游戏模式。绿绿的“草地”、五颜六色的“小虫”，营造了形象的场景，学生仿佛身临其境。模拟“小鸟飞过草地，捕捉小虫”的情境愉快活泼，大大提高了他们参与实验的积极性和学习生物学的兴趣，真正让生物课活起来、动起来。正如新课程标准所提倡的，“生物课程中的科学探究是学生积极主动的获取生物科学知识、领悟科学研究方法”；教师在引导学生参与科学探究活动时应该注意让学生有机会参与若干完整的探究活动，培养科学探究能力。

学生分组设计实验方案后，虽然许多小组同学设计的实验方案没有被采用，但这个体验和思考的过程是很重要的。有的同学提出，可以把实验过程用计算机程序编成游戏，在玩游戏的过程中学习；有的甚至还提议用触摸屏的计算机进行……这些都展现出学生的创新能力，教师也要充分、及时的肯定学生的创新能力，使他们勇于、乐于、擅于创新，在创新过程中得到长足发展。

4.2准备实验方便快捷，可重复利用性强。

课本给出的实验方案不仅准备起来繁琐，实验材料保管起来也不方便。而这套实验方案，准备起来方便快捷，制作幻灯片只需几分钟时间，做好以后可以反复使用，永不损坏。小小几十K的PPT程序，代替了大堆的纸片，无论是携带、共享还是存放都十分的方便。此外，虽然给每只“小虫”填充颜色有点辛苦，但可以使“小虫”的“体色变异”更加丰富，增强了实验的说服力。

4.3增强课堂教学的有效性。

这个实验是个模拟探究实验，只要能够说明问题，可以适当的简化实验过程。如果按照课本给出的实验方案，每位同学要转向桌面75次，每组5位同学共要转375次，这显然是不可能在教学时间内完成的，即使完成，没有人能承受得了这么多次的旋转。因此，这套实验方案中只设置了50只“小虫”，每只只“繁殖1代”。而且，用计算机操作完成实验过程，在一定程度上又缩减了实验时间。节省下来的时间，可以用于学生的自主探究性学习，大大提高了课堂教学的有效性。

4.4操作简洁，便于统计，减少出错。

模拟“小虫被捕捉”只需删除即可，模拟“小虫繁殖后代”只需全选、复制、粘贴即可，不仅节省了实验时间，还可以避免小纸片丢失，并且在统计数目的时候一目了然，大大减少了实验过程中出错的几率。

4.5有利于展示和评价。

用这套方案进行实验，如果教师需要展示实验过程，便可以通过投影来展示，实验过程从平面变为立面。一个小组在讲台上进行实验做为演示，教师可以从旁指导；其他小组在台下各自进行实验。实验过程很好的展现出来，有利于教师进行评价，如果遇到问题也能够得到及时的指导和纠正。

4.6便于资料积累和资源共享。

每个班上完课以后都可以把结果保存下来，作为教学资料进行积累，还可以在不同班级进行对照。实验材料以电子形式存储，只需要准备一次，便于在教师之间、校际间进行资源共享。

实验进行时间大约为10分钟，进行到第3代，结果已经揭晓。

基于新的实验方案，学生很好的完成了这节课的能力目标；实验时间的大大缩短，使教师有充足的时间安排学生进行自主探究式的学习，完成知识目标；并对学生进行充分的情感、态度、价值观引导，完成情感目标。这节课的三维目标和重点、难点迎刃而解。

这节课最大的成功，就在于给学生留下了充分的想象空间和创造余地，在教学目标的指导下让他们自由发挥，是一堂学生自编自导自演的实验课，给他们的初中学习生涯，留下了精彩的一页。也许象学生所说的“游戏程序”或是“触摸屏”出现在课堂的可能性微乎其微，但是学生能够提出这样新颖的见解，足以见得教师安排学生自主设计实验方案已经起到抛砖引玉的作用。长此以往，学生通过自主创新，在思维上不断开拓，在能力上不断提高，总有一天能够迈上自主学习、主动探究的新台阶。

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参考文献

［1］北京师范大学出版社《全日制义务教育生物课程标准（实验稿）》.

［2］人民教育出版社《义务教育课程标准实验教科书生物学八年级下册》.

［3］人民教育出版社《义务教育课程标准实验教科书生物学八年级下册教师教学用书》.