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摘要 科学探究是中学生提高生物科学素养和认知能力的重要途径。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”在具体实施中存在不少困难，影响了实验效果。笔者采取调查问卷法和访谈法对该探究活动的教学难点进行了成因分析，并提出了探究活动的改良方案，取得了很好的教学效果。
【关键词】 初中生物 探究活动 实验设计 教学设计 生物学教学
中图分类号 G 33.91 文献标识码 B
人教版《生物学》八年级下册第七单元的学生探究活动“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“面向全体学生；倡导探究性学习；提高生物科学素养”的课程理念。
此活动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……
针对以上实验出现的问题，笔者对广州大学附属中学初二(3)班和初二(4)班的学生进行了实验后的问卷调查和访谈，并邀请学生一起对实验方案进行改良，经过实践和教学交流推广，取得了良好的效果。
1 “模拟保护色的形成过程”探究活动的教学难点成因分析
笔者对回收的103份有效问卷进行了统计和分析，结合对部分学生访谈的情况发现，“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。
1.1 学生在探究活动中雅谓时间消耗过多
从课堂教学有效性的角度看，“模拟保护色的形成”活动应在25min内完成为宜。但调查显示，只有41％(42人)的学生可以在规定时间内完成实验，而高达59％( 1人)的学生超时。学生反映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、计算和安放后代花费了较长的时间；二是扮演“捕食者”的学生“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原因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。
笔者调查发现，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。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中雅谓的时间消耗。
1.2 探究活动受主观意识操控
笔者研究发现：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5 ％的学生存在刻意选择行为，其中13％的学生经常刻意选择(图1)。
你是否有刻意选取某种小纸片的行为
为什么学生会出现这种行为?学生们的访谈可以很好地解释他们的选择行为：
“有时我拿的并不是第一眼看见的，因为它很难拿，抠来抠去也抠不上来，我就选择了比较容易拿起来的……”
“好讨厌，他老故意捣乱，专门挑和底色相同的颜色……
“我和其他人看到了同一张小纸片，他先拿了，我就只能拿另外一张……当然是选一张颜色一样的。”
“一开始，我还可以确定，我没有选择小纸片，但是后来因为回头的次数多了，我已经记得各种颜色的小纸片的位置，所以只能先拿颜色差得远的，再拿颜色相差不远的……”
从上述语录可以看出学生由于“容易拿”、“随意拿”等原因，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，雅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。那么，学生为什么会出现这种行为呢?心理学研究表明人的绝大多数行为都是由意志控制的，雅意识的本能活动、盲目的冲动或一些习惯动作都不含有或很少有意志的成分。人在从事各种实践活动时，通常根据对客观规律的认识，先在头脑里确定行动的目的，然后根据目的去选择方法，组织行动，施加影响于客观现实，最后达到目的。因此，学生的主观意识对行为的影响和控制，是出现刻意选择的根本原因。
如何解决这个难点?经过研究探索，笔者认为，可采用意志转移策略。即，让扮演捕食者的学生背对实验桌，按顺序依次捕食，并规定每位“捕食者”的捕食时间不能超过1s，把“捕食者”的意志力转移到“快”上去了，“捕食者”为了快，顾不得多想，转身就拿，使“捕食行为”成为雅意识的盲目的冲动行为。这样就可以有效降低刻意行为。
“实践是检验真理的唯一标准。”为验证上述教学对策的可行性，笔者组织初二生物社团的学生进行实践后发现：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，笔者在经过反复实践探索后，在实验装置和实验操作上进行了如下改良。
2 探究活动改良方案
2.1 装置改良方案
2.1.1 把平面的小纸片改为立体的小纸块
针对学生的反映：“我本来并不想记住小纸片的位置，但是小纸片太难拿起来了，时间长了我就记下它们的位置了”；“拿不起来，就换其他好拿的，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(图2)，使之容易拿取。
2.1.2 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(图3)。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。
2.2 实验操作改良方案(图4)
(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15个小纸块)。
(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／s的节奏打拍子，催促每位“捕食者”的“捕食”时间不超过1s。
(5)小组长监督“捕食者”捕食，确保环境中剩余。25个小纸块。
( )统计“幸存者”颜色和数量。
(1)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(4)至(1)步。每轮开始前，记录小纸块的颜色和数目。
3 实验改良后的教学效果
笔者在校内对改良后的探究活动方案进行了实施应用，实践表明：一方面，困扰本实验的两个教学难点被顺利解决了，学生们均能在规定时间内完成实验，同时较好地排除了人的主观意识的影响；另一方面，改良后的实验趣味性大大增强了，学生们参与的热情提高了，成功率大大上升了，达到预期教学效果。
对教师而言，改良后的实验分组比较灵活，更易于操作。对学生而言，由于改良后的模拟实验活动达到与原型――自然界的捕食行为的最大相似度，所以他们更容易对如何将模拟实验结果类推回原型、如何构建模拟实验的模型、如何实施模拟实验等问题有比较全面的了解。
此外，笔者还将本活动方案与校外同行进行了交流推广，在校外实施中获得了认同。例如，萝岗玉泉中学廖慧娇老师采用改良方案进行教学，取得了很好的教学效果。
当然，作为一种科学的探究活动，改良后的方案仍难称完美，需要在今后的教学实践中不断改进。
参考文献：
[1]潘宝平，张富国，生物新课程与学科素质培养[M]，北京：中国纺织出版社，2002，10
[2]冯莉，体验生物科学探究[M]，北京：高等教育出版社，2004
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发表于 2020-8-17 21:05:17
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