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關于模擬探究實驗《保護色的形成過程》的創新體驗
[摘要] 在《生物進化的原因》一課的教學實踐過程中，教師摒棄繁瑣的實驗方案，引導學生用簡便的多媒體手段進行實驗探究，這樣做可發揮學生的想象力，培養學生的創新能力，提高學生的學科綜合能力；準備實驗快捷，重復利用性強；增強課堂教學的有效性；操作簡潔，便于統計，減少出錯；利于展示和評價；便于資料積累和資源共享。
[關鍵詞]創新體驗；模擬探究；實驗 ；保護色；形成《模擬保護色的形成過程》是人教版《生物學》八年級下冊第七單元《生物圈中生命的延續和發展》第三章《生物的進化》第三節《生物進化的原因》一課中的模擬探究實驗。實驗的目的是要求學生通過模擬探究保護色的形成過程，分析生物進化的原因，理解保護色形成和生物進化的意義。學生通過設計實驗方案、進行實驗操作以及分析實驗結果，可以提高思維創新能力、動手實踐能力、合作交流能力以及數據分析能力，并且提高自身的科學素養；通過案例分析、思考、討論與交流等教學環節，認同動物對環境適應的相對性，關注環境問題，自覺主動的養成愛護環境、保護動物的習慣，增進他們對大自然的熱愛感、對社會的責任感和使命感。
下面，我就“在教學實踐過程中，引導學生創新性的設計實驗方案”，談一談自己的體驗。
人教版《生物學》八年級下冊第60頁為《模擬保護色的形成過程》這一模擬探究實驗設計了一套實驗方案，并且指出學生可以參考該方案“制定適合自己的探究計劃”。
1.這套方案的具體操作過程
1.1準備一塊面積為0.8米×0.8米的彩色布料和100張各種顏色的小紙片。
1.2以小組為單位，5-6個同學為一組，推舉一人為組長。
1.3組長在桌子上展開布料，作為生物的“生活環境”，并檢查小紙片，記下紙片的顏色（小紙片的顏色代表某種動物不同的體色的變異類型）。
1.4組長是監督人，其他同學都是“捕食者”，他們的“獵物”是小紙片，組長時刻注意“捕食者”取出的“獵物”數和剩下的“獵物”數。
1.5“捕食者”事先背對桌子，組長將小紙片均勻的撒在布上，不要使小紙片粘在一起。
1.6每個同學想象自己是“捕食者”，小紙片是你的“獵物”，彩布的背景是你的生活環境。你每轉向桌面一次，選一張小紙片（只用眼睛判定它的位置），把它拿出來放在另一只手中，然后繼續轉身選取，直到彩布上只剩下25張小紙片，組長通知不再選擇時為止。注意：“捕食者”不要特意尋找某種顏色的小紙片。
1.7統計“幸存者”中各種顏色的小紙片的數目。
1.8假設每個“幸存者”都產生3個后代，而且體色與自己的相同。在每個“幸存者”下面放上3個從老師那兒拿來的備用小紙片。
1.9將“幸存者”和它們的后代充分混合，重復上面的步驟。每輪開始記錄各種顏色的小紙片的數目。
1.10按上面的步驟實施計劃并將數據統計在表中。
2.這套方案在實際教學過程中實施存在一定的困難
2.1實驗準備非常繁瑣。教師除了要準備一塊彩色布料以外，還要手工制作至少200張各種顏色的小紙片（包括備用的），并一一統計。如果小紙片的顏色種類過少，顯然會影響實驗效果。因此，實驗室至少需要5種顏色的彩紙。這樣僅僅準備了一個小組的實驗材料。如果5-6人為一小組的話，全班應分為10個小組，教師就要按照上述要求準備10套實驗材料。
2.2操作不方便。用過這套實驗方案的教師一定有這樣的體會：小紙片并不是老老實實的呆在布料上，它會隨著學生的來回走動飛到地面上，或者在學生模擬捕食者“捕食”的過程中粘在衣袖或衣襟上。
2.3平面實驗，不便于展示、評價和交流。布料平鋪在桌面上，統計數目的時候學生圍觀，教師進行指導和評價很不方便，也不利于組與組之間進行交流。
經過我略作提示，有的小組很快就提出來：在計算機上進行這次模擬探究實驗一定方便快捷許多。于是，我特意讓這些小組派代表在全班表達他們設計的實驗方案，并進行必要的修改。
3.修改后的實驗方案
3.1打開計算機，按如下操作制作幻燈片：用自選圖形繪制一張“小蟲”圖片； 通過復制、粘貼制成50張，并分別賦予不同顏色，其中包含綠色。（注意：在幻燈片中制作時應設置“小蟲”圖片邊框為“無色”）；這樣，不同顏色的“小蟲”代表不同體色的變異類型，“綠草地”作為“小蟲”的“生活環境”。
3.2以小組為單位，5-6個同學為一組，推舉一人為組長。
3.3組長負責操作計算機，其他同學都是“小鳥”，他們的“獵物”是“小蟲”。（組長不必時刻注意“小鳥”“捕捉”的“小蟲”數和剩下的“小蟲”數，只需監督“小鳥”在第一反應時間內“捕食小蟲”即可。）
3.4“小鳥”事先背對計算機，組長打開幻燈片。（注意：應使用幻燈片制作狀態，不要使用放映狀態。）
3.5每個小組的組員排成一隊，想象自己是“小鳥”，幻燈片中的彩色圖片是你的“獵物”，幻燈片中的背景是你的生活環境。當“小鳥”轉向計算機，從計算機前“飛”過一次，用手指出一只“小蟲”，這時組長迅速將被指出的圖片刪除，然后繼續“飛”過下一只“小鳥”。“飛”過的“小鳥”排在隊伍最前。這樣以此類推，直到幻燈片中只剩下25只“小蟲”，組長通知：“小鳥吃飽了，不再飛”時為止。（ “小鳥”不特意尋找某種顏色的“小蟲”。）
3.6在幻燈片中進行“全選”操作，所有剩余“小蟲”圖片出現選擇框，統計“幸存者”中各種顏色的圖片數目，并記錄。
3.7假設每個“幸存者”都產生1個后代，而且體色與自己的相同。全選、復制、粘貼1次，“小蟲”的總數又恢復到初始的100只。組長將“小蟲”均勻的分布在“綠草地”上。重復上面的步驟，每輪結束時統計“幸存者”中各種顏色的圖片數目，并記錄。
3.8按以上步驟實施計劃并將數據統計。 4.這套實驗方案得到全班同學的一致認可，我也十分認同，因為它和課本提供的方案相比具有以下優點
4.1發揮學生的想象能力，培養學生的創新能力，提高學生的學科綜合能力。其實這套實驗方案跟簡單的計算機游戲（如“找不同”）有些相似。在設計實驗方案時，學生聯系自己玩過的游戲，發揮了他們的想象能力，同時也把實驗設計成了他們喜愛的游戲模式。綠綠的“草地”、五顏六色的“小蟲”，營造了形象的場景，學生仿佛身臨其境。模擬“小鳥飛過草地，捕捉小蟲”的情境愉快活潑，大大提高了他們參與實驗的積極性和學習生物學的興趣，真正讓生物課活起來、動起來。正如新課程標準所提倡的，“生物課程中的科學探究是學生積極主動的獲取生物科學知識、領悟科學研究方法”；教師在引導學生參與科學探究活動時應該注意讓學生有機會參與若干完整的探究活動，培養科學探究能力。
學生分組設計實驗方案后，雖然許多小組同學設計的實驗方案沒有被采用，但這個體驗和思考的過程是很重要的。有的同學提出，可以把實驗過程用計算機程序編成游戲，在玩游戲的過程中學習；有的甚至還提議用觸摸屏的計算機進行……這些都展現出學生的創新能力，教師也要充分、及時的肯定學生的創新能力，使他們勇于、樂于、擅于創新，在創新過程中得到長足發展。
4.2準備實驗方便快捷，可重復利用性強。課本給出的實驗方案不僅準備起來繁瑣，實驗材料保管起來也不方便。而這套實驗方案，準備起來方便快捷，制作幻燈片只需幾分鐘時間，做好以后可以反復使用，永不損壞。小小幾十K的PPT程序，代替了大堆的紙片，無論是攜帶、共享還是存放都十分的方便。此外，雖然給每只“小蟲”填充顏色有點辛苦，但可以使“小蟲”的“體色變異”更加豐富，增強了實驗的說服力。
4.3增強課堂教學的有效性。這個實驗是個模擬探究實驗，只要能夠說明問題，可以適當的簡化實驗過程。如果按照課本給出的實驗方案，每位同學要轉向桌面75次，每組5位同學共要轉375次，這顯然是不可能在教學時間內完成的，即使完成，沒有人能承受得了這么多次的旋轉。因此，這套實驗方案中只設置了50只“小蟲”，每只只“繁殖1代”。而且，用計算機操作完成實驗過程，在一定程度上又縮減了實驗時間。節省下來的時間，可以用于學生的自主探究性學習，大大提高了課堂教學的有效性。
4.4操作簡潔，便于統計，減少出錯。模擬“小蟲被捕捉”只需刪除即可，模擬“小蟲繁殖后代”只需全選、復制、粘貼即可，不僅節省了實驗時間，還可以避免小紙片丟失，并且在統計數目的時候一目了然，大大減少了實驗過程中出錯的幾率。
4.5有利于展示和評價。用這套方案進行實驗，如果教師需要展示實驗過程，便可以通過投影來展示，實驗過程從平面變為立面。一個小組在講臺上進行實驗做為演示，教師可以從旁指導；其他小組在臺下各自進行實驗。實驗過程很好的展現出來，有利于教師進行評價，如果遇到問題也能夠得到及時的指導和糾正。
4.6便于資料積累和資源共享。每個班上完課以后都可以把結果保存下來，作為教學資料進行積累，還可以在不同班級進行對照。實驗材料以電子形式存儲，只需要準備一次，便于在教師之間、校際間進行資源共享。實驗進行時間大約為10分鐘，進行到第3代，結果已經揭曉。
基于新的實驗方案，學生很好的完成了這節課的能力目標；實驗時間的大大縮短，使教師有充足的時間安排學生進行自主探究式的學習，完成知識目標；并對學生進行充分的情感、態度、價值觀引導，完成情感目標。這節課的三維目標和重點、難點迎刃而解。
這節課最大的成功，就在于給學生留下了充分的想象空間和創造余地，在教學目標的指導下讓他們自由發揮，是一堂學生自編自導自演的實驗課，給他們的初中學習生涯，留下了精彩的一頁。也許象學生所說的“游戲程序”或是“觸摸屏”出現在課堂的可能性微乎其微，但是學生能夠提出這樣新穎的見解，足以見得教師安排學生自主設計實驗方案已經起到拋磚引玉的作用。長此以往，學生通過自主創新，在思維上不斷開拓，在能力上不斷提高，總有一天能夠邁上自主學習、主動探究的新臺階。
參考文獻
[1]北京師范大學出版社《全日制義務教育生物課程標準（實驗稿）》.
[2]人民教育出版社《義務教育課程標準實驗教科書生物學八年級下冊》.
[3]人民教育出版社《義務教育課程標準實驗教科書生物學八年級下冊教師教學用
[摘要] 在《生物進化的原因》一課的教學實踐過程中，教師摒棄繁瑣的實驗方案，引導學生用簡便的多媒體手段進行實驗探究，這樣做可發揮學生的想象力，培養學生的創新能力，提高學生的學科綜合能力；準備實驗快捷，重復利用性強；增強課堂教學的有效性；操作簡潔，便于統計，減少出錯；利于展示和評價；便于資料積累和資源共享。
[關鍵詞]創新體驗；模擬探究；實驗 ；保護色；形成《模擬保護色的形成過程》是人教版《生物學》八年級下冊第七單元《生物圈中生命的延續和發展》第三章《生物的進化》第三節《生物進化的原因》一課中的模擬探究實驗。實驗的目的是要求學生通過模擬探究保護色的形成過程，分析生物進化的原因，理解保護色形成和生物進化的意義。學生通過設計實驗方案、進行實驗操作以及分析實驗結果，可以提高思維創新能力、動手實踐能力、合作交流能力以及數據分析能力，并且提高自身的科學素養；通過案例分析、思考、討論與交流等教學環節，認同動物對環境適應的相對性，關注環境問題，自覺主動的養成愛護環境、保護動物的習慣，增進他們對大自然的熱愛感、對社會的責任感和使命感。
下面，我就“在教學實踐過程中，引導學生創新性的設計實驗方案”，談一談自己的體驗。
人教版《生物學》八年級下冊第60頁為《模擬保護色的形成過程》這一模擬探究實驗設計了一套實驗方案，并且指出學生可以參考該方案“制定適合自己的探究計劃”。
1.這套方案的具體操作過程 1.1準備一塊面積為0.8米×0.8米的彩色布料和100張各種顏色的小紙片。
1.2以小組為單位，5-6個同學為一組，推舉一人為組長。
1.3組長在桌子上展開布料，作為生物的“生活環境”，并檢查小紙片，記下紙片的顏色（小紙片的顏色代表某種動物不同的體色的變異類型）。
1.4組長是監督人，其他同學都是“捕食者”，他們的“獵物”是小紙片，組長時刻注意“捕食者”取出的“獵物”數和剩下的“獵物”數。
1.5“捕食者”事先背對桌子，組長將小紙片均勻的撒在布上，不要使小紙片粘在一起。
1.6每個同學想象自己是“捕食者”，小紙片是你的“獵物”，彩布的背景是你的生活環境。你每轉向桌面一次，選一張小紙片（只用眼睛判定它的位置），把它拿出來放在另一只手中，然后繼續轉身選取，直到彩布上只剩下25張小紙片，組長通知不再選擇時為止。注意：“捕食者”不要特意尋找某種顏色的小紙片。
1.7統計“幸存者”中各種顏色的小紙片的數目。
1.8假設每個“幸存者”都產生3個后代，而且體色與自己的相同。在每個“幸存者”下面放上3個從老師那兒拿來的備用小紙片。
1.9將“幸存者”和它們的后代充分混合，重復上面的步驟。每輪開始記錄各種顏色的小紙片的數目。
1.10按上面的步驟實施計劃并將數據統計在表中。
2.這套方案在實際教學過程中實施存在一定的困難
2.1實驗準備非常繁瑣。教師除了要準備一塊彩色布料以外，還要手工制作至少200張各種顏色的小紙片（包括備用的），并一一統計。如果小紙片的顏色種類過少，顯然會影響實驗效果。因此，實驗室至少需要5種顏色的彩紙。這樣僅僅準備了一個小組的實驗材料。如果5-6人為一小組的話，全班應分為10個小組，教師就要按照上述要求準備10套實驗材料。
2.2操作不方便。用過這套實驗方案的教師一定有這樣的體會：小紙片并不是老老實實的呆在布料上，它會隨著學生的來回走動飛到地面上，或者在學生模擬捕食者“捕食”的過程中粘在衣袖或衣襟上。
2.3平面實驗，不便于展示、評價和交流。布料平鋪在桌面上，統計數目的時候學生圍觀，教師進行指導和評價很不方便，也不利于組與組之間進行交流。
經過我略作提示，有的小組很快就提出來：在計算機上進行這次模擬探究實驗一定方便快捷許多。于是，我特意讓這些小組派代表在全班表達他們設計的實驗方案，并進行必要的修改。
3.修改后的實驗方案
3.1打開計算機，按如下操作制作幻燈片：用自選圖形繪制一張“小蟲”圖片； 通過復制、粘貼制成50張，并分別賦予不同顏色，其中包含綠色。（注意：在幻燈片中制作時應設置“小蟲”圖片邊框為“無色”）；這樣，不同顏色的“小蟲”代表不同體色的變異類型，“綠草地”作為“小蟲”的“生活環境”。
3.2以小組為單位，5-6個同學為一組，推舉一人為組長。
3.3組長負責操作計算機，其他同學都是“小鳥”，他們的“獵物”是“小蟲”。（組長不必時刻注意“小鳥”“捕捉”的“小蟲”數和剩下的“小蟲”數，只需監督“小鳥”在第一反應時間內“捕食小蟲”即可。）
3.4“小鳥”事先背對計算機，組長打開幻燈片。（注意：應使用幻燈片制作狀態，不要使用放映狀態。）
3.5每個小組的組員排成一隊，想象自己是“小鳥”，幻燈片中的彩色圖片是你的“獵物”，幻燈片中的背景是你的生活環境。當“小鳥”轉向計算機，從計算機前“飛”過一次，用手指出一只“小蟲”，這時組長迅速將被指出的圖片刪除，然后繼續“飛”過下一只“小鳥”。“飛”過的“小鳥”排在隊伍最前。這樣以此類推，直到幻燈片中只剩下25只“小蟲”，組長通知：“小鳥吃飽了，不再飛”時為止。（ “小鳥”不特意尋找某種顏色的“小蟲”。）
3.6在幻燈片中進行“全選”操作，所有剩余“小蟲”圖片出現選擇框，統計“幸存者”中各種顏色的圖片數目，并記錄。
3.7假設每個“幸存者”都產生1個后代，而且體色與自己的相同。全選、復制、粘貼1次，“小蟲”的總數又恢復到初始的100只。組長將“小蟲”均勻的分布在“綠草地”上。重復上面的步驟，每輪結束時統計“幸存者”中各種顏色的圖片數目，并記錄。
3.8按以上步驟實施計劃并將數據統計。
4.這套實驗方案得到全班同學的一致認可，我也十分認同，因為它和課本提供的方案相比具有以下優點
4.1發揮學生的想象能力，培養學生的創新能力，提高學生的學科綜合能力。其實這套實驗方案跟簡單的計算機游戲（如“找不同”）有些相似。在設計實驗方案時，學生聯系自己玩過的游戲，發揮了他們的想象能力，同時也把實驗設計成了他們喜愛的游戲模式。綠綠的“草地”、五顏六色的“小蟲”，營造了形象的場景，學生仿佛身臨其境。模擬“小鳥飛過草地，捕捉小蟲”的情境愉快活潑，大大提高了他們參與實驗的積極性和學習生物學的興趣，真正讓生物課活起來、動起來。正如新課程標準所提倡的，“生物課程中的科學探究是學生積極主動的獲取生物科學知識、領悟科學研究方法”；教師在引導學生參與科學探究活動時應該注意讓學生有機會參與若干完整的探究活動，培養科學探究能力。
學生分組設計實驗方案后，雖然許多小組同學設計的實驗方案沒有被采用，但這個體驗和思考的過程是很重要的。有的同學提出，可以把實驗過程用計算機程序編成游戲，在玩游戲的過程中學習；有的甚至還提議用觸摸屏的計算機進行……這些都展現出學生的創新能力，教師也要充分、及時的肯定學生的創新能力，使他們勇于、樂于、擅于創新，在創新過程中得到長足發展。
4.2準備實驗方便快捷，可重復利用性強。課本給出的實驗方案不僅準備起來繁瑣，實驗材料保管起來也不方便。而這套實驗方案，準備起來方便快捷，制作幻燈片只需幾分鐘時間，做好以后可以反復使用，永不損壞。小小幾十K的PPT程序，代替了大堆的紙片，無論是攜帶、共享還是存放都十分的方便。此外，雖然給每只“小蟲”填充顏色有點辛苦，但可以使“小蟲”的“體色變異”更加豐富，增強了實驗的說服力。 4.3增強課堂教學的有效性。這個實驗是個模擬探究實驗，只要能夠說明問題，可以適當的簡化實驗過程。如果按照課本給出的實驗方案，每位同學要轉向桌面75次，每組5位同學共要轉375次，這顯然是不可能在教學時間內完成的，即使完成，沒有人能承受得了這么多次的旋轉。因此，這套實驗方案中只設置了50只“小蟲”，每只只“繁殖1代”。而且，用計算機操作完成實驗過程，在一定程度上又縮減了實驗時間。節省下來的時間，可以用于學生的自主探究性學習，大大提高了課堂教學的有效性。
4.4操作簡潔，便于統計，減少出錯。模擬“小蟲被捕捉”只需刪除即可，模擬“小蟲繁殖后代”只需全選、復制、粘貼即可，不僅節省了實驗時間，還可以避免小紙片丟失，并且在統計數目的時候一目了然，大大減少了實驗過程中出錯的幾率。
4.5有利于展示和評價。用這套方案進行實驗，如果教師需要展示實驗過程，便可以通過投影來展示，實驗過程從平面變為立面。一個小組在講臺上進行實驗做為演示，教師可以從旁指導；其他小組在臺下各自進行實驗。實驗過程很好的展現出來，有利于教師進行評價，如果遇到問題也能夠得到及時的指導和糾正。
4.6便于資料積累和資源共享。每個班上完課以后都可以把結果保存下來，作為教學資料進行積累，還可以在不同班級進行對照。實驗材料以電子形式存儲，只需要準備一次，便于在教師之間、校際間進行資源共享。實驗進行時間大約為10分鐘，進行到第3代，結果已經揭曉。
基于新的實驗方案，學生很好的完成了這節課的能力目標；實驗時間的大大縮短，使教師有充足的時間安排學生進行自主探究式的學習，完成知識目標；并對學生進行充分的情感、態度、價值觀引導，完成情感目標。這節課的三維目標和重點、難點迎刃而解。
這節課最大的成功，就在于給學生留下了充分的想象空間和創造余地，在教學目標的指導下讓他們自由發揮，是一堂學生自編自導自演的實驗課，給他們的初中學習生涯，留下了精彩的一頁。也許象學生所說的“游戲程序”或是“觸摸屏”出現在課堂的可能性微乎其微，但是學生能夠提出這樣新穎的見解，足以見得教師安排學生自主設計實驗方案已經起到拋磚引玉的作用。長此以往，學生通過自主創新，在思維上不斷開拓，在能力上不斷提高，總有一天能夠邁上自主學習、主動探究的新臺階。
參考文獻
[1]北京師范大學出版社《全日制義務教育生物課程標準（實驗稿）》.
[2]人民教育出版社《義務教育課程標準實驗教科書生物學八年級下冊》.
[3]人民教育出版社《義務教育課程標準實驗教科書生物學八年級下冊教師教學用
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