基于試誤理論的課堂教學策略

孟凡龍

試誤理論是美國著名教育心理學家桑代克提出以解釋學習實質與機制的一種方法.試誤法又稱嘗試─錯誤法，是指消費者通過嘗試與錯誤，從而在一定的情境和一定的反應之間建立起聯結。試誤理論的基本內涵是消費者在學習過程中，最初總是要經歷一些錯誤的嘗試動作，隨著動作的不斷反復，錯誤的動作逐漸減少，成功動作逐漸增多，最后完全獲得成功。“種群的特征”是蘇教版高中生物學教材《必修3·穩態與環境》第三章第一節“生物群落的基本單位—種群”的第一課時內容。本節教學中，筆者應用“以學生為主體，教師為主導”的探究性教學思想，引導學生通過一套教具親自動手模擬樣方法和標志重捕法等活動來學習種群的調查方法。試誤理論在本節課中的具體實踐主要體現在理解種群概念、學習樣方法和標志重捕法時，不提供或提供少量知識背景，使學生在操作過程中出現理解誤差和知識沖突。教師引導學生反思和總結，使學生形成比較科學完善的知識體系。

1 創設生活情境，導入新授課題

教師播放描述毛竹、帝王蝶、蜉蝣、旗魚4種生物的1 min生活影片的微視頻。

師：前面我們以個體的形式了解了動植物的調節和穩態的維持，那么很多個體在一起會是怎樣的群體呢？這樣的群體會有怎樣的特征？它們又是如何維持穩態的呢？

師：同學們看到影片中有哪些生物？（請一位學生回答）這些生物是以個體形式還是群體形式生活？（學生齊答）我們給這樣的生活在一定區域的同種生物的所有個體的集合起個名字，叫什么呢？（種群）

過渡：通過對種群知識的學習，為森林樹木的合理砍伐、池塘魚類的合理捕撈、草原牛羊的合理放牧的解釋提供科學的依據。

2 聯系生產實際，把握核心概念

師：首先，根據討論，我們請一位同學給種群下個定義。（請一位學生回答，教師修正，得出完整的種群的定義）那么，該定義中的關鍵詞是什么？（請一位學生回答，并根據關鍵詞舉例）

教師投影圖文表述（① 一片草地上所有的草；② 兩個池塘中的鯉魚；③ 一塊棉田中由幼蚜、成熟蚜等組成的全部棉蚜；④ 一個蜂窩里全部的雄蜂），請同學判斷哪一個是種群，并說明理由。

師（過渡）：看到圖中的一個種群中有這么多的個體，我們就想知道，這個種群中到底有多少個體？首先請同學們比較哪個草地的蒲公英數量多？

教師投影：甲草地10 m2有400株蒲公英，乙草地100 m2有3 000株蒲公英。教師引導學生分析數據，得出種群密度的概念，同時以池塘中的鯽魚為例，進一步完善種群密度的概念。教師指出：種群密度是種群最基本的數量特征。引導學生理解：要得到某種群密度，就先要知道該種群所有個體的數量和該種群所占據的面積或體積。

師：那么種群數量如何調查呢？投影：1 m2草地中的蒲公英數量（圖1），請同學們計算該地區蒲公英的種群密度。

有學生得出21株/ m2，也有22株/ m2。教師引導學生比較后得出：差異在于邊界上的個體如何計數。有的學生認為是隨便取兩邊計數，有的學生認為是邊界上的所有個體都算。根據學生的想法，教師反問：你們覺得哪種計數更加科學合理？引導學生分析：該地區由于蒲公英數量較少，所以可以直接計數，那么邊界上的個體我們一般取相鄰兩邊及其夾角上的個體計數，比如我取左邊和上邊及其夾角的個體計數，就得到了21株/ m2，或者取右邊和下邊及其夾角的個體計數，就得到了22株/ m2，都是科學有效的。

師：那么，對于分布范圍較大、個體較小、數目較多的種群，無法直接計數時，如何調查種群密度呢？（引導學生采用估算的方法）

教師簡單介紹估算法：估算是一種重要的科學方法，在生產生活中應用很廣泛，估算肯定會有誤差，如何盡可能地減少誤差，使數據更加科學合理有效是估算法的關鍵。所以調查100 m2草地中的蒲公英種群密度（投影圖2）時就要選取有代表性的地方，即樣方。

師：首先請同學們帶著幾個問題討論交流：① 樣方的面積多大更適宜？② 選取多少個樣方更合理？③ 在圖2中的什么位置選取樣方更科學合理？④ 邊界上的個體如何計數？

學生討論交流，請小組代表回答。教師引導學生理解選取樣方的重要原則是隨機，并逐步展示五點取樣法和等距取樣法，引導學生選擇更加科學合理的隨機取樣方法：避免偶然性帶來的誤差。邊界上的個體選擇相鄰兩邊及其夾角的個體計數，注意每個樣方計數的相鄰邊界應該是相同的，如每個樣方都選擇左邊和上邊及其夾角的個體計數。

3 主動參與模擬，探究活動本質

師：那么，我們可以模擬樣方法進行隨機取樣嗎？需要提供哪些材料？

學生討論交流，教師補充，并展示教具：信封1中的若干黃豆、含有25個標號方格的白紙盤（圖3）。教師指出實驗目的是估算出信封1中的黃豆數量。各小組分組討論，并實施，同時在導學案的表格中記錄每個樣方法的黃豆數量。

學生進行模擬活動，有的小組將黃豆隨機撒到白紙盤中，有的小組將黃豆倒入白紙盤中后再搖動白紙盤使黃豆分布均勻，有的小組將所有黃豆集中到白紙盤一邊的5個方格中。教師要求每個小組將選取的樣方中的黃豆數量計算平均值，然后每小組派一位同學將本組的樣方平均值輸入到圖4的“樣方平均值”文本框（已經插入了文本框控件，學生可以直接在演示的幻燈片上輸入數字）中。

每個小組輸入完畢后，教師設問：我們已經知道了各小組的每個樣方的黃豆數量平均值，那么各小組的信封1中的黃豆總數如何計算？

學生回答：再乘以25即可。教師點擊相應的“種群總數量”文本框[已經設置了相應的代碼Private Sub TextBox2_MouseDown（ByVal Button As Integer， ByVal Shift As Integer， ByVal X As Single， ByVal Y As Single）；TextBox2.Text = Val（TextBox1.Text） * 25；End Sub]，得到每個小組的黃豆總數。然后，教師指出最接近真實值的小組（不說出黃豆的真實數量，為后續實驗做準備）和最偏離真實值的小組。先請最偏離真實值的小組代表闡述本組的操作流程，然后再請最接近真實值的小組代表闡述，教師及時引導學生分析：每組模擬實驗過程中是否嚴格遵循了隨機原則？選取的樣方是否具有代表性？是否注意到樣方的個數、邊界上的個體計算、黃豆的分布情況等造成的實驗誤差？

師（過渡）：剛才同學們在選取好樣方后計算黃豆數量時，要注意什么？

教師要求一位學生回答，引導學生理解：黃豆是圓形的，不能滾動，否則無法計數。因此，樣方法適合于調查什么樣的生物的種群密度？

教師引導學生分析：樣方法可以用來調查植物和活動能力弱、活動范圍小的昆蟲卵、蚜蟲、跳蝻等動物。那么活動能力強、活動范圍大的其他動物如何調查呢？并要求學生自主學習教材相關內容。

教師要求一名學生描述標志重捕法的原理，并提出問題標志重捕法在實際野外調查中怎樣進行呢？

教師展示例題：在一塊面積為2 hm2農田中，放置100個捕鼠籠，一夜間捕獲了42只田鼠，將捕獲的田鼠經標記后在原地釋放。數日后，在同一地點再放置同樣數量的捕鼠籠，捕獲了37只，其中有上次標記的個體12只。則該農田中田鼠的種群密度為 。

教師要求一名學生板演計算過程，并分析標記技術要求，以引導學生理解：標記物不能影響被標記動物的正常活動，不能導致其生病、感染等；不能過分醒目，影響捕食關系；標記符號能維持一定時間，至少調查期間不能消失。同時請學生分析：如果影響了標記動物的生命活動，其調查得到的種群密度會偏大還是偏小？過分醒目了呢？標記物脫落了呢？

師：那么，我們可以模擬標志重捕法估算動物數量嗎？需要提供哪些材料？

學生討論交流，教師完善，并展示教具：信封1中的若干黃豆、信封2中的若干紅豆。教師指出：信封1中的若干黃豆模擬某魚塘中的鯽魚，信封2中的若干紅豆用來作為標記，實驗目的是估算出信封1中的黃豆數量。

各小組分組討論，并實施，同時在導學案的相應表格中記錄M、n、m的值（圖5）。

教師請速度最快的四個小組的代表選擇一次標志重捕的數據填寫到相應小組的文本框中。教師點擊相應的文本框[已經設置了相應的代碼，如第一小組的第4個文本框代碼為Private Sub TextBox4_MouseDown（ByVal Button As Integer， ByVal Shift As Integer， ByVal X As Single， ByVal Y As Single）；TextBox4.Text = Val（TextBox1.Text） * Val（TextBox2.Text） / Val（TextBox3.Text）；End Sub]，得到每個小組的黃豆總數。然后，教師指出最接近真實值的小組（不說出黃豆的真實數量，為后續實驗做準備）和最偏離真實值的小組。先請最偏離真實值的小組代表闡述本組的操作流程，再請最接近真實值的小組代表闡述，教師及時引導學生分析如何減少實驗誤差，如標記的個數、重捕的個數、抓取的次數、攪拌的程度等。同時，提出拓展問題：你還可以用生活中的哪些材料完成該模擬活動？并盡可能地減少實驗誤差。

教師總結本節課學習的種群密度的調查方法及其注意事項，指出：種群密度是種群最基本的數量特征，種群還有很多的其他特征，課后可以將種群和個體的特征進行比較。

教師布置課后延伸：你能嘗試設計，并小組合作調查美麗校園中的一種植物的種群密度嗎？

4 教學反思

本節課注重聯系現實生活來激發學生的學習興趣，理解核心概念，教學過程中突出學生的學習主體，在試誤理念的引領下讓學生通過嘗試錯誤來尋找解決問題的關鍵點。教師教學中創造性地運用一種模擬材料完成了兩種模擬實驗的操作，通過學生自主模擬樣方法和標志重捕法的活動，引導學生分析，從而生成更加科學合理的模擬實驗步驟。在自主探究和自主活動中形成知識沖突，在討論交流中不斷修正自己的知識體系，讓每一位學生有展示自己的機會，并設計小組間的競爭機制，充分調動學生的學習熱情。