基于試誤理論的課堂教學(xué)策略

孟凡龍

試誤理論是美國著名教育心理學(xué)家桑代克提出以解釋學(xué)習(xí)實質(zhì)與機(jī)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(yīng)之間建立起聯(lián)結(jié)。試誤理論的基本內(nèi)涵是消費者在學(xué)習(xí)過程中，最初總是要經(jīng)歷一些錯誤的嘗試動作，隨著動作的不斷反復(fù)，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(xué)教材《必修3·穩(wěn)態(tài)與環(huán)境》第三章第一節(jié)“生物群落的基本單位—種群”的第一課時內(nèi)容。本節(jié)教學(xué)中，筆者應(yīng)用“以學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)”的探究性教學(xué)思想，引導(dǎo)學(xué)生通過一套教具親自動手模擬樣方法和標(biāo)志重捕法等活動來學(xué)習(xí)種群的調(diào)查方法。試誤理論在本節(jié)課中的具體實踐主要體現(xiàn)在理解種群概念、學(xué)習(xí)樣方法和標(biāo)志重捕法時，不提供或提供少量知識背景，使學(xué)生在操作過程中出現(xiàn)理解誤差和知識沖突。教師引導(dǎo)學(xué)生反思和總結(jié)，使學(xué)生形成比較科學(xué)完善的知識體系。

1 創(chuàng)設(shè)生活情境，導(dǎo)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(diào)節(jié)和穩(wěn)態(tài)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(wěn)態(tài)的呢？

師：同學(xué)們看到影片中有哪些生物？（請一位學(xué)生回答）這些生物是以個體形式還是群體形式生活？（學(xué)生齊答）我們給這樣的生活在一定區(qū)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(xué)習(xí)，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(xué)的依據(jù)。

2 聯(lián)系生產(chǎn)實際，把握核心概念

師：首先，根據(jù)討論，我們請一位同學(xué)給種群下個定義。（請一位學(xué)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(guān)鍵詞是什么？（請一位學(xué)生回答，并根據(jù)關(guān)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(xué)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(xué)們比較哪個草地的蒲公英數(shù)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(dǎo)學(xué)生分析數(shù)據(jù)，得出種群密度的概念，同時以池塘中的鯽魚為例，進(jìn)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(shù)量特征。引導(dǎo)學(xué)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(shù)量和該種群所占據(jù)的面積或體積。

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

有學(xué)生得出21株/ m2，也有22株/ m2。教師引導(dǎo)學(xué)生比較后得出：差異在于邊界上的個體如何計數(shù)。有的學(xué)生認(rèn)為是隨便取兩邊計數(shù)，有的學(xué)生認(rèn)為是邊界上的所有個體都算。根據(jù)學(xué)生的想法，教師反問：你們覺得哪種計數(shù)更加科學(xué)合理？引導(dǎo)學(xué)生分析：該地區(qū)由于蒲公英數(shù)量較少，所以可以直接計數(shù)，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(shù)，比如我取左邊和上邊及其夾角的個體計數(shù)，就得到了21株/ m2，或者取右邊和下邊及其夾角的個體計數(shù)，就得到了22株/ m2，都是科學(xué)有效的。

師：那么，對于分布范圍較大、個體較小、數(shù)目較多的種群，無法直接計數(shù)時，如何調(diào)查種群密度呢？（引導(dǎo)學(xué)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(xué)方法，在生產(chǎn)生活中應(yīng)用很廣泛，估算肯定會有誤差，如何盡可能地減少誤差，使數(shù)據(jù)更加科學(xué)合理有效是估算法的關(guān)鍵。所以調(diào)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(xué)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(xué)合理？④ 邊界上的個體如何計數(shù)？

學(xué)生討論交流，請小組代表回答。教師引導(dǎo)學(xué)生理解選取樣方的重要原則是隨機(jī)，并逐步展示五點取樣法和等距取樣法，引導(dǎo)學(xué)生選擇更加科學(xué)合理的隨機(jī)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(shù)，注意每個樣方計數(shù)的相鄰邊界應(yīng)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(shù)。

3 主動參與模擬，探究活動本質(zhì)

師：那么，我們可以模擬樣方法進(jìn)行隨機(jī)取樣嗎？需要提供哪些材料？

學(xué)生討論交流，教師補(bǔ)充，并展示教具：信封1中的若干黃豆、含有25個標(biāo)號方格的白紙盤（圖3）。教師指出實驗?zāi)康氖枪浪愠鲂欧?中的黃豆數(shù)量。各小組分組討論，并實施，同時在導(dǎo)學(xué)案的表格中記錄每個樣方法的黃豆數(shù)量。

學(xué)生進(jìn)行模擬活動，有的小組將黃豆隨機(jī)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(shù)量計算平均值，然后每小組派一位同學(xué)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(jīng)插入了文本框控件，學(xué)生可以直接在演示的幻燈片上輸入數(shù)字）中。

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

學(xué)生回答：再乘以25即可。教師點擊相應(yīng)的“種群總數(shù)量”文本框[已經(jīng)設(shè)置了相應(yīng)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(shù)。然后，教師指出最接近真實值的小組（不說出黃豆的真實數(shù)量，為后續(xù)實驗做準(zhǔn)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(dǎo)學(xué)生分析：每組模擬實驗過程中是否嚴(yán)格遵循了隨機(jī)原則？選取的樣方是否具有代表性？是否注意到樣方的個數(shù)、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(xué)們在選取好樣方后計算黃豆數(shù)量時，要注意什么？

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

教師引導(dǎo)學(xué)生分析：樣方法可以用來調(diào)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(qiáng)、活動范圍大的其他動物如何調(diào)查呢？并要求學(xué)生自主學(xué)習(xí)教材相關(guān)內(nèi)容。

教師要求一名學(xué)生描述標(biāo)志重捕法的原理，并提出問題標(biāo)志重捕法在實際野外調(diào)查中怎樣進(jìn)行呢？

教師展示例題：在一塊面積為2 hm2農(nóng)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(jīng)標(biāo)記后在原地釋放。數(shù)日后，在同一地點再放置同樣數(shù)量的捕鼠籠，捕獲了37只，其中有上次標(biāo)記的個體12只。則該農(nóng)田中田鼠的種群密度為 。

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

師：那么，我們可以模擬標(biāo)志重捕法估算動物數(shù)量嗎？需要提供哪些材料？

學(xué)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(biāo)記，實驗?zāi)康氖枪浪愠鲂欧?中的黃豆數(shù)量。

各小組分組討論，并實施，同時在導(dǎo)學(xué)案的相應(yīng)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(biāo)志重捕的數(shù)據(jù)填寫到相應(yīng)小組的文本框中。教師點擊相應(yīng)的文本框[已經(jīng)設(shè)置了相應(yīng)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(shù)。然后，教師指出最接近真實值的小組（不說出黃豆的真實數(shù)量，為后續(xù)實驗做準(zhǔn)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(dǎo)學(xué)生分析如何減少實驗誤差，如標(biāo)記的個數(shù)、重捕的個數(shù)、抓取的次數(shù)、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(jié)本節(jié)課學(xué)習(xí)的種群密度的調(diào)查方法及其注意事項，指出：種群密度是種群最基本的數(shù)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(jìn)行比較。

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

4 教學(xué)反思

本節(jié)課注重聯(lián)系現(xiàn)實生活來激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，理解核心概念，教學(xué)過程中突出學(xué)生的學(xué)習(xí)主體，在試誤理念的引領(lǐng)下讓學(xué)生通過嘗試錯誤來尋找解決問題的關(guān)鍵點。教師教學(xué)中創(chuàng)造性地運(yùn)用一種模擬材料完成了兩種模擬實驗的操作，通過學(xué)生自主模擬樣方法和標(biāo)志重捕法的活動，引導(dǎo)學(xué)生分析，從而生成更加科學(xué)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(xué)生有展示自己的機(jī)會，并設(shè)計小組間的競爭機(jī)制，充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。