基于PBL模式下的中學(xué)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)改進(jìn)

韓譯萱

摘要 以“探究食物的氣味對螞蟻覓食行為的影響”為例，通過實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)與開展、裝置的制作與改進(jìn)、數(shù)據(jù)的處理與分析，在新課程的理念下，最大限度地拓展學(xué)生的思維空間，實(shí)現(xiàn)生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的健康持續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞 PBL模式 實(shí)驗(yàn)改進(jìn) 螞蟻覓食行為

中圖分類號(hào)G633. 91

文獻(xiàn)標(biāo)志碼B

1 引言

“探究食物的氣味對螞蟻覓食行為的影響”是初中階段的一個(gè)探究性實(shí)驗(yàn)。因?yàn)槲浵佉捠硶?huì)受到諸多因素影響，在有限的教學(xué)時(shí)間內(nèi)實(shí)驗(yàn)難以完成，教師可利用項(xiàng)目化學(xué)習(xí)（PBL）的方式引導(dǎo)學(xué)生開展探究。與普通教學(xué)模式相比，PBL的不同之處在于具有較強(qiáng)的開放性。項(xiàng)目化學(xué)習(xí)不是簡單的流程設(shè)計(jì)，包括探究性、調(diào)控性、審美性、社會(huì)性和技術(shù)性等5種實(shí)踐形態(tài)（表1）。下面以“探究食物的氣味對螞蟻覓食行為的影響”探究性實(shí)驗(yàn)為例，探討利用PBL模式開展項(xiàng)目化學(xué)習(xí)的探究。

2 提出問題、建立知識(shí)聯(lián)系

實(shí)驗(yàn)前，教師帶領(lǐng)學(xué)生多次在校園的花壇和灌木叢中尋找螞蟻，卻發(fā)現(xiàn)找到的多為棕色的小型螞蟻，不僅兇猛、好戰(zhàn)，而且運(yùn)動(dòng)速度極快，為實(shí)驗(yàn)的開展增加了困難。查閱資料后，學(xué)生發(fā)現(xiàn)這種螞蟻屬于草地鋪道蟻淺色亞種，多分布于江蘇，是中國最常見的鋪道蟻之一。

教材提出，要讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中理解“定性觀察”和“定量觀察”的概念。然而，校園中的草地鋪道蟻無法幫助學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)。為了便于實(shí)驗(yàn)的觀察、記錄和研究，師生討論后，決定網(wǎng)購尼科巴弓背蟻回到教室開展實(shí)驗(yàn)。尼科巴弓背蟻，體型稍大、性情溫和、不易受驚，喜食各種水果、蜜露，早已成為一種十分走俏的寵物螞蟻，因此成為本實(shí)驗(yàn)的最佳實(shí)驗(yàn)材料。

3 設(shè)計(jì)與實(shí)施探究

3.1 實(shí)驗(yàn)過程

因?yàn)槭澄锏臍馕稌?huì)相互混雜，因此本實(shí)驗(yàn)中不同氣味的食物要分開放置，食物相互隔開、相對封閉，同時(shí)又與蟻群相通。實(shí)驗(yàn)時(shí)，盒子盡力不要移動(dòng)，以免對螞蟻的覓食行為產(chǎn)生影響。

取4個(gè)透明一次性杯子，從中間將其側(cè)面剪開，固定在紙盒的一側(cè)。將4塊大小相同的棉花分別浸泡在清水、白醋、糖水、蜂蜜水中15 min，取出后分別放在紙盒的同一側(cè)，為防止螞蟻外逃，在紙盒邊緣涂上螞蟻防逃液。

將20只尼科巴弓背蟻置于另一側(cè)，觀察其覓食情況。使用計(jì)時(shí)器，每5 min記錄一次數(shù)據(jù)。

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：螞蟻因?yàn)榭只湃慷阍诮锹淅铮冀K沒有開始覓食。

3.2 失敗原因

沒有螞蟻喜歡的氣味;螞蟻剛到一個(gè)新空間會(huì)害怕，從而躲在黑暗中;盒子太大，即使抹了防逃液，也會(huì)有螞蟻爬出去。

3.3 實(shí)驗(yàn)改進(jìn)

選擇一個(gè)體積較小的圓形一次性飯盒，將奶茶吸管剪成等距離的4段，插在飯盒的四面底部。為獲得更準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，先在飯盒中央放入20只尼科巴弓背蟻，讓其適應(yīng)所在環(huán)境，然后在4個(gè)吸管的一端放入浸泡過清水、蜂蜜水、糖水、白醋的脫脂棉球，5 min記錄一次數(shù)據(jù)。

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：蜂蜜水的氣味最吸引螞蟻。4分析和解釋數(shù)據(jù)

最后，學(xué)生對th內(nèi)收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析（表2）。

每隔2d，重復(fù)實(shí)驗(yàn)，記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果，一直持續(xù)到21d共進(jìn)行11次實(shí)驗(yàn)，最后處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，計(jì)算平均值（表3）。

通過數(shù)據(jù)分析，最后得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論，食物的氣味對螞蟻的覓食行為有影響。

5 運(yùn)用數(shù)學(xué)和計(jì)算思維

為了將數(shù)據(jù)可視化，便于學(xué)生分析數(shù)據(jù)總結(jié)規(guī)律，筆者決定用EXCL對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，轉(zhuǎn)換成圖形（圖3）。

6 發(fā)展解釋和設(shè)計(jì)方案

本探究實(shí)驗(yàn)選擇了體型較大的尼科巴弓背蟻，放棄了開放的校園，回歸實(shí)驗(yàn)室，更有利于學(xué)生對定性觀察和定量觀察的概念的理解。實(shí)驗(yàn)的最初雖然經(jīng)歷了失敗，但學(xué)生分組討論，通過裝置的改進(jìn)、資料的查找、失敗原因的分析、科學(xué)思維的建立，在教師的引導(dǎo)下進(jìn)行開展實(shí)驗(yàn)探究。

7 基于證據(jù)的探究性實(shí)驗(yàn)評價(jià)

在探究性實(shí)驗(yàn)中，教師為了了解學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中所表現(xiàn)出的探究深度，可以根據(jù)探究性實(shí)驗(yàn)包含的諸多因素可以制定出相應(yīng)的評價(jià)方案，以此來對學(xué)生進(jìn)行評價(jià)。表4是根據(jù)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、裝置改進(jìn)、數(shù)據(jù)分析等指定的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

探究性實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生從真實(shí)世界的觀察中發(fā)現(xiàn)問題并開始思考，通過實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察、裝置的改進(jìn)、數(shù)據(jù)的分析來建立知識(shí)聯(lián)系，最后再回到真實(shí)的世界，進(jìn)行交流、小結(jié)與評價(jià)。基于PBL模式下的中學(xué)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)的探究過程較之以往更加高效，可引導(dǎo)學(xué)生像科學(xué)家一樣，在解決問題的過程中，掌握科學(xué)的思維方法，認(rèn)識(shí)和領(lǐng)悟科學(xué)的本質(zhì)。

參考文獻(xiàn)：

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