“探究螞蟻的覓食行為”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)踐探索

趙敏慧

摘 要 以“探究螞蟻的覓食行為”為實(shí)驗(yàn)課題，從教學(xué)設(shè)計(jì)和實(shí)踐兩個(gè)層面進(jìn)行了思考和探索，致力于培植學(xué)生學(xué)習(xí)情趣、提升學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力。

關(guān)鍵詞 生物學(xué)實(shí)驗(yàn) 教學(xué)設(shè)計(jì) 教學(xué)實(shí)踐

中圖分類號(hào) G633.91 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 B

1 教學(xué)目標(biāo)

《義務(wù)教育生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2011版）》提出：動(dòng)物行為是目前生物學(xué)研究中的一個(gè)十分活躍的領(lǐng)域，教師要引導(dǎo)學(xué)生到周圍環(huán)境中去觀察動(dòng)物的運(yùn)動(dòng)和行為，培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力和學(xué)習(xí)興趣?；?011年版課標(biāo)和我校學(xué)生的實(shí)際情況，制定以下教學(xué)目標(biāo)。

知識(shí)目標(biāo)：觀察螞蟻的覓食行為，并進(jìn)行探究實(shí)驗(yàn)；

能力目標(biāo)：通過探究螞蟻的覓食行為，嘗試設(shè)計(jì)和實(shí)施實(shí)驗(yàn)方案，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析得出結(jié)論；

情感、態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo)：參與小組合作，體驗(yàn)探究性實(shí)驗(yàn)過程，認(rèn)同科學(xué)探究的一般方法，初步形成事物普遍聯(lián)系的觀念。

2 教學(xué)重難點(diǎn)

教學(xué)重點(diǎn)：嘗試設(shè)計(jì)和實(shí)施實(shí)驗(yàn)方案，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析得出結(jié)論。

教學(xué)難點(diǎn)：嘗試設(shè)計(jì)和實(shí)施實(shí)驗(yàn)方案，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析得出結(jié)論，能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)。

3 教學(xué)過程

3.1 自主選擇探究課題

教師指導(dǎo)學(xué)生參考教材的要求，提出自己想探究的關(guān)于螞蟻覓食的問題，做出假設(shè)，制定具體的實(shí)施方案。探究螞蟻的覓食行為，不一定拘泥于食物顏色和氣味與覓食行為的相關(guān)性，包括食物的形態(tài)、大小等都可以列入研究范圍。如食物的選擇問題，每個(gè)小組提出的食物種類不盡相同：有的用紅色糖果與黃色糖果，有的用方形糖果與球形糖果，有的用白糖與紅糖，還有的用白芝麻與黑芝麻，甚至有的用白糖與黑芝麻等。最終，在師生共同商量下，以單一變量為主，設(shè)計(jì)出不同的探究課題，各小組自主選擇實(shí)驗(yàn)方案探究螞蟻的覓食行為，如紅糖、白糖一組，白糖、食鹽一組，甜餅干、咸餅干一組，干面包、濕面包一組，辣椒油、清水一組等，還有一組學(xué)生利用螞蟻工坊完成實(shí)驗(yàn)。

3.2 集體討論實(shí)驗(yàn)方案

小組討論的過程就是一個(gè)學(xué)習(xí)的過程、合作的過程。在組織討論的過程中，教師需要抓住關(guān)鍵、積極引導(dǎo)，特別要關(guān)注課題價(jià)值、單因子變量的設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析等環(huán)節(jié)。其中用白糖與黑芝麻作為食物的方案雖然存在科學(xué)性錯(cuò)誤，但是極具教學(xué)價(jià)值，教師可以引導(dǎo)學(xué)生從實(shí)驗(yàn)可比性、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析結(jié)論等方面加以分析，明確其中存在的問題，而無需形成規(guī)范的術(shù)語表達(dá)。另外，學(xué)生圍繞不同實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)而爭論不休，有的主張?jiān)趯?shí)驗(yàn)室中進(jìn)行，有的則極力主張?jiān)谧匀粭l件下進(jìn)行，教師可以從實(shí)驗(yàn)科學(xué)性、可靠性等方面引導(dǎo)學(xué)生自我分析。

3.3 小組合作進(jìn)行探究

各小組在組長帶領(lǐng)下分別進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，并及時(shí)完成工作單（表）上相關(guān)內(nèi)容。

3.4 小組代表匯報(bào)交流

各小組根據(jù)實(shí)驗(yàn)情況，派代表進(jìn)行匯報(bào)交流，圍繞：如何選題？如何分工？探究過程中遇到哪些困難？怎樣解決的？實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)論是什么？有何收獲和啟示？全體學(xué)生參與評(píng)價(jià)，教師鼓勵(lì)其他小組進(jìn)行點(diǎn)評(píng)。

3.5 適時(shí)指導(dǎo)探究活動(dòng)

教師在課堂上及時(shí)鼓勵(lì)學(xué)生提問，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，提出有價(jià)值的探究問題。問題對(duì)于學(xué)生來說是至關(guān)重要的，因?yàn)閱栴}提出后的成就感是學(xué)生求知探索欲望的強(qiáng)有力的“催化劑”。問題的提出往往是學(xué)生從生活中，通過敏銳的觀察，精辟的概括，認(rèn)真的篩選，方能提出。但要注意的是學(xué)生提出的問題可能是正確的，也可能是錯(cuò)誤的，甚至是荒謬可笑的，無論是怎樣的問題，教師都不能隨意否定他們，而是要多給予支持和鼓勵(lì)，讓他們獲得提出問題的成就感。有的學(xué)生假設(shè)為：螞蟻的覓食與食物的氣味有關(guān)，喜歡甜的，與顏色有關(guān)，喜歡紅的，與形狀、大小、含油量、營養(yǎng)都有關(guān)；也有不同意見的，總之假設(shè)多種多樣，真是無奇不有。當(dāng)然學(xué)生能提出的假設(shè)不一定都是合理的，這需要教師積極地引導(dǎo)學(xué)生作出初步的判斷，在作出初步判斷的過程中需要學(xué)生進(jìn)行邏輯的分析和推理，盡量能自圓其說。

在學(xué)生自主設(shè)計(jì)方案時(shí)，教師不事先給出任何探究模式，完全由學(xué)生自主設(shè)計(jì)，最后由教師引導(dǎo)學(xué)生圍繞實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵點(diǎn)比較優(yōu)劣、提煉方法找出規(guī)律。如實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能否進(jìn)一步完善？如何較好地設(shè)置實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組？

開展探究活動(dòng)時(shí)，教師巡視各組實(shí)驗(yàn)進(jìn)程，提供必要的幫助，及時(shí)解難釋疑。如實(shí)驗(yàn)條件中無關(guān)變量有否相同且適宜？尤其是食物有否同方向、等距離擺放等？觀察記錄手段是否有效合理？繪圖、拍照、錄像等方法的特點(diǎn)有哪些？用表格記錄數(shù)據(jù)是否更好？同時(shí)，教師注意讓學(xué)生體會(huì)小組分工協(xié)作的意義。

在總結(jié)探究活動(dòng)時(shí)，教師要營造輕松民主的教學(xué)氣氛，激發(fā)學(xué)生參與交流的積極性，組織討論并進(jìn)行適時(shí)的引導(dǎo)。圍繞“你的實(shí)驗(yàn)成功與否？若成功，請(qǐng)總結(jié)經(jīng)驗(yàn)；若失敗，請(qǐng)不要灰心，認(rèn)真分析失敗原因”等方面進(jìn)行總結(jié)，教師并在其中滲透情感態(tài)度和價(jià)值觀方面的教育：螞蟻的行為對(duì)你的心靈有觸動(dòng)嗎？大自然蘊(yùn)藏的秘密，是否激發(fā)了你的探究興趣？活動(dòng)中有何啟示？

4 教學(xué)反思

本節(jié)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)獲2012年全國中學(xué)生物課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)展示一等獎(jiǎng)，在其教學(xué)準(zhǔn)備和教學(xué)實(shí)施過程中得到了省市多位專家和同仁們的幫助，也得到了學(xué)生們的支持?；仡欉@段過程，倍感辛勞和快樂，其中主要心得如下。

4.1 教學(xué)困惑

困惑之一：如何在實(shí)驗(yàn)室順利完成此實(shí)驗(yàn)？

螞蟻的行為是非常復(fù)雜多變的，將螞蟻捕捉到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行探究實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)螞蟻受到驚嚇、失去巢穴等因素的影響，螞蟻的行為發(fā)生了改變，常常沒有出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中預(yù)料的結(jié)果。如何在實(shí)驗(yàn)室模擬自然環(huán)境，探究螞蟻在最接近自然狀態(tài)下的覓食行為？在自然界中直接觀察螞蟻行為是否可行？

困惑之二：如何提出有價(jià)值的探究問題？

提出問題是科學(xué)研究中至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，提出問題是探究的起點(diǎn)，也是產(chǎn)生智慧的萌芽。在教學(xué)中，教師常常重視解決問題，而忽視提出問題。李政道先生曾說：“求學(xué)問，需學(xué)問，只求答，非學(xué)問?！苯處煈?yīng)該向美國媽媽學(xué)習(xí)：“孩子，今天上學(xué)了，給老師提兩個(gè)好問題！”如何通過教師的精心設(shè)計(jì)和巧妙指導(dǎo)，讓學(xué)生提出有價(jià)值的探究問題呢？

困惑之三：如何科學(xué)評(píng)價(jià)學(xué)生探究能力？

評(píng)價(jià)是一種重要的激勵(lì)手段和發(fā)展機(jī)制，同時(shí)實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)能力也是教學(xué)目標(biāo)的重要組成部分，但是很多教師在教學(xué)中將其遺忘了。關(guān)于本節(jié)課的教學(xué)，教師們都習(xí)慣于實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，其實(shí)驗(yàn)方案的可行性缺乏了實(shí)踐的檢驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)中沒有組織評(píng)價(jià)，從而失去了進(jìn)一步提升的空間。如何有效評(píng)價(jià)學(xué)生的科學(xué)探究能力，進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主體性和主動(dòng)性？這也是縈繞在心頭、揮之不去的困惑。

4.2 創(chuàng)新之處

對(duì)本節(jié)課進(jìn)行創(chuàng)新的宗旨在于讓實(shí)驗(yàn)教學(xué)由基于傳遞到基于發(fā)現(xiàn)、由靜態(tài)構(gòu)成到動(dòng)態(tài)生成、由個(gè)體思維到集體智慧，為此需要激發(fā)內(nèi)在學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)、開放實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域、構(gòu)建反饋激勵(lì)機(jī)制、提供集體學(xué)習(xí)支持。

4.2.1 在實(shí)驗(yàn)方法上進(jìn)行了創(chuàng)新

選擇實(shí)驗(yàn)場所：筆者經(jīng)過反復(fù)實(shí)驗(yàn)后認(rèn)為，本實(shí)驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行難以得到可靠可信的科學(xué)數(shù)據(jù)，因?yàn)槲浵亸囊巴獗徊蹲降綄?shí)驗(yàn)室由于受到驚嚇而逃生或首先忙于筑巢等過程，根本無暇顧及覓食。學(xué)生按小組分別在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)和室外進(jìn)行探究實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)過程和數(shù)據(jù)對(duì)比中得出結(jié)論，即螞蟻在自然狀態(tài)下的覓食行為更真實(shí)，效果更明顯。最終本實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)過程選擇在校園內(nèi)進(jìn)行，其余過程在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，既保證了實(shí)驗(yàn)的真實(shí)性，又確保了實(shí)驗(yàn)的有效性。

開放實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：教材上提供的實(shí)驗(yàn)方法是在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)完成本實(shí)驗(yàn)，教師沒有按照教材上內(nèi)容進(jìn)行。根據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)精神，倡導(dǎo)學(xué)生開展開放性、自主性的探究學(xué)習(xí)，力求將課堂還給學(xué)生，讓學(xué)生成為學(xué)習(xí)的主人。如利用螞蟻工坊觀察日本弓背蟻的行為和探究它們的覓食行為，實(shí)驗(yàn)的自變量并拘泥于食物的顏色等。

倡導(dǎo)合作探究：啟發(fā)學(xué)生相互學(xué)習(xí)，如食物同方向、等距離擺放在蟻穴洞口；每種食物要有一定的距離且邊界要清晰；不同的實(shí)驗(yàn)處理應(yīng)貼上標(biāo)簽，以利于觀察和記錄；食物進(jìn)行特殊處理：設(shè)置對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組；配備繪圖員、拍照員等，帶上記時(shí)秒表，用表格記錄數(shù)據(jù)結(jié)果。其實(shí)，科學(xué)探究的過程、技能、方法等，通過學(xué)生之間的學(xué)習(xí)與實(shí)踐來獲得，比起教師的刻板說教更有趣、有效。

4.2.2 在實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)上進(jìn)行了創(chuàng)新

為評(píng)價(jià)而教學(xué)，還是為教學(xué)而評(píng)價(jià)？在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)時(shí)必須對(duì)此做出抉擇。為教學(xué)的評(píng)價(jià)，關(guān)注的是評(píng)價(jià)如何生成教學(xué)價(jià)值，而不是教學(xué)如何應(yīng)對(duì)評(píng)價(jià)。為此，筆者將主體性、激勵(lì)性和發(fā)展性作為實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)的價(jià)值取向。學(xué)生完成本探究實(shí)驗(yàn)的熱情較高，教師通過課題研究，明確科學(xué)探究能力的主要能力結(jié)構(gòu)，依據(jù)具體的科學(xué)探究任務(wù)，確定相對(duì)應(yīng)的科學(xué)探究能力評(píng)價(jià)細(xì)則，統(tǒng)計(jì)和分析學(xué)生在探究中的各種能力的現(xiàn)狀，對(duì)學(xué)生科學(xué)探究能力的過程性評(píng)價(jià)研究。一方面可以促進(jìn)教師反思教學(xué)設(shè)計(jì)，提高教學(xué)目標(biāo)的針對(duì)性；另一方面可以客觀記錄學(xué)生在探究活動(dòng)中的表現(xiàn)，利用評(píng)價(jià)和交流促進(jìn)學(xué)生的發(fā)展。通過定性和定量評(píng)價(jià)，評(píng)出最佳實(shí)驗(yàn)小組，評(píng)價(jià)每一位學(xué)生的探究能力。

創(chuàng)新之一：學(xué)生評(píng)委進(jìn)行評(píng)價(jià)。

為了在實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)上實(shí)現(xiàn)多元化、多主體，我們還組織了促進(jìn)學(xué)生之間的他評(píng)與互評(píng)?？紤]到初中學(xué)生的認(rèn)知水平和評(píng)價(jià)能力有限，加上實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)的復(fù)雜性，教師選取了部分優(yōu)秀生擔(dān)任評(píng)委，并對(duì)學(xué)生評(píng)委進(jìn)行適度指導(dǎo)和培訓(xùn)。事后發(fā)現(xiàn)，對(duì)學(xué)生評(píng)委培訓(xùn)非常重要，同時(shí)在培訓(xùn)中也促進(jìn)了優(yōu)秀學(xué)生的進(jìn)一步發(fā)展，因?yàn)榕嘤?xùn)的過程也是一次分層教學(xué)與學(xué)習(xí)的過程。

創(chuàng)新之二：教師進(jìn)行延時(shí)評(píng)價(jià)。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)完成后，教師可以實(shí)施延時(shí)評(píng)價(jià)，對(duì)學(xué)生評(píng)價(jià)采用工作單的形式。教師延時(shí)評(píng)價(jià)的主要依據(jù)是學(xué)生填寫的工作單和學(xué)生評(píng)委意見，有效解決克服了教師一人無法現(xiàn)場觀察全班學(xué)生實(shí)驗(yàn)行為表現(xiàn)的問題。學(xué)生評(píng)委和教師延時(shí)評(píng)價(jià)指南如表2、表3。

4.2.3 在實(shí)驗(yàn)拓展上進(jìn)行了創(chuàng)新

① 拓展了實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、激發(fā)了探究欲望。學(xué)生在探究螞蟻的覓食行為過程中，不斷出現(xiàn)新現(xiàn)象、提出新問題：如螞蟻喜歡吃什么？螞蟻的覓食與食物的氣味、顏色和形狀有關(guān)嗎？如何通過實(shí)驗(yàn)證明螞蟻覓食行為與某種因素有關(guān)？螞蟻喜歡肥肉還是精肉？螞蟻通過眼睛還是觸角覓食？螞蟻將食物存放在蟻穴的什么位置？在覓食過程中螞蟻怎樣交流信息？螞蟻為什么要爭斗呢？螞蟻繁殖期會(huì)出現(xiàn)哪些繁殖行為呢？螞蟻的社群生活是一幅什么樣的場景呢？不同螞蟻之間又有哪些不同的行為表現(xiàn)呢？在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)上如何減少實(shí)驗(yàn)誤差？上述問題是實(shí)驗(yàn)后學(xué)生提出的問題，這些問題必然點(diǎn)燃學(xué)生智慧的火花。

② 培養(yǎng)了學(xué)習(xí)志趣、提升了實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?。一?shí)驗(yàn)小組觀察后做了如下記錄：“我們剛把白糖放到蟻穴旁，便有幾只螞蟻出來搬運(yùn)糖粒，螞蟻越聚越多。后來，有螞蟻發(fā)現(xiàn)了一只蜘蛛尸體，并扯下蜘蛛一條腿。雖有大多數(shù)螞蟻都在搬蜘蛛尸體，但也有在搬運(yùn)糖粒的?？墒窍佈谔?，因此螞蟻怎么拖都無法將尸體搬進(jìn)去。但它們?nèi)圆环艞?，過了好長時(shí)間后又將尸體往草叢中搬，由于草叢很密，結(jié)果還是沒有成功。第二天早晨，白糖被夜間的雨水溶化了。過了一天，水分蒸發(fā)干后，白糖變成固體又析出，螞蟻又在忙于搬運(yùn)了?！蓖ㄟ^這篇觀察日記，我們仿佛看到了法布爾的《昆蟲記》。因此，讓學(xué)生在做中學(xué)，在大自然中接受熏陶，既順應(yīng)了學(xué)生的天性，又啟迪了學(xué)生智性。

③ 展示了研究成果、倡導(dǎo)了合作精神。實(shí)驗(yàn)的過程本身就是一個(gè)合作共進(jìn)的過程，再通過成果發(fā)布來倡導(dǎo)合作、激勵(lì)合作。通過實(shí)驗(yàn)的過程，學(xué)生們體會(huì)到合作的重要和必然，做到了個(gè)體思維和集體思維的融匯。在最后階段，通過制作PPT、設(shè)計(jì)小報(bào)、撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告、觀察日記、科技小論文等多種形式，由學(xué)生展示所在實(shí)驗(yàn)小組的研究歷程和研究成果，讓他們分享過程中的思索和歡樂。

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