“探究蚂蚁的觅食行为”的实验教学设计与实践探索

赵敏慧

摘 要 以“探究蚂蚁的觅食行为”为实验课题，从教学设计和实践两个层面进行了思考和探索，致力于培植学生学习情趣、提升学生创新实践能力。

关键词 生物学实验 教学设计 教学实践

中图分类号 G633.91 文献标识码 B

1 教学目标

《义务教育生物学课程标准（2011版）》提出：动物行为是目前生物学研究中的一个十分活跃的领域，教师要引导学生到周围环境中去观察动物的运动和行为，培养学生的观察能力和学习兴趣。基于2011年版课标和我校学生的实际情况，制定以下教学目标。

知识目标：观察蚂蚁的觅食行为，并进行探究实验；

能力目标：通过探究蚂蚁的觅食行为，尝试设计和实施实验方案，并根据实验结果分析得出结论；

情感、态度与价值观目标：参与小组合作，体验探究性实验过程，认同科学探究的一般方法，初步形成事物普遍联系的观念。

2 教学重难点

教学重点：尝试设计和实施实验方案，根据实验结果分析得出结论。

教学难点：尝试设计和实施实验方案，根据实验结果分析得出结论，能进行实验评价。

3 教学过程

3.1 自主选择探究课题

教师指导学生参考教材的要求，提出自己想探究的关于蚂蚁觅食的问题，做出假设，制定具体的实施方案。探究蚂蚁的觅食行为，不一定拘泥于食物颜色和气味与觅食行为的相关性，包括食物的形态、大小等都可以列入研究范围。如食物的选择问题，每个小组提出的食物种类不尽相同：有的用红色糖果与黄色糖果，有的用方形糖果与球形糖果，有的用白糖与红糖，还有的用白芝麻与黑芝麻，甚至有的用白糖与黑芝麻等。最终，在师生共同商量下，以单一变量为主，设计出不同的探究课题，各小组自主选择实验方案探究蚂蚁的觅食行为，如红糖、白糖一组，白糖、食盐一组，甜饼干、咸饼干一组，干面包、湿面包一组，辣椒油、清水一组等，还有一组学生利用蚂蚁工坊完成实验。

3.2 集体讨论实验方案

小组讨论的过程就是一个学习的过程、合作的过程。在组织讨论的过程中，教师需要抓住关键、积极引导，特别要关注课题价值、单因子变量的设计和实验结果的分析等环节。其中用白糖与黑芝麻作为食物的方案虽然存在科学性错误，但是极具教学价值，教师可以引导学生从实验可比性、实验结果与分析结论等方面加以分析，明确其中存在的问题，而无需形成规范的术语表达。另外，学生围绕不同实验地点而争论不休，有的主张在实验室中进行，有的则极力主张在自然条件下进行，教师可以从实验科学性、可靠性等方面引导学生自我分析。

3.3 小组合作进行探究

各小组在组长带领下分别进行实验探究，并及时完成工作单（表）上相关内容。

3.4 小组代表汇报交流

各小组根据实验情况，派代表进行汇报交流，围绕：如何选题？如何分工？探究过程中遇到哪些困难？怎样解决的？实验现象和结论是什么？有何收获和启示？全体学生参与评价，教师鼓励其他小组进行点评。

3.5 适时指导探究活动

教师在课堂上及时鼓励学生提问，激发学习兴趣，提出有价值的探究问题。问题对于学生来说是至关重要的，因为问题提出后的成就感是学生求知探索欲望的强有力的“催化剂”。问题的提出往往是学生从生活中，通过敏锐的观察，精辟的概括，认真的筛选，方能提出。但要注意的是学生提出的问题可能是正确的，也可能是错误的，甚至是荒谬可笑的，无论是怎样的问题，教师都不能随意否定他们，而是要多给予支持和鼓励，让他们获得提出问题的成就感。有的学生假设为：蚂蚁的觅食与食物的气味有关，喜欢甜的，与颜色有关，喜欢红的，与形状、大小、含油量、营养都有关；也有不同意见的，总之假设多种多样，真是无奇不有。当然学生能提出的假设不一定都是合理的，这需要教师积极地引导学生作出初步的判断，在作出初步判断的过程中需要学生进行逻辑的分析和推理，尽量能自圆其说。

在学生自主设计方案时，教师不事先给出任何探究模式，完全由学生自主设计，最后由教师引导学生围绕实验的关键点比较优劣、提炼方法找出规律。如实验设计能否进一步完善？如何较好地设置实验组和对照组？

开展探究活动时，教师巡视各组实验进程，提供必要的帮助，及时解难释疑。如实验条件中无关变量有否相同且适宜？尤其是食物有否同方向、等距离摆放等？观察记录手段是否有效合理？绘图、拍照、录像等方法的特点有哪些？用表格记录数据是否更好？同时，教师注意让学生体会小组分工协作的意义。

在总结探究活动时，教师要营造轻松民主的教学气氛，激发学生参与交流的积极性，组织讨论并进行适时的引导。围绕“你的实验成功与否？若成功，请总结经验；若失败，请不要灰心，认真分析失败原因”等方面进行总结，教师并在其中渗透情感态度和价值观方面的教育：蚂蚁的行为对你的心灵有触动吗？大自然蕴藏的秘密，是否激发了你的探究兴趣？活动中有何启示？

4 教学反思

本节实验课教学获2012年全国中学生物课堂实验教学展示一等奖，在其教学准备和教学实施过程中得到了省市多位专家和同仁们的帮助，也得到了学生们的支持。回顾这段过程，倍感辛劳和快乐，其中主要心得如下。

4.1 教学困惑

困惑之一：如何在实验室顺利完成此实验？

蚂蚁的行为是非常复杂多变的，将蚂蚁捕捉到实验室进行探究实验，发现蚂蚁受到惊吓、失去巢穴等因素的影响，蚂蚁的行为发生了改变，常常没有出现实验设计中预料的结果。如何在实验室模拟自然环境，探究蚂蚁在最接近自然状态下的觅食行为？在自然界中直接观察蚂蚁行为是否可行？

困惑之二：如何提出有价值的探究问题？

提出问题是科学研究中至关重要的环节，提出问题是探究的起点，也是产生智慧的萌芽。在教学中，教师常常重视解决问题，而忽视提出问题。李政道先生曾说：“求学问，需学问，只求答，非学问。”教师应该向美国妈妈学习：“孩子，今天上学了，给老师提两个好问题！”如何通过教师的精心设计和巧妙指导，让学生提出有价值的探究问题呢？

困惑之三：如何科学评价学生探究能力？

评价是一种重要的激励手段和发展机制，同时实验评价能力也是教学目标的重要组成部分，但是很多教师在教学中将其遗忘了。关于本节课的教学，教师们都习惯于实验方案的设计，其实验方案的可行性缺乏了实践的检验，实验教学中没有组织评价，从而失去了进一步提升的空间。如何有效评价学生的科学探究能力，进一步激发学生学习的主体性和主动性？这也是萦绕在心头、挥之不去的困惑。

4.2 创新之处

对本节课进行创新的宗旨在于让实验教学由基于传递到基于发现、由静态构成到动态生成、由个体思维到集体智慧，为此需要激发内在学习动机、开放实验领域、构建反馈激励机制、提供集体学习支持。

4.2.1 在实验方法上进行了创新

选择实验场所：笔者经过反复实验后认为，本实验在实验室中进行难以得到可靠可信的科学数据，因为蚂蚁从野外被捕捉到实验室由于受到惊吓而逃生或首先忙于筑巢等过程，根本无暇顾及觅食。学生按小组分别在实验室内和室外进行探究实验，在实验过程和数据对比中得出结论，即蚂蚁在自然状态下的觅食行为更真实，效果更明显。最终本实验的实验过程选择在校园内进行，其余过程在实验室进行，既保证了实验的真实性，又确保了实验的有效性。

开放实验内容：教材上提供的实验方法是在实验室内完成本实验，教师没有按照教材上内容进行。根据课程标准精神，倡导学生开展开放性、自主性的探究学习，力求将课堂还给学生，让学生成为学习的主人。如利用蚂蚁工坊观察日本弓背蚁的行为和探究它们的觅食行为，实验的自变量并拘泥于食物的颜色等。

倡导合作探究：启发学生相互学习，如食物同方向、等距离摆放在蚁穴洞口；每种食物要有一定的距离且边界要清晰；不同的实验处理应贴上标签，以利于观察和记录；食物进行特殊处理：设置对照组和实验组；配备绘图员、拍照员等，带上记时秒表，用表格记录数据结果。其实，科学探究的过程、技能、方法等，通过学生之间的学习与实践来获得，比起教师的刻板说教更有趣、有效。

4.2.2 在实验评价上进行了创新

为评价而教学，还是为教学而评价？在设计实验评价时必须对此做出抉择。为教学的评价，关注的是评价如何生成教学价值，而不是教学如何应对评价。为此，笔者将主体性、激励性和发展性作为实验评价的价值取向。学生完成本探究实验的热情较高，教师通过课题研究，明确科学探究能力的主要能力结构，依据具体的科学探究任务，确定相对应的科学探究能力评价细则，统计和分析学生在探究中的各种能力的现状，对学生科学探究能力的过程性评价研究。一方面可以促进教师反思教学设计，提高教学目标的针对性；另一方面可以客观记录学生在探究活动中的表现，利用评价和交流促进学生的发展。通过定性和定量评价，评出最佳实验小组，评价每一位学生的探究能力。

创新之一：学生评委进行评价。

为了在实验评价上实现多元化、多主体，我们还组织了促进学生之间的他评与互评。考虑到初中学生的认知水平和评价能力有限，加上实验评价的复杂性，教师选取了部分优秀生担任评委，并对学生评委进行适度指导和培训。事后发现，对学生评委培训非常重要，同时在培训中也促进了优秀学生的进一步发展，因为培训的过程也是一次分层教学与学习的过程。

创新之二：教师进行延时评价。

实验教学完成后，教师可以实施延时评价，对学生评价采用工作单的形式。教师延时评价的主要依据是学生填写的工作单和学生评委意见，有效解决克服了教师一人无法现场观察全班学生实验行为表现的问题。学生评委和教师延时评价指南如表2、表3。

4.2.3 在实验拓展上进行了创新

① 拓展了实验内容、激发了探究欲望。学生在探究蚂蚁的觅食行为过程中，不断出现新现象、提出新问题：如蚂蚁喜欢吃什么？蚂蚁的觅食与食物的气味、颜色和形状有关吗？如何通过实验证明蚂蚁觅食行为与某种因素有关？蚂蚁喜欢肥肉还是精肉？蚂蚁通过眼睛还是触角觅食？蚂蚁将食物存放在蚁穴的什么位置？在觅食过程中蚂蚁怎样交流信息？蚂蚁为什么要争斗呢？蚂蚁繁殖期会出现哪些繁殖行为呢？蚂蚁的社群生活是一幅什么样的场景呢？不同蚂蚁之间又有哪些不同的行为表现呢？在实验设计上如何减少实验误差？上述问题是实验后学生提出的问题，这些问题必然点燃学生智慧的火花。

② 培养了学习志趣、提升了实验能力。一实验小组观察后做了如下记录：“我们刚把白糖放到蚁穴旁，便有几只蚂蚁出来搬运糖粒，蚂蚁越聚越多。后来，有蚂蚁发现了一只蜘蛛尸体，并扯下蜘蛛一条腿。虽有大多数蚂蚁都在搬蜘蛛尸体，但也有在搬运糖粒的。可是蚁穴口太小，因此蚂蚁怎么拖都无法将尸体搬进去。但它们仍不放弃，过了好长时间后又将尸体往草丛中搬，由于草丛很密，结果还是没有成功。第二天早晨，白糖被夜间的雨水溶化了。过了一天，水分蒸发干后，白糖变成固体又析出，蚂蚁又在忙于搬运了。”通过这篇观察日记，我们仿佛看到了法布尔的《昆虫记》。因此，让学生在做中学，在大自然中接受熏陶，既顺应了学生的天性，又启迪了学生智性。

③ 展示了研究成果、倡导了合作精神。实验的过程本身就是一个合作共进的过程，再通过成果发布来倡导合作、激励合作。通过实验的过程，学生们体会到合作的重要和必然，做到了个体思维和集体思维的融汇。在最后阶段，通过制作PPT、设计小报、撰写实验报告、观察日记、科技小论文等多种形式，由学生展示所在实验小组的研究历程和研究成果，让他们分享过程中的思索和欢乐。

参考文献：

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