基于PBL模式下的中学生物学实验改进

韩译萱

摘要 以“探究食物的气味对蚂蚁觅食行为的影响”为例，通过实验的设计与开展、装置的制作与改进、数据的处理与分析，在新课程的理念下，最大限度地拓展学生的思维空间，实现生物学学科核心素养的健康持续发展。

关键词 PBL模式 实验改进 蚂蚁觅食行为

中图分类号G633. 91

文献标志码B

1 引言

“探究食物的气味对蚂蚁觅食行为的影响”是初中阶段的一个探究性实验。因为蚂蚁觅食会受到诸多因素影响，在有限的教学时间内实验难以完成，教师可利用项目化学习（PBL）的方式引导学生开展探究。与普通教学模式相比，PBL的不同之处在于具有较强的开放性。项目化学习不是简单的流程设计，包括探究性、调控性、审美性、社会性和技术性等5种实践形态（表1）。下面以“探究食物的气味对蚂蚁觅食行为的影响”探究性实验为例，探讨利用PBL模式开展项目化学习的探究。

2 提出问题、建立知识联系

实验前，教师带领学生多次在校园的花坛和灌木丛中寻找蚂蚁，却发现找到的多为棕色的小型蚂蚁，不仅凶猛、好战，而且运动速度极快，为实验的开展增加了困难。查阅资料后，学生发现这种蚂蚁属于草地铺道蚁浅色亚种，多分布于江苏，是中国最常见的铺道蚁之一。

教材提出，要让学生在实验中理解“定性观察”和“定量观察”的概念。然而，校园中的草地铺道蚁无法帮助学生完成实验。为了便于实验的观察、记录和研究，师生讨论后，决定网购尼科巴弓背蚁回到教室开展实验。尼科巴弓背蚁，体型稍大、性情温和、不易受惊，喜食各种水果、蜜露，早已成为一种十分走俏的宠物蚂蚁，因此成为本实验的最佳实验材料。

3 设计与实施探究

3.1 实验过程

因为食物的气味会相互混杂，因此本实验中不同气味的食物要分开放置，食物相互隔开、相对封闭，同时又与蚁群相通。实验时，盒子尽力不要移动，以免对蚂蚁的觅食行为产生影响。

取4个透明一次性杯子，从中间将其侧面剪开，固定在纸盒的一侧。将4块大小相同的棉花分别浸泡在清水、白醋、糖水、蜂蜜水中15 min，取出后分别放在纸盒的同一侧，为防止蚂蚁外逃，在纸盒边缘涂上蚂蚁防逃液。

将20只尼科巴弓背蚁置于另一侧，观察其觅食情况。使用计时器，每5 min记录一次数据。

实验现象：蚂蚁因为恐慌全部躲在角落里，始终没有开始觅食。

3.2 失败原因

没有蚂蚁喜欢的气味;蚂蚁刚到一个新空间会害怕，从而躲在黑暗中;盒子太大，即使抹了防逃液，也会有蚂蚁爬出去。

3.3 实验改进

选择一个体积较小的圆形一次性饭盒，将奶茶吸管剪成等距离的4段，插在饭盒的四面底部。为获得更准确的数据，先在饭盒中央放入20只尼科巴弓背蚁，让其适应所在环境，然后在4个吸管的一端放入浸泡过清水、蜂蜜水、糖水、白醋的脱脂棉球，5 min记录一次数据。

实验现象：蜂蜜水的气味最吸引蚂蚁。4分析和解释数据

最后，学生对th内收集到的数据进行处理和分析（表2）。

每隔2d，重复实验，记录实验结果，一直持续到21d共進行11次实验，最后处理实验数据，计算平均值（表3）。

通过数据分析，最后得出实验结论，食物的气味对蚂蚁的觅食行为有影响。

5 运用数学和计算思维

为了将数据可视化，便于学生分析数据总结规律，笔者决定用EXCL对数据进行处理，转换成图形（图3）。

6 发展解释和设计方案

本探究实验选择了体型较大的尼科巴弓背蚁，放弃了开放的校园，回归实验室，更有利于学生对定性观察和定量观察的概念的理解。实验的最初虽然经历了失败，但学生分组讨论，通过装置的改进、资料的查找、失败原因的分析、科学思维的建立，在教师的引导下进行开展实验探究。

7 基于证据的探究性实验评价

在探究性实验中，教师为了了解学生在实验过程中所表现出的探究深度，可以根据探究性实验包含的诸多因素可以制定出相应的评价方案，以此来对学生进行评价。表4是根据学生的实验设计、装置改进、数据分析等指定的评价标准。

探究性实验让学生从真实世界的观察中发现问题并开始思考，通过实验现象的观察、装置的改进、数据的分析来建立知识联系，最后再回到真实的世界，进行交流、小结与评价。基于PBL模式下的中学生物学实验的探究过程较之以往更加高效，可引导学生像科学家一样，在解决问题的过程中，掌握科学的思维方法，认识和领悟科学的本质。

参考文献：

[1]夏雪梅.PBL项目化学习设计[MI北京：教育科学出版社，2018：72-80.

[2]陈瑶.基于PBL模式中学化学实验教学设计[J].化学教与学，2019，（1）：13-15.

[3]杜金烨，张锋.PBL模式下的高中生物学科史教学[J].中学生物学，2019，（5）： 6-8.