基于PBL模式下的中學生物學實驗改進

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，通過實驗的設計與開展、裝置的制作與改進、數據的處理與分析，在新課程的理念下，最大限度地拓展學生的思維空間，實現生物學學科核心素養的健康持續發展。

關鍵詞 PBL模式 實驗改進 螞蟻覓食行為

中圖分類號G633. 91

文獻標志碼B

1 引言

“探究食物的氣味對螞蟻覓食行為的影響”是初中階段的一個探究性實驗。因為螞蟻覓食會受到諸多因素影響，在有限的教學時間內實驗難以完成，教師可利用項目化學習（PBL）的方式引導學生開展探究。與普通教學模式相比，PBL的不同之處在于具有較強的開放性。項目化學習不是簡單的流程設計，包括探究性、調控性、審美性、社會性和技術性等5種實踐形態（表1）。下面以“探究食物的氣味對螞蟻覓食行為的影響”探究性實驗為例，探討利用PBL模式開展項目化學習的探究。

2 提出問題、建立知識聯系

實驗前，教師帶領學生多次在校園的花壇和灌木叢中尋找螞蟻，卻發現找到的多為棕色的小型螞蟻，不僅兇猛、好戰，而且運動速度極快，為實驗的開展增加了困難。查閱資料后，學生發現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，要讓學生在實驗中理解“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生完成實驗。為了便于實驗的觀察、記錄和研究，師生討論后，決定網購尼科巴弓背蟻回到教室開展實驗。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，因此成為本實驗的最佳實驗材料。

3 設計與實施探究

3.1 實驗過程

因為食物的氣味會相互混雜，因此本實驗中不同氣味的食物要分開放置，食物相互隔開、相對封閉，同時又與蟻群相通。實驗時，盒子盡力不要移動，以免對螞蟻的覓食行為產生影響。

取4個透明一次性杯子，從中間將其側面剪開，固定在紙盒的一側。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，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，觀察其覓食情況。使用計時器，每5 min記錄一次數據。

實驗現象：螞蟻因為恐慌全部躲在角落里，始終沒有開始覓食。

3.2 失敗原因

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

3.3 實驗改進

選擇一個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。為獲得更準確的數據，先在飯盒中央放入20只尼科巴弓背蟻，讓其適應所在環境，然后在4個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記錄一次數據。

實驗現象：蜂蜜水的氣味最吸引螞蟻。4分析和解釋數據

最后，學生對th內收集到的數據進行處理和分析（表2）。

每隔2d，重復實驗，記錄實驗結果，一直持續到21d共進行11次實驗，最后處理實驗數據，計算平均值（表3）。

通過數據分析，最后得出實驗結論，食物的氣味對螞蟻的覓食行為有影響。

5 運用數學和計算思維

為了將數據可視化，便于學生分析數據總結規律，筆者決定用EXCL對數據進行處理，轉換成圖形（圖3）。

6 發展解釋和設計方案

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

7 基于證據的探究性實驗評價

在探究性實驗中，教師為了了解學生在實驗過程中所表現出的探究深度，可以根據探究性實驗包含的諸多因素可以制定出相應的評價方案，以此來對學生進行評價。表4是根據學生的實驗設計、裝置改進、數據分析等指定的評價標準。

探究性實驗讓學生從真實世界的觀察中發現問題并開始思考，通過實驗現象的觀察、裝置的改進、數據的分析來建立知識聯系，最后再回到真實的世界，進行交流、小結與評價。基于PBL模式下的中學生物學實驗的探究過程較之以往更加高效，可引導學生像科學家一樣，在解決問題的過程中，掌握科學的思維方法，認識和領悟科學的本質。

參考文獻：

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