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摘要：“模拟保护色的形成”选自人教版八年级下册第七单元第三章第三节《生物进化的原因》，这部分的内容在教材中以学生实验探究活动呈现，并且在给出了具体的探究实验实施方案[1]。但在实际教学过程中却发现了不少困难。因此，本文将就该探究活动中存在的问题进行归纳并提出关于此实验设计改进的构想，希望对于日后教学有所帮助。
关键词：保护色的形成、探究实验、实验设计
《模拟保护色的形成》这部分内容前承桦尺蛾体色变化的实例，后接达尔文自然选择规律，是作为一个加深学生对进化过程理解的模拟探究实验呈现在教材中的[2]。从设计上来看，该板块将宏观的进化过程变得可视化，让学生自己模拟保护色形成过程，注重学生的参与感，使学生能够通过模拟探究加深对于保护色形成过程的理解，从而为自然选择的学习做铺垫。
但在本节课具体的实施中，却遇到了许多困难，经过归纳主要有以下几方面的问题：
1.“模拟保护色的形成”实际教学中存在的问题
1.1材料的选取
课本中给出的探究实验材料为纸板（模拟环境）和不同颜色的小纸片（模拟“猎物”），用同种材料会使保护色的保护作用更加明显，但是随之也带来一些问题，比如纸片过薄学生难以抓取，学生在抓取过程中会无意“触碰”到其他“猎物”这些问题影响模拟实验的准确性。
1.2“捕食”过程的模拟
课本中让学生首先背对“环境”后转身抓取，而这一过程并未强调转身抓取的速度。经实际教学发现，如果学生转身速度过慢，有可能会有较长时间进行选择，这样会大大削弱保护色的作用，降低实验结果的可信度;如果学生转身过快尽管可以降低根据颜色偏爱而做出选择的概率，但由于时间的限制，学生往往只会抓取离自己较近的“猎物”，而无法实现真正的模拟，且由于在实验中学生离“猎物”较近，也会大大削弱保护色保护效果。
1.3 “猎物”的繁衍与分布
实验中要求小组成员自行按照要求模拟猎物繁衍的过程。经过实际教学发现，在这个模拟繁衍过程中由于主观和客观因素，往往并不能确保“猎物”完全随机分布，而且在这个过程中无意记住“猎物”分布位置，使实验结果不准确。且由于学生小组人数过多，整个模拟繁衍过程耗时较长。
在此基础上对本模拟实验进行深入思考，笔者认为可以在原有实验基础上在以下几个方面改进以达到更好的实验效果：
2. “模拟保护色的形成”实验改进构想
2.1实验装置改进
教师课前利用电子屏制作若干不同颜色的背景来模拟生物生存的环境（不同小组的背景色不同）。在不同背景上随机分布约六种不同颜色的小方块（代表一种“猎物”不同体色的个体，其中一种小方块的颜色和背景色接近）六种小方块数量接近但不完全相等，每种约 20—25个。
2.2实验操作改进
2.2.1以“计数”代替“抓取”过程
根据全班人数进行分组，每组6-8人。站在距离电子屏约1.5米处，教师利用电子屏向小组成员展示带有“猎物”的环境，每次展示10秒，组内各成员自行取其中一种“猎物”进行快速计数，10秒过后，组内成员依次写出自己所选取的猎物体色以及计数结果，以此来模拟捕食者捕食过程，每轮捕食过程淘汰组内回答正确率最高体色的“猎物”并以回答正确的同学的人数为该小组计分。
用电子屏代替纸质背景并将课本模拟实验中的抓取“猎物”改为在一定距离处限时对“猎物”进行计数，这样可以避免学生在选取“猎物”时因距离因素而受干扰，同时可也让使学生体会到自然界中捕食者在選取猎物时的依据。由于在统计小组成绩的时选取组内回答正确率高的体色的个体而被淘汰，因此模拟实验在进行过程中会逐步淘汰和环境颜色相对差异较大的体色的“猎物”，而学生在有限时间且实行积分制的情况下，往往也会选择最容易辨别的猎物进行计数。且由于组间成员各自独立计数并作答，这样组内成员间不仅不会相互干扰，反而可以相互印证，即首先挑选出体色和环境颜色差异最大的猎物，从而避免因组内成员因个人选择偏好而造成的误差。
2.2.2 用计算机模拟繁衍及分布过程
每轮淘汰过后环境中所幸存的每两个体色相同的个体产生一个后代（因环境容纳量一定，个体产生的后代的速度将会逐渐减慢，呈S型，这样也可以部分减轻学生后期计数压力）。
用计算机代替学生来模拟繁衍的过程主要有三个优点：第一，这一改进不仅使模拟繁衍过程的速度加快而且可以通过程序设置使“猎物”分布更加随机，这样也使学生无法记忆屏幕上的猎物分布，从而使模拟实验更加接近自然情况。第二，可以避免小组分工协作可能出现的混乱局面，提高课堂效率。第三，方便操作，易于对实验结果进行统计。可以直接通过计算机进行结果的输出，这样可以大大避免人为误差，同时在实验结束后计算机可以自动统计每代的剩余个体数，便于学生直接进行分析。
2.2.3不同小组间选用不同的环境颜色
对不同的小组设置不同的环境颜色，每组均重复捕食和繁衍过程约四至五轮，最终屏幕上将只剩下一种体色的猎物——即体色与环境颜色最接近的“猎物”。结束后按照积分排名，积分最多的小组获胜。
不同小组选取不同环境颜色可以使不同小组间互相对比分析，提高实验结果的可靠性同时也有利于学生体会到环境在保护色形成过程中的重要作用。
由于时间及设备条件等原因，本实验设计改进构想并未进行实际教学，因此对于其中可能存在的问题仍需进一步探索并在今后的教学实践中不断改进。
参考文献：
[1]课程教材研究所， 生物课程教材研究开发中心.义务教育教科书生物学八年级下册[M].北京：人民教育出版社， 2013：62-66.
[2]中华人民共和国教育部.义务教育生物学课程标准[M].北京：北京师范大学出版社， 2011.
关键词：保护色的形成、探究实验、实验设计
《模拟保护色的形成》这部分内容前承桦尺蛾体色变化的实例，后接达尔文自然选择规律，是作为一个加深学生对进化过程理解的模拟探究实验呈现在教材中的[2]。从设计上来看，该板块将宏观的进化过程变得可视化，让学生自己模拟保护色形成过程，注重学生的参与感，使学生能够通过模拟探究加深对于保护色形成过程的理解，从而为自然选择的学习做铺垫。
但在本节课具体的实施中，却遇到了许多困难，经过归纳主要有以下几方面的问题：
1.“模拟保护色的形成”实际教学中存在的问题
1.1材料的选取
课本中给出的探究实验材料为纸板（模拟环境）和不同颜色的小纸片（模拟“猎物”），用同种材料会使保护色的保护作用更加明显，但是随之也带来一些问题，比如纸片过薄学生难以抓取，学生在抓取过程中会无意“触碰”到其他“猎物”这些问题影响模拟实验的准确性。
1.2“捕食”过程的模拟
课本中让学生首先背对“环境”后转身抓取，而这一过程并未强调转身抓取的速度。经实际教学发现，如果学生转身速度过慢，有可能会有较长时间进行选择，这样会大大削弱保护色的作用，降低实验结果的可信度;如果学生转身过快尽管可以降低根据颜色偏爱而做出选择的概率，但由于时间的限制，学生往往只会抓取离自己较近的“猎物”，而无法实现真正的模拟，且由于在实验中学生离“猎物”较近，也会大大削弱保护色保护效果。
1.3 “猎物”的繁衍与分布
实验中要求小组成员自行按照要求模拟猎物繁衍的过程。经过实际教学发现，在这个模拟繁衍过程中由于主观和客观因素，往往并不能确保“猎物”完全随机分布，而且在这个过程中无意记住“猎物”分布位置，使实验结果不准确。且由于学生小组人数过多，整个模拟繁衍过程耗时较长。
在此基础上对本模拟实验进行深入思考，笔者认为可以在原有实验基础上在以下几个方面改进以达到更好的实验效果：
2. “模拟保护色的形成”实验改进构想
2.1实验装置改进
教师课前利用电子屏制作若干不同颜色的背景来模拟生物生存的环境（不同小组的背景色不同）。在不同背景上随机分布约六种不同颜色的小方块（代表一种“猎物”不同体色的个体，其中一种小方块的颜色和背景色接近）六种小方块数量接近但不完全相等，每种约 20—25个。
2.2实验操作改进
2.2.1以“计数”代替“抓取”过程
根据全班人数进行分组，每组6-8人。站在距离电子屏约1.5米处，教师利用电子屏向小组成员展示带有“猎物”的环境，每次展示10秒，组内各成员自行取其中一种“猎物”进行快速计数，10秒过后，组内成员依次写出自己所选取的猎物体色以及计数结果，以此来模拟捕食者捕食过程，每轮捕食过程淘汰组内回答正确率最高体色的“猎物”并以回答正确的同学的人数为该小组计分。
用电子屏代替纸质背景并将课本模拟实验中的抓取“猎物”改为在一定距离处限时对“猎物”进行计数，这样可以避免学生在选取“猎物”时因距离因素而受干扰，同时可也让使学生体会到自然界中捕食者在選取猎物时的依据。由于在统计小组成绩的时选取组内回答正确率高的体色的个体而被淘汰，因此模拟实验在进行过程中会逐步淘汰和环境颜色相对差异较大的体色的“猎物”，而学生在有限时间且实行积分制的情况下，往往也会选择最容易辨别的猎物进行计数。且由于组间成员各自独立计数并作答，这样组内成员间不仅不会相互干扰，反而可以相互印证，即首先挑选出体色和环境颜色差异最大的猎物，从而避免因组内成员因个人选择偏好而造成的误差。
2.2.2 用计算机模拟繁衍及分布过程
每轮淘汰过后环境中所幸存的每两个体色相同的个体产生一个后代（因环境容纳量一定，个体产生的后代的速度将会逐渐减慢，呈S型，这样也可以部分减轻学生后期计数压力）。
用计算机代替学生来模拟繁衍的过程主要有三个优点：第一，这一改进不仅使模拟繁衍过程的速度加快而且可以通过程序设置使“猎物”分布更加随机，这样也使学生无法记忆屏幕上的猎物分布，从而使模拟实验更加接近自然情况。第二，可以避免小组分工协作可能出现的混乱局面，提高课堂效率。第三，方便操作，易于对实验结果进行统计。可以直接通过计算机进行结果的输出，这样可以大大避免人为误差，同时在实验结束后计算机可以自动统计每代的剩余个体数，便于学生直接进行分析。
2.2.3不同小组间选用不同的环境颜色
对不同的小组设置不同的环境颜色，每组均重复捕食和繁衍过程约四至五轮，最终屏幕上将只剩下一种体色的猎物——即体色与环境颜色最接近的“猎物”。结束后按照积分排名，积分最多的小组获胜。
不同小组选取不同环境颜色可以使不同小组间互相对比分析，提高实验结果的可靠性同时也有利于学生体会到环境在保护色形成过程中的重要作用。
由于时间及设备条件等原因，本实验设计改进构想并未进行实际教学，因此对于其中可能存在的问题仍需进一步探索并在今后的教学实践中不断改进。
参考文献：
[1]课程教材研究所， 生物课程教材研究开发中心.义务教育教科书生物学八年级下册[M].北京：人民教育出版社， 2013：62-66.
[2]中华人民共和国教育部.义务教育生物学课程标准[M].北京：北京师范大学出版社， 2011.