1、模拟探究 实验三: 模拟保护色的形成过程 (课本第 59-61 页) 目的要求： 学会运用数学统计方法来研究生物变异问题 材料用具： 大彩纸一张，四种不同小彩纸（其中一种与大彩纸颜色相同或相近）。黑色和白色磁钉各 2 个，磁性黑板、白板各 1 块。方法步骤：探究实验基本步骤：提出问题、作出假设、制定计划、实施计划、得出结论1.提出问题: 动物的保护色是怎样形成的 ? 2.作出假设: 动物的保护色是动物体色出现变异 ,并经自然选择而形成的. 3.制定计划: 看课本 60-61（此环节由组内学生共同讨论完成，制定计划这一步骤在整个探究过程中比较重要，因此可以让学生在组内交流的基础上，全班参与讨论完
2、善，发现一些计划中的闪光点可以在全班借鉴。材料代表的意义：小纸片代表各种不同体色的同种动物（生物的变异现象），大纸片或大彩纸代表生物生存环境的背景色，学生代表捕食者（可以让学生发挥想4.实施计划: 1. 把黑、白两个磁钉吸附在黑板上面，让学生回答磁钉的数量，有学生回答 2 个、3 个、4 个，“为什么黑色磁钉在黑色的板面上不容易被发现？学生回答：“因为黑色是保护色。”2. 把黑色和白色磁钉吸附在白板上，黑色磁钉很容易被发现，相反白色不容易被发现。引导学生思考：哪一种颜色的小磁钉在哪一颜色的板上容易找到，或不容易被发现，从而理解保护色的含义。模拟保护色的形成过程：6 人一组，选择一张大彩纸作为“
3、生活环境”，在上面均匀地撒上 4 种颜色的小纸片各 20 片，象征 4 种不同体色的动物。其中 3 个学生为“捕食者”，从大彩纸上捡起小纸片，“捕食者”不能特意去寻找，注意速度要快，每“猎”一次“猎物”交给后面的同学记录。另外 3 个学生记录猎物的体色、数量和被猎的先后顺序。各组统计：幸存者中各种颜色的小纸片的数量。假若幸存者都产生 3 个后代，而且体色与幸存者相同，就在每一个幸存者的下面各放同样颜色的小纸片 3 张，将幸存者和它们的后代混合、重复上述实验，每轮记录各种颜色的小纸片数量。注意记录数据，其间每个幸存者产生与自己体色相同的后代（生物的遗传现象象力，如小纸片代表兔子，自己则代表狼，这
4、样使实验的趣味性增强）4 实验难点：如何尽量避免不要特意寻找某种颜色的小纸片。（此难点的攻破可以使实验数据更加具有说服力） 实施计划（在整个实施过程中，注重学生的合作精神。教师巡视指导，及时指出一些共性的东西，同时关照学生爱护公共设施、保持实验室卫生等。学生在亲自实施方案的过程中，可以进一步挖掘实验灵感，使方案更趋成熟。彩色布料模拟的是生物的生活环境,同学们是捕食者,各种颜色的小纸片是猎物.小纸片的颜色代表的是某种动物不同的体色的变异类型. 5、结果分析：经过几代的选择，幸存下来的“猎物”的体色与背景相近。动物的保护色是动物体色出现变异,并经自然选择而形成的.生物保护色的形成与环境有关，生物进
5、化是为了不断适应环境。（由保护色的形成推导到生物进化的原因，符合学生的认知规律。对于一些与预设结果不符的现象，教师与学生从主观和客观两方面共同分析原因，如果时间有限，可以把此问题留作课后思考。通过分析，学生可以更清楚这个模拟探究实验成功的关键。）6.思考：1. 收集各组的实验数据，比较，想一想什么是保护色。2. 保护色的形成过程中起重要作用的是什么因素？7.本实验改进点1. 增加了步骤 1、2 用实验导入，目的性增强了。2. 增加实验步骤 4 更容易验证自然选择的理论。3. 实验表格改进，增加了背景颜色和“猎物”颜色一栏，有利于反应保护色与环境之间的关系，是自然选择的结果。模拟保护色的形成过程
6、实验改进。一、 1、选择一张彩色纸和五种颜色各 10 张的小纸片，其中之一和彩色纸的颜色相同，各组自主选择不同的彩色纸模拟环境色。 2、提醒学生把自己想象成“捕食的小鸟”，小纸片是你的“猎物”，彩色纸的背景就是你的“生活环境”，提醒学生每转一次 选取你看见的最显眼的纸片捕食，“注意”而不要“特意”寻找某种颜色的小纸片。 3、考虑到时间关系，第一代开始每种颜色数目为 10 片，共 50 片剩下 25 个时统计不同颜色纸片数，然后将每个幸存者只假设繁殖 2 个后代，重复繁殖 3 代即可，实验结果比较理想二、如果条件具备，本探究活动也可以组织学生在户外进行，具体步骤如下：（1）选取一块草地（面积不要
7、过大，以便操作）；（2）将学生分成两组，一组在草地上放置事先制好的各种小纸片（注意应该有与草地颜色一致或相近的小纸片），另一组作为“捕食者”在草地上寻找小纸片。及时统计小纸片的数量，并进行分析。三、实验改进：这套方案在实际教学过程中实施存在一定的困难 2.1 实验准备非常繁琐。教师除了要准备一块彩色布料以外 还要手工制作至少 200 张各种颜色的小纸片(包括备用的) 并一一统计。如果小纸片的颜色种类过少 显然会影响实验效果。因此 实验室至少需要 5 种颜色的彩纸。这样仅仅准备了一个小组的实验材料。如果 5-6 人为一小组的话 全班应分为 10 个小组 教师就要按照上述要求准备 10 套实验材料
8、。 2.2 操作不方便。用过这套实验方案的教师一定有这样的体会 小纸片并不是老老实实的呆在布料上 它会随着学生的来回走动飞到地面上 或者在学生模拟捕食者“捕食”的过程中粘在衣袖或衣襟上。 2.3 平面实验 不便于展示、评价和交流。布料平铺在桌面上 统计数目的时候学生围观 教师进行指导和评价很不方便 也不利于组与组之间进行交流。 经过我略作提示 有的小组很快就提出来 在计算机上进行这次模拟探究实验一定方便快捷许多。于是 我特意让这些小组派代表在全班表达他们设计的实验方案 并进行必要的修改。修改后的实验方案 ： 打开计算机 按如下操作制作幻灯片 用自选图形绘制一张“小虫”图片 通过复制、粘贴制成
9、50 张 并分别赋予不同颜色 其中包含绿色。 注意 在幻灯片中制作时应设置“小虫”图片边框为“无色” 这样 不同颜色的“小虫”代表不同体色的变异类型“ 绿草地”作为“小虫”的“生活环境”。 1. 以小组为单位 5-6 个同学为一组 推举一人为组长。 2. 组长负责操作计算机 其他同学都是“小鸟” 他们的“猎物”是“小虫”。 组长不必时刻注意“小鸟”“捕捉”的“小虫”数和剩下的“小虫”数 只需监督“小鸟”在第一反应时间内“捕食小虫”即可。 3.“小鸟”事先背对计算机 组长打开幻灯片。 注意 应使用幻灯片制作状态 不要使用放映状态。 4. 每个小组的组员排成一队 想象自己是“小鸟” 幻灯片中的彩色
10、图片是你的“猎物” 幻灯片中的背景是你的生活环境。当“小鸟”转向计算机 从计算机前“飞”过一次 用手指出一只“小虫” 这时组长迅速将被指出的图片删除 然后继续“飞”过下一只“小鸟”。“飞”过的“小鸟”排在队伍最前。这样以此类推 直到幻灯片中只剩下 25 只“小虫” 组长通知“ 小鸟吃饱了 不再飞”时为止。 “小鸟”不特意寻找某种颜色的“小虫”。 5.在幻灯片中进行“全选”操作 所有剩余“小虫”图片出现选择框 统计“幸存者”中各种颜色的图片数目 并记录。 6. 假设每个“幸存者”都产生 1 个后代 而且体色与自己的相同。全选、复制、粘贴 1 次“ 小虫”的总数又恢复到初始的 100 只。组长将“
11、小虫”均匀的分布在“绿草地”上。重复上面的步骤 每轮结束时统计“幸存者”中各种颜色的图片数目 并记录。 7. 按以上步骤实施计划并将数据统计。 4.这套实验方案得到全班同学的一致认可 我也十分认同 因为它和课本提供的方案相比具有以下优点 ：1.发挥学生的想象能力 培养学生的创新能力 提高学生的学科综合能力。其实这套实验方案跟简单的计算机游戏 如“找不同” 有些相似。在设计实验方案时 学生联系自己玩过的游戏 发挥了他们的想象能力 同时也把实验设计成了他们喜爱的游戏模式。绿绿的“草地”、五颜六色的“小虫” 营造了形象的场景 学生仿佛身临其境。模拟“小鸟飞过草地 捕捉小虫”的情境愉快活泼 大大提高了
12、他们参与实验的积极性和学习生物学的兴趣 真正让生物课活起来、动起来。正如新课程标准所提倡的“ 生物课程中的科学探究是学生积极主动的获取生物科学知识、领悟科学研究方法” 教师在引导学生参与科学探究活动时应该注意让学生有机会参与若干完整的探究活动 培养科学探究能力。 学生分组设计实验方案后 虽然许多小组同学设计的实验方案没有被采用 但这个体验和思考的过程是很重要的。有的同学提出 可以把实验过程用计算机程序编成游戏 在玩游戏的过程中学习 有的甚至还提议用触摸屏的计算机进行这些都展现出学生的创新能力 教师也要充分、及时的肯定学生的创新能力 使他们勇于、乐于、擅于创新 在创新过程中得到长足发展。2 .准
13、备实验方便快捷 可重复利用性强。课本给出的实验方案不仅准备起来繁琐 实验材料保管起来也不方便。而这套实验方案 准备起来方便快捷 制作幻灯片只需几分钟时间 做好以后可以反复使用 永不损坏。小小几十 k 的 ppt 程序 代替了大堆的纸片 无论是携带、共享还是存放都十分的方便。此外 虽然给每只“小虫”填充颜色有点辛苦 但可以使“小虫”的“体色变异”更加丰富 增强了实验的说服力 3. 增强课堂教学的有效性。这个实验是个模拟探究实验 只要能够说明问题 可以适当的简化实验过程。如果按照课本给出的实验方案 每位同学要转向桌面 75 次 每组 5 位同学共要转 375 次 这显然是不可能在教学时间内完成的
14、即使完成 没有人能承受得了这么多次的旋转。因此 这套实验方案中只设置了 50 只“小虫”每只只“繁殖 1 代”。而且 用计算机操作完成实验过程 在一定程度上又缩减了实验时间。节省下来的时间 可以用于学生的自主探究性学习 大大提高了课堂教学的有效性。 4. 操作简洁 便于统计 减少出错。模拟“小虫被捕捉”只需删除即可 模拟“小虫繁殖后代”只需全选、复制、粘贴即可 不仅节省了实验时间 还可以避免小纸片丢失并且在统计数目的时候一目了然 大大减少了实验过程中出错的几率。用这套方案进行实验 如果教师需要展示实验过程 便可以通过投影来展示 实验过程从平面变为立面。一个小组在讲台上进行实验做为演示 教师可以
15、从旁指导 其他小组在台下各自进行实验。实验过程很好的展现出来 有利于教师进行评价 如果遇到问题也能够得到及时的指导和纠正。 5. 便于资料积累和资源共享。每个班上完课以后都可以把结果保存下来 作为教学资料进行积累 还可以在不同班级进行对照。实验材料以电子形式存储 只需要准备一次 便于在教师之间、校际间进行资源共享。实验进行时间大约为 10 分钟 进行到第 3代 结果已经揭晓基于新的实验方案 学生很好的完成了这节课的能力目标 实验时间的大大缩短 使教师有充足的时间安排学生进行自主探究式的学习 完成知识目标 并对学生进行充分的情感、态度、价值观引导 完成情感目标。这节课的三维目标和重点、难点迎刃而解。
