唐杰

摘 要 文中依托建構(gòu)主義理論，通過控制無關(guān)變量，對蘇教版必修3教材上的標記重捕法模擬實驗中的實驗材料和實驗方法做了一些改進，認為能使高中學(xué)生更好地領(lǐng)悟標記重捕法。

關(guān)鍵詞 標記重捕法 模擬實驗 實踐改進 建構(gòu)主義 無關(guān)變量 合作學(xué)習(xí)

中圖分類號 G633.91 文獻標識碼 B

建構(gòu)主義的學(xué)習(xí)理論對生物學(xué)教學(xué)具有重要的指導(dǎo)意義。建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論認為，學(xué)習(xí)過程不是學(xué)習(xí)者被動地接受知識，而是積極地建構(gòu)知識的過程。建構(gòu)主義提倡在教師指導(dǎo)下的、以學(xué)習(xí)者為中心的學(xué)習(xí)，提倡發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)、探究性的學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)、個別化教學(xué)以及利用現(xiàn)代信息技術(shù)手段進行教學(xué)。

實驗是以認識為直接目的的探究活動，是人類認識客觀世界的本質(zhì)和規(guī)律，能動地改造客觀世界的活動。生物學(xué)實驗是生物科學(xué)形成和發(fā)展的基礎(chǔ)；生物學(xué)實驗教學(xué)是中學(xué)生物學(xué)教學(xué)的重要組成部分，是實現(xiàn)中學(xué)教學(xué)目標的基本途徑和方法。因此，在實驗教學(xué)中如何開展實驗，如何優(yōu)化實驗教學(xué)過程，如何進行生物實驗教學(xué)設(shè)計是對教師能力的基本要求。

但是，在生物學(xué)教學(xué)中，直接用研究對象的實驗很多時候是非常困難或不可能進行的，因而模擬實驗成為其中一個重要的方法。

蘇教版高中生物教科書必修三《穩(wěn)態(tài)與環(huán)境》第三章“生物群落的演替”第一節(jié)“生物群落的基本單位——種群”中，有關(guān)調(diào)查、測定、計算動物種群密度的常用方法是標記重捕法。動物種群密度的調(diào)查，對城市學(xué)生來說，很難通過實地調(diào)查展開，為了避免將方法論僅當作知識來講授，教師可以通過模擬實驗活動，讓學(xué)生領(lǐng)悟有關(guān)科學(xué)方法，并且培養(yǎng)學(xué)生的小組合作學(xué)習(xí)精神與能力。

建構(gòu)主義認為，知識不僅是個體在與環(huán)境的相互作用中建構(gòu)起來的，而且其與社會的相互作用同樣重要。學(xué)生可以通過相互溝通和交流，相互爭辯和討論，合作完成一定的任務(wù)，共同解決問題，從而形成更豐富、更靈活的理解。采用“合作學(xué)習(xí)”有助于學(xué)生的意義構(gòu)建，即教師給定一個任務(wù)（問題），經(jīng)小組成員在研究、解決問題中相互溝通，相互合作，共同負責才能完成的。

筆者在按照教材進行實踐的過程中遇到了一些問題。比如：世界上沒有2粒長得一模一樣的黃豆和紅豆，學(xué)生有時能從手感上區(qū)分出黃豆和紅豆，從而增加實驗誤差；有學(xué)生會反映“實踐”中計算公式的字母（a、x）與之前正文中計算公式的字母（N、M、n、m）不統(tǒng)一；教師在教學(xué)研討中也發(fā)現(xiàn)“每次從大燒杯中隨機抓取一?！B續(xù)抓取……”似乎不符合標記重捕法的實際情況；……

該實驗成功的關(guān)鍵之一在于控制無關(guān)變量。無關(guān)變量，也稱控制變量，是指實驗中除實驗變量以外的影響實驗現(xiàn)象或結(jié)果的因素和條件。無關(guān)變量的控制是生物學(xué)實驗設(shè)計中重要而又復(fù)雜的內(nèi)容，只有控制好無關(guān)變量，才能排除無關(guān)干擾，得出正確的結(jié)論。

因此，筆者對教材上邊做邊學(xué)中學(xué)生實踐活動的材料用具、方法步驟和數(shù)據(jù)統(tǒng)計等進行了一些改進，使其更符合標記重捕法的精髓。實踐材料由黃豆、紅豆改為人工制成的大小相同的藍色、黃色玻璃球，避免了因材料的大小不一而造成的實驗誤差。將方法步驟中標記數(shù)（M）改為不固定，由各組第一次捕獲數(shù)確定；將“每次從大燒杯中隨機抓取一粒……連續(xù)抓取……”改為“抓取一把（或兩把）（可根據(jù)學(xué)生手的大小而靈活調(diào)整）”。數(shù)據(jù)統(tǒng)計時，將字母表示與教材正文中標記重捕法估算公式中的字母統(tǒng)一（N、M、n、m）；因每組各項統(tǒng)計數(shù)據(jù)（N、M、n、m）均不相同，故設(shè)計每組最終計算“N平均值與實際總數(shù)的差值（%）”（即誤差率），全班統(tǒng)計、比較，再討論如何減少誤差。

具體改進如下：

材料與用具：（每組）

藍色玻璃球若干，同樣大小的黃色玻璃球若干，1個籃筐，3個大燒杯。

方法與步驟：

（1） 從籃筐中取出一把（或兩把）藍色玻璃球（M），計數(shù)后將同樣數(shù)量的黃色玻璃球放入籃筐（模擬標記后的動物）。

（2） 充分混勻后，從籃筐中隨機抓取一把（或兩把）玻璃球（n），并計數(shù)其中黃色玻璃球數(shù)（m）。

（3） 根據(jù)N=M×n/m，估算藍色玻璃球總數(shù)（N）。

（4） 重復(fù)3次，求N平均值。

（5） 計數(shù)藍色玻璃球的實際總數(shù)，計算N平均值與實際總數(shù)的差值（%），即誤差率。

（6） 統(tǒng)計全班誤差率，比較。

討論：如何減少模擬標記重捕法實驗中的誤差？

改進之后，師生通過實踐發(fā)現(xiàn)：如第一次捕獲的數(shù)量（M）較大，并注意充分混勻、隨機抓取等，可以有效地減少模擬標記重捕法實驗中的誤差；而且，通過4人小組的“合作學(xué)習(xí)”，每一位學(xué)生都積極參與到課堂的實踐活動中，不僅有助于小組合作學(xué)習(xí)精神的培養(yǎng)，也有助于小組合作學(xué)習(xí)能力的提高，更能實現(xiàn)高效課堂！