“模擬動(dòng)物種群密度調(diào)查的標(biāo)記重捕法”實(shí)踐的一些改進(jìn)

唐杰

摘 要 文中依托建構(gòu)主義理論，通過(guò)控制無(wú)關(guān)變量，對(duì)蘇教版必修3教材上的標(biāo)記重捕法模擬實(shí)驗(yàn)中的實(shí)驗(yàn)材料和實(shí)驗(yàn)方法做了一些改進(jìn)，認(rèn)為能使高中學(xué)生更好地領(lǐng)悟標(biāo)記重捕法。

關(guān)鍵詞 標(biāo)記重捕法 模擬實(shí)驗(yàn) 實(shí)踐改進(jìn) 建構(gòu)主義 無(wú)關(guān)變量 合作學(xué)習(xí)

中圖分類號(hào) G633.91 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 B

建構(gòu)主義的學(xué)習(xí)理論對(duì)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(rèn)為，學(xué)習(xí)過(guò)程不是學(xué)習(xí)者被動(dòng)地接受知識(shí)，而是積極地建構(gòu)知識(shí)的過(guò)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(gè)別化教學(xué)以及利用現(xiàn)代信息技術(shù)手段進(jìn)行教學(xué)。

實(shí)驗(yàn)是以認(rèn)識(shí)為直接目的的探究活動(dòng)，是人類認(rèn)識(shí)客觀世界的本質(zhì)和規(guī)律，能動(dòng)地改造客觀世界的活動(dòng)。生物學(xué)實(shí)驗(yàn)是生物科學(xué)形成和發(fā)展的基礎(chǔ)；生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是中學(xué)生物學(xué)教學(xué)的重要組成部分，是實(shí)現(xiàn)中學(xué)教學(xué)目標(biāo)的基本途徑和方法。因此，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中如何開(kāi)展實(shí)驗(yàn)，如何優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程，如何進(jìn)行生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)是對(duì)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(duì)象的實(shí)驗(yàn)很多時(shí)候是非常困難或不可能進(jìn)行的，因而模擬實(shí)驗(yàn)成為其中一個(gè)重要的方法。

蘇教版高中生物教科書(shū)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(cè)定、計(jì)算動(dòng)物種群密度的常用方法是標(biāo)記重捕法。動(dòng)物種群密度的調(diào)查，對(duì)城市學(xué)生來(lái)說(shuō)，很難通過(guò)實(shí)地調(diào)查展開(kāi)，為了避免將方法論僅當(dāng)作知識(shí)來(lái)講授，教師可以通過(guò)模擬實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，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(rèn)為，知識(shí)不僅是個(gè)體在與環(huán)境的相互作用中建構(gòu)起來(lái)的，而且其與社會(huì)的相互作用同樣重要。學(xué)生可以通過(guò)相互溝通和交流，相互爭(zhēng)辯和討論，合作完成一定的任務(wù)，共同解決問(wèn)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(gè)任務(wù)（問(wèn)題），經(jīng)小組成員在研究、解決問(wèn)題中相互溝通，相互合作，共同負(fù)責(zé)才能完成的。

筆者在按照教材進(jìn)行實(shí)踐的過(guò)程中遇到了一些問(wèn)題。比如：世界上沒(méi)有2粒長(zhǎng)得一模一樣的黃豆和紅豆，學(xué)生有時(shí)能從手感上區(qū)分出黃豆和紅豆，從而增加實(shí)驗(yàn)誤差；有學(xué)生會(huì)反映“實(shí)踐”中計(jì)算公式的字母（a、x）與之前正文中計(jì)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(jī)抓取一?！B續(xù)抓取……”似乎不符合標(biāo)記重捕法的實(shí)際情況；……

該實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵之一在于控制無(wú)關(guān)變量。無(wú)關(guān)變量，也稱控制變量，是指實(shí)驗(yàn)中除實(shí)驗(yàn)變量以外的影響實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象或結(jié)果的因素和條件。無(wú)關(guān)變量的控制是生物學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中重要而又復(fù)雜的內(nèi)容，只有控制好無(wú)關(guān)變量，才能排除無(wú)關(guān)干擾，得出正確的結(jié)論。

因此，筆者對(duì)教材上邊做邊學(xué)中學(xué)生實(shí)踐活動(dòng)的材料用具、方法步驟和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)等進(jìn)行了一些改進(jìn)，使其更符合標(biāo)記重捕法的精髓。實(shí)踐材料由黃豆、紅豆改為人工制成的大小相同的藍(lán)色、黃色玻璃球，避免了因材料的大小不一而造成的實(shí)驗(yàn)誤差。將方法步驟中標(biāo)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(jī)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(jì)時(shí)，將字母表示與教材正文中標(biāo)記重捕法估算公式中的字母統(tǒng)一（N、M、n、m）；因每組各項(xiàng)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)（N、M、n、m）均不相同，故設(shè)計(jì)每組最終計(jì)算“N平均值與實(shí)際總數(shù)的差值（%）”（即誤差率），全班統(tǒng)計(jì)、比較，再討論如何減少誤差。

具體改進(jìn)如下：

材料與用具：（每組）

藍(lán)色玻璃球若干，同樣大小的黃色玻璃球若干，1個(gè)籃筐，3個(gè)大燒杯。

方法與步驟：

（1） 從籃筐中取出一把（或兩把）藍(lán)色玻璃球（M），計(jì)數(shù)后將同樣數(shù)量的黃色玻璃球放入籃筐（模擬標(biāo)記后的動(dòng)物）。

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

（3） 根據(jù)N=M×n/m，估算藍(lán)色玻璃球總數(shù)（N）。

（4） 重復(fù)3次，求N平均值。

（5） 計(jì)數(shù)藍(lán)色玻璃球的實(shí)際總數(shù)，計(jì)算N平均值與實(shí)際總數(shù)的差值（%），即誤差率。

（6） 統(tǒng)計(jì)全班誤差率，比較。

討論：如何減少模擬標(biāo)記重捕法實(shí)驗(yàn)中的誤差？

改進(jìn)之后，師生通過(guò)實(shí)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(jī)抓取等，可以有效地減少模擬標(biāo)記重捕法實(shí)驗(yàn)中的誤差；而且，通過(guò)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(shí)踐活動(dòng)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(shí)現(xiàn)高效課堂！