資源簡介

第三章第三節實驗：“模擬保護色的形成過程”說課
一、使用教材
本實驗“模擬保護色的形成過程”選自人教版《生物學》教材八年級下冊，第三章“生命起源和生物進化”第三節“生物進化的原因”。
二、實驗器材
本實驗“模擬保護色的形成過程”是一個融合了steam教育的創新實驗，所以實驗器材需要用到：觸摸式電子白板或個人式平板電腦。
三、原實驗不足及實驗創新要點
在教材中的原實驗中，利用彩色紙片充當被捕食者，大彩紙充當生物的“生活環境”學生扮演“捕食者”，“捕食者”通過快速地反應抓取與大彩紙顏色差距較大的“被捕食者”從而模擬自然中的捕食情景，最終留下顏色與大彩紙相近的“被捕食者”。教材設計的實驗在實際操作中，存在著大量問題：
（一）有些學生會故意抓取與背景顏色相近的“被捕食者”，這就與自然中的捕食情景相違背，容易導致產生極端化的數據；
（二）教材的實驗中設定100個“被捕食者”，每次捕食75個“被捕食者”后，每個“幸存者”繁殖3個后代，保持“獵物”總數為100個，統計這樣的數據量對于八年級的學生來說是較為困難的，既要時刻記錄“被捕食者”剩余量，繁殖后代時又要記錄每種顏色的“被捕食者”數量，稍微出現偏差，通過繁殖積累后，誤差會被不同程度的放大；
（三）彩色紙片拿起放下容易遺失，“繁殖”的操作較為困難，實驗耗費時間較長，降低了實驗的趣味性。
在實際教學中，本實驗是較難完成的，難以達成教學目標，即使完成也會耗費大量時間，破壞了教學的整體性。所以對實驗進行了改進，以Scratch軟件編寫一個小游戲，學生只需要通過電子白板完成游戲即可達到實驗目的，并自動統計數據，從而回避原模擬實驗中出現的問題。
四、實驗設計思路
改進實驗要回避原實驗中的幾個問題，所以在利用Scratch軟件編寫游戲時有三個要點：
（一）減少學生的主觀選擇；
（二）降低數據統計的困難；
（三）優化實驗過程，提高實驗趣味性。
在改進實驗中，選擇真實自然場景作為背景，如圖1，繪制顏色合理的三色蟲子，如圖2，作為“被捕食者”，以限時闖關的形式控制學生的主觀選擇，并提升
趣味性；程序自動計數，自動繁殖后代，降低統計的困難。
五、實驗教學目標
學生進行本實驗，能更好的理解自然選擇學說，理解生物遺傳變異和環境因素共同作用導致了生物進化的生命觀念；學生得出實驗結果并分析結果，能提升科學探究能力；結合信息技術的創新實驗還能讓學生感受到學科融合，提高學生多角度解決問題的科學態度。
六、實驗教學內容
游戲開始，三色蟲子各20只，學生扮演捕食者捕食15秒，若被捕食的蟲子總數大于10只則進入下一關。進入下一關后，所有蟲子自動繁殖為剩余數量的2倍，并自動更換背景，游戲時間同樣是15秒，學生捕捉10只蟲子則通關成功，進入下一關。總共設置三關，
游戲結束后自動統計出蟲子剩余個數。游戲效果如圖3所示。
圖3．游戲部分效果
七、實驗教學過程
（一）課前教師完成程序編寫
進入Scratch軟件，根據設計思路進行編寫，實現設計思路，如圖4；挑選合適的背景圖片，精心繪制三色蟲子；完善音樂效果，增加動畫效果，以加強趣味性。最后將編寫完的文件轉換為HTML格式，可直接在瀏覽器或手機上運行。
（二）學生閱讀教材，了解原實驗內容
（三）學生做出假設
（四）學生分組進行實驗
教師從每個小組中挑選一人進行實驗操作，學生只需進入小游戲，根據游戲提示完成游戲即可。如果學生配備有個人式平板電腦，則每個學生均可進行游戲。
（五）根據實驗情況和數據完成下列討論
（1）你得出的結論是？
（2）每一代的“幸存者”中，哪種顏色的最多？這與什么有關？
（3）每一代的“幸存者”數目有什么變化？
（4）是否每一種顏色都有“幸存者”？
（5）通過該模擬實驗，推測保護色的形成過程；并嘗試分析生物進化的原因。
八、實驗效果評價及反思
（一）實驗效果
采用該游戲進行實驗，學生可順利完成實驗內容。游戲操作極其簡便，學生按提示，在一分鐘左右即可完成。實驗結束時，界面自動展現統計結果，方便學生分析統計數據。相比彩色紙片和大彩紙，彩色蟲子和自然背景則更真實形象，逐漸緊張的音樂和點擊反饋大大地降低學生主觀因素對實驗結果的影響。學生在游戲中獲得知識的同時，又感受到信息技術給學習帶來的便捷。
（二）反思
本創新實驗相比教材上的原實驗，簡化了學生自己設計實驗方案的部分，學生只需按提示完成即可得出結果，所以在“探究實踐”方面有所欠缺。另外由于本人美術水平有限，繪制的三色蟲子并不是十分美觀、逼真，背景圖也不夠完美，在實踐中會出現綠色蟲子仍然比較明顯的情況，如果學生刻意找綠蟲子，則實驗結果會出現偏差。

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