位于美国康涅狄格州立大学的卡尔与玛丽·瑞特梅尔行军蚁博物馆（见网络资源）能够帮助我们洞悉行军蚁与朋友们的微缩社会。这些世界级的藏品包含超过200万只行军蚁和它们的朋友（超过500种与行军蚁有关的物种，诸如螨虫、甲虫和鸟类等）。尽管可能存在一些偶然的关联，但仍然有超过300个物种依赖行军蚁生存。该博物馆是瑞特梅尔家族在过去50年的时间里，亲身在中南美洲地区通过仔细翔实的实地调查所取得的成果。

本文将聚焦于一个中学学习单元，研究行军蚁的群体行为，以及自然选择是如何决定与行军蚁密切关联的物种们的演化过程。按顺序，本单元应当安排在“遗传学”单元后开展，由此可以为学生提供有关无性繁殖和有性繁殖的背景知识，以及后代遗传特征变异机制的相关信息。

构造解释模型

在本单元中，学生通过开发和运用模型帮助自己理解行军蚁的社会行为，以及自然选择是如何决定行军蚁的朋友们的进化过程的。他们通过参与科学与工程实践理解现实世界中的现象。Windschitl和Calabrese-Barton（2016）等研究人员指出，尽管存在多个活动，但“建模和解释应当才是工作的核心”（见第1 107页）。因此，建模和解释这2种特殊的实践活动需要特别强调。他们还指出，不同的科学领域有“各自的问题、方法和论据标准，但它们都致力于同样的核心目标——对自然世界作出合理而全面的解释。”（见第1 107页）

本单元包含2个分支任务，每个支线任务都是一系列帮助学生构建关于特定现象解释的课程。在其中，特定现象是研究的焦点。当教师将2个分支任务（即群体行为和自然选择）相结合时，则可以帮助学生更好地了解行军蚁的社会和它的朋友（详见在线补充材料表格1）。第1个分支任务专注于研究群体行为，因为它与表现出此种行为的行军蚁和其他生物有关。第2个分支任务侧重于自然选择，重点介绍了行军蚁的朋友们，以及它们是如何利用行军蚁社会进化，以及其他自然选择的例子。

在本文中，学生在分享他们的发现（例如模型、问题）之前，教师都会对每条分支任务加以说明。详情请参阅相关资源以获取完整课程单元和所有必要的链接（例如带有教师笔记的幻灯片、学生活动表格、3个维度的评价等）。我们发现将蚂蚁带入课堂可以提高学生的参与度，进而对学习带来极大帮助。在开始学习前，可以由当地大学提供1盘蚂蚁标本，或自行购买相对便宜的蚂蚁工坊。

分支任务1：群体行为

在开始本单元的学习前，教师首先通过一系列令人惊叹的视频分享蚂蚁齐心协力实现共同目标的现象。当学生观看视频时，教师要求学生记录下他们最初观察到的景象和所想到的问题（参见在线补充材料表1中的讲义链接和表2中的视频链接）。在这些视频中，小蚂蚁们一起努力打败了（相对其自身而言）庞大的蜥蜴，这引起了学生的关注；蚂蚁们一起生活在非常狭小的空间里，相互配合，用它们的身体搭建桥梁；同时也展示了某些行军蚁是如何在蚁群中扮演与其职责相对应的特定角色。