高中生物種植實驗園的開發(fā)實踐

連波

摘 要 通過種植實驗園的開發(fā)實踐，嘗試實驗室與種植園相結(jié)合的生物實驗基地模式建設，組織學生開展多種類型的生物實驗探究、農(nóng)耕勞動等活動以期培養(yǎng)學生自主的探究能力、訓練科學的思維方法、形成正確的情感價值觀，以至全面提升學生的科學素養(yǎng)。

關鍵詞 種植實驗園 實驗基地 生物學教學

中圖分類號 G633.91 文獻標志碼 B

1 實踐的背景

普通高中生物課程標準指出：生物科學是自然科學中的一門基礎學科，是研究生命現(xiàn)象和生命活動規(guī)律的科學，它是農(nóng)業(yè)科學、環(huán)境科學及其他有關科學和技術的基礎。生物實驗教學又是生物課程教育中非常重要的一個環(huán)節(jié)，而實驗室則是它不可或缺的物質(zhì)基礎。

國內(nèi)生物實驗室目前多以室內(nèi)為主，據(jù)教育部儀器研究所相關統(tǒng)計，當前國內(nèi)85%的生物實驗室布局為教室式，學生實驗活動范圍以及時間都局限于一個較小的范圍，不利于與自然密切相關的探究展開以及大面積與種植有關的實驗活動實施。因此現(xiàn)階段拓展思路、整合現(xiàn)有實驗室的設備資源，建設符合新課程要求的種植實驗園就顯得更具價值。

所謂“種植實驗園”是指以種植蔬菜、花卉等實驗農(nóng)作物為主，兼以養(yǎng)殖魚蝦、蛙類等動物為輔的生物課程實驗園地，既是現(xiàn)有生物實驗室的拓展和延伸，也是它的一個有效補充。

我校于2014年投資建設了種植實驗園，占地20余畝，有菜地、魚池、果林、大棚等設施，同時，依托生物組、實驗室以及高校提供強大的學科指導，為種植實驗園的教學實踐研究以及各種社團活動提供了廣闊的實驗場地以及各種實驗對象。

2 實踐的策略

2.1 規(guī)劃種植園的功能區(qū)塊，為生物課堂實驗教學提供了“試驗田”

2.1.1 區(qū)塊豐富，設施齊備

種植實驗園分為四個區(qū)塊，包括果林區(qū)、露天種植區(qū)、大棚區(qū)、池塘養(yǎng)殖區(qū)。果林區(qū)的特點是利用整個園區(qū)邊沿不規(guī)則區(qū)域栽種了多種具有江南地域特色的楊梅、櫻桃等果樹，它主要為果樹的嫁接、果樹的病蟲害防治等選修課程提供實踐場地與材料；露天種植區(qū)占地面積最大，約10畝，主要為課程實驗、課程拓展實驗、選修課程、學生自主興趣探究實驗、與高校省市級科研單位合作項目提供場地與生物素材；大棚區(qū)四季溫暖如春，頂棚與側(cè)方安裝的可開關薄膜、排風扇與氣溫計可以適時調(diào)節(jié)棚內(nèi)溫度，避免夏天溫度過高導致農(nóng)作物死亡，主要為草莓的栽培、無土栽培以及綠色生態(tài)病蟲害防治等選修課程提供場地以及材料；池塘養(yǎng)殖區(qū)放養(yǎng)了一些普通淡水魚類以及蝦和螺絲等，目前主要以提供實驗材料為主；整個園區(qū)也為全體師生提供綠色食材以及農(nóng)業(yè)勞動場所，同時也是養(yǎng)殖種植社開展科研活動的基地。

2.1.2 分片管理，責任明確

整個園區(qū)由“園長”負責整體規(guī)劃、協(xié)調(diào)，生物實驗員負責課程實驗的開發(fā)、種植社團的指導以及與科研合作單位的項目安排與協(xié)調(diào)，全體生物教師負責選修課的開發(fā)實踐。進出園區(qū)都使用門禁刷卡系統(tǒng)，園區(qū)的四面都安有攝像頭以保障師生的人身安全。平時園區(qū)配有二三名農(nóng)工進行日常維護，生物學教師根據(jù)自己開設的農(nóng)作物選修課程責任到人，課堂教學以及課間休息時間就由責任教師以及學生負責主要養(yǎng)護工作。每個學年初始，在本學年要使用種植園場地的老師都要到園長處填寫種植實驗園土地使用預登記表，以便合理預算資金、規(guī)劃分片管理；每個學年結(jié)束后要填寫種植實驗園土地使用情況反饋表，總結(jié)年度經(jīng)驗、匯總年度成果。

2.1.3 多重功能，特色鮮明

種植實驗園兼具課本實驗室、課題探究基地、農(nóng)耕實踐場所等多重功能。種植園的開發(fā)堅持3個特色：① 360°立體的探究空間，里面的每一個生命物體都是學生的實驗對象；② 全天候開放，學生可以利用生物課堂時間、中午傍晚的休息時間、下午活動課時間甚至是節(jié)假日都隨時可以進行他們感興趣的研究活動；③ 多種類的學生活動形式相結(jié)合，分為國家課題訓練型、課本實驗實踐型、自選課題探究型、勞動情感培養(yǎng)型。

2.2 整合校內(nèi)外各類資源，為學生課內(nèi)外探究活動創(chuàng)設了“孵化器”

2.2.1 整合高校資源，參與省級立項課題數(shù)據(jù)的測量與收集，提升科學素養(yǎng)

采用“請進來走出去”的方式，與杭師大和省農(nóng)科院建立了長期的合作關系，簽訂了“創(chuàng)新人才培養(yǎng)協(xié)議”養(yǎng)正種植園也成為兩家單位的的實訓基地。

合作單位每學期3或4次各派2位專家教授來種植實驗園現(xiàn)場指導，指導學生進行科學實驗探究。如2013-2014年種植社的學生參與了國家自然科學基金項目、浙江省自然科學基金項目“大麥品質(zhì)性狀的基因型與環(huán)境效應分析”的基礎數(shù)據(jù)測量與記錄。學生以小組為單位、以每周一次的頻率主要調(diào)查了大麥抽穗期、株高、主穗長、芒長、劍葉長寬和百粒重等農(nóng)藝性狀。此項目延續(xù)時間近一年，學生在此過程中學到了專業(yè)的觀察測量方法和實驗操作技巧（學會了用微距攝影拍攝大麥生長的各個關鍵時刻照片、學會設計抽穗期的記錄表格、如何精確地判定抽穗期等），養(yǎng)成了耐心、細致、堅持的科學態(tài)度和精神。

學生每學期有4次左右的機會前往杭師大與省農(nóng)科院的實驗室現(xiàn)場觀看科學家們的研究工作并動手實踐。學生還結(jié)合以往積累的生物學知識與社會現(xiàn)狀，自行設計研究問題“探究5種家用洗滌劑對裸大麥生長情況的影響”，每周3次學生利用下午3：45以后的課余時間由實驗老師帶領下去杭州師范大學生命科學院實驗室做大麥葉片生理生化指標（葉綠素、SOD、POD、MDA）的測定并負責數(shù)據(jù)的搜集整理，最后形成研究性學習報告。

2.2.2 充分利用實驗室設備，開展研究性學習活動，培養(yǎng)探究精神

在進行種植實驗園的開發(fā)實踐過程中，把它和生物實驗室作為一個有機的整體結(jié)合起來開發(fā)和使用。生物實驗室是學生進行生物探究實驗的主要場所，擁有完善的設備與嚴格控制的環(huán)境，具有不可替代的作用；而種植實驗園是生物實驗室的一個延伸和有效的補充，它是生命科學研究對象的提供者也同時彌補了實驗室場地與空間的不足。如學生在開展“杭白菊從組培苗制作到田間管理”的研究性學習活動時，從種植園取來杭白菊外植體，在實驗室利用綠色方式滅菌制作出無菌苗，放入光照恒溫培養(yǎng)箱里進行組培，接著在光照培養(yǎng)架上定時光照恒溫練苗，到最后再次回到田間繁育。這樣讓學生同時體驗了組培技術在工廠化生產(chǎn)中的作用以及農(nóng)作物田間管理的各個步驟，引導學生開展課題探究（如探究杭白菊外植體最佳的滅菌方式等）并撰寫小論文，大大提高了學生從實踐中發(fā)現(xiàn)問題并解決問題的能力，學會探究的方法、培養(yǎng)了探究的精神。endprint

2.2.3 開發(fā)種植實驗園的功能，把生物學抽象理論具體化，訓練科學的思維習慣

有了種植實驗園，教師不僅可以把孟德爾定律實踐一遍還可以引導學生實地驗證課本的實驗設計以及生物的某些實驗題。如已知玉米的子粒黑色和黃色是一對相對性狀，由一對等位基因（G、g）控制。現(xiàn)從農(nóng)科院得到黑色玉米子粒，且黑色為顯性，如何判斷該玉米籽粒是純合體還是雜合體？哪種方法最簡便？在實驗中，學生親身體驗了用自交法和測交法來驗證猜想的方法，學會了人工授粉以及套袋技術以及理解了原理，體驗到了科學家的思維過程、對科學定律怎么來的有了切身的感受。又如，高中生物必修三中“探究生長素類似物促進植物插條生根的最適濃度”，一些學生在學到這塊內(nèi)容時提出來：可否使用混合激素、可否用土培進行實驗？結(jié)果會是怎么樣？于是設計了這樣一個實驗：選擇常見的生長素類似物NAA和IBA作為刺激生根的藥物，采自園內(nèi)的一年生金銀花枝條作為實驗對象，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，即使很小心地挖出根有泥土的金銀花，在用清水漂洗泥土之后仍有些根會折斷；土培雖然比水培的透氣性好、不容易爛根，但每次測量過程中對已生長出來的根造成損傷會影響之后的檢測結(jié)果；除了以上因素的影響，混合激素NAA+IBA效果最好，因此課本利用水培的方法還是有它的道理。

2.3 提升種植園的應用功能，為校園科普農(nóng)耕活動構建了實踐基地

2.3.1 關注情感價值培養(yǎng)的農(nóng)耕體驗

在開放種植園的同時，教師鼓勵住校生到種植園觀察并思考，嘗試發(fā)現(xiàn)問題，了解一些田園常識，以班級為單位，采取輪值制度，利用課余時間到種植園開展拔草、施肥、采摘蔬菜等農(nóng)業(yè)勞動，同時利用提示板、校園小廣告等形式讓學生觀察種植園的農(nóng)作物不同時期的成長規(guī)律。以一定的形式予以班級活動考核評價。以采摘玉米為例，每個班在同等面積的玉米地里開展勞動競賽，在規(guī)定時間內(nèi)根據(jù)采摘數(shù)量、漏摘數(shù)量少決出優(yōu)勝，獎品即晚餐免費享用勞動果實。同時將勞動的參與程度與班級綜合評分掛鉤，列入期末年級評選優(yōu)勝班級的考核指標。開展小型競賽活動，擴大參與面并進一步提升影響力。

2.3.2 關注實驗習慣培養(yǎng)的花卉栽培

我校種植社和杭州花圃開展合作，作為他們的科研推廣基地，“國內(nèi)外草花良種及其F1代雜種引進與技術推廣研究”項目在種植園里進行部分試驗。學生在專業(yè)工程師指導下體驗了整個花卉的生長過程，從做苗床、育種等過程直至成為成為成品花卉。這些花卉部分被移栽到校園各處美化環(huán)境，部分作為全校性的“我愛校園草花領養(yǎng)活動”的材料。教師事先發(fā)給每個班級領養(yǎng)代表3盆不同種類的花卉、養(yǎng)護說明，要求他們按規(guī)定填寫表格、記錄養(yǎng)護日記，定期拍攝花卉的生長照片，3個月之后上交以上資料，種植社的成員根據(jù)上述材料無記名投票統(tǒng)計評選出一、二、三等獎的班級，獲獎班級在一學年之內(nèi)無償取得不等數(shù)量的種植園自產(chǎn)花卉作為獎品美化教室。

2.3.3 關注知識拓展的講座培訓

在此期間，以大講堂的形式特地邀請到市園文局的園林景觀高級工程師來給同學們開設有關“園林景觀藝術與花卉養(yǎng)護栽培知識”的培訓課，讓學生了解基本的花卉養(yǎng)護知識、園林景觀藝術，讓學生在職業(yè)生涯規(guī)劃過程中多了解一個方面。

3 實踐的成效

3.1 種植實驗園的建立提供了農(nóng)業(yè)勞動的場所，提高了學習效率和社會效益

我校種植社團以各種不同的形式組織學生在種植園里開展農(nóng)業(yè)勞動、花卉栽培等活動，讓學生充分感受到了勞作的艱辛與快樂、體驗到了生命的成長過程。有的學生緊張學習之余跑到種植園放松心情；有的學生把自己收獲的蘿卜拿回去與家人分享，讓家長也體驗到收獲的喜悅。校種植社因此獲得2016年度杭州市中小學優(yōu)秀社團稱號。

3.2 種植實驗園的建立提供了觀察生命活動的窗口，成為了新課程開發(fā)的沃土

種植園這個天然生態(tài)實驗室給學生打開了一個立體動態(tài)充滿變化的生物世界窗口。參與無土栽培課程的一位學生說過：“種植活動的親身體驗讓我意識到了生命的寶貴，無論動物、植物還是人……”此課程獲得了2015年杭州市第六批精品課程稱號，我校的生物創(chuàng)新實驗室也因此于2016年獲得杭州市創(chuàng)新實驗室優(yōu)秀案例。

3.3 種植實驗園的建立提供了動態(tài)資源，讓對生物科學感興趣的學生有了進一步深入探究的空間

開放的種植園給學生提供了一個探究生物問題的資源庫，也給學生搭建了一個探究各類生物問題的實踐平臺。在這里學生可以取得課堂實驗需要的各種材料；也可以把課堂實驗中的疑問或練習本上的探究題拿到這里試一試；甚至可以在老師的指導下自己根據(jù)現(xiàn)場資源設計研究性學習活動，讓對生物科學感興趣的學生有了進一步探究的空間。我校2013屆高一學生參與了杭州師范大學和浙江省農(nóng)科院合作的國家自然科學基金項目、浙江省自然科學基金項目“大麥品質(zhì)性狀的基因型與環(huán)境效應分析”的基礎數(shù)據(jù)測量與記錄，現(xiàn)該項目已順利結(jié)題。

總之，生物學的發(fā)展和研究離不開良好的科學實驗與探究的場所，高中生物種植實驗園的開發(fā)實踐為學生的情感培養(yǎng)提供廣闊的天地、為各種類型的學生探究活動提供了沃土，加深了學生對科學態(tài)度、科學精神的認識，對學生的生物科學素養(yǎng)以及創(chuàng)新潛能的發(fā)展都起到了積極的促進作用，幫助他們提升社會責任感與人生規(guī)劃能力，對學生個人終身的發(fā)展都有重要意義。

參考文獻：

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