生物園水生生態(tài)區(qū)的設(shè)計與教學(xué)應(yīng)用

吳幸萍

(廣東省廣州市越秀區(qū)教師進(jìn)修學(xué)校 廣州 510080)

根據(jù)生物學(xué)課程的教學(xué)要求，中學(xué)生物園一般由生態(tài)區(qū)、專類區(qū)、探究區(qū)和科普區(qū)等四大部分組成，生物園主要通過生態(tài)區(qū)來展示生態(tài)系統(tǒng)多樣性。結(jié)合中學(xué)校園實際，生態(tài)區(qū)設(shè)計類型一般有： 水生生態(tài)區(qū)、陰生生態(tài)區(qū)、沙生生態(tài)區(qū)。廣州大學(xué)附屬中學(xué)水生生態(tài)區(qū)于2016年建成，2017年開始開展水生生態(tài)區(qū)的教學(xué)探索活動。

本文就該校水生生態(tài)區(qū)的設(shè)計、建設(shè)和教學(xué)應(yīng)用進(jìn)行闡述。

1 水生生態(tài)區(qū)的改造背景及思路

綠地原有蕨類、裸子和被子植物共23科30種。其中木棉蒴果成熟時，種子隨棉絮飛散落入池水中；落葉大喬木鳳凰木的葉為二回偶數(shù)羽狀復(fù)葉，落葉時節(jié)小葉散落在水體中；均影響池水的凈潔度和觀賞性。還有白蘭、垂枝紅千層、尖葉杜英、美麗異木棉、高山榕、小葉榕等喬木，米仔蘭、毛葉杜鵑、灰莉、希茉莉、龍船花等灌木，水鬼蕉、朱蕉等草本植物。以上15種被子植物或未能在規(guī)劃中的生態(tài)區(qū)發(fā)揮較好的教學(xué)作用或與其他植物的種植搭配不協(xié)調(diào)，故將其移栽校園他處或清運，不再留園。羅漢松、小葉欖仁、秋楓、紅花羊蹄甲、洋紫荊、桂花、盆架樹、雞蛋花等喬木，含笑、散尾葵、金邊露兜樹等灌木，腎蕨、旅人蕉、春羽、臺灣草等草本植物，以上蕨類、裸子和被子植物共15種，它們將在園地的教學(xué)應(yīng)用中發(fā)揮較好的作用并有較好的觀賞價值，予以保留。在此基礎(chǔ)上，以教育性和美觀性為原則，增加植物種類。

改造后的生態(tài)區(qū)有高等植物41科共75種，以沉水、浮水、挺水和岸邊植物以及水生動物作為群落的主體，輔以水體和土壤等無機(jī)環(huán)境的改造，構(gòu)成集美化和教學(xué)于一體的園地。

2 水生生態(tài)區(qū)的規(guī)劃設(shè)計與改造建設(shè)

2.1 綠地的改造 原有的綠地高出路面，有一定的坡度，影響了園內(nèi)外的觀賞效果，通過對其開挖清運，降低了土層高度，同時回填改良有機(jī)土以增加土壤的肥力。綠地還增建了園路，方便師生觀賞和學(xué)習(xí)考察。岸邊園石刻上朱熹“為有源頭活水來”的詩句，增強(qiáng)園地的人文教育氛圍，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，堅定探求真理的信念。

保留散尾葵、旅人蕉等原有觀賞樹種，增加種植酒瓶椰子、銀海棗、大王椰子、大鶴望蘭、絲蘭和紅刺露兜樹等植物以體現(xiàn)亞熱帶地區(qū)特色，配置山茶、春花木、木槿、紫薇和茉莉花等花卉，以及波羅蜜、柚、檸檬、人心果和蘋婆等果樹，還有金邊虎尾蘭、假金絲馬尾、紫背竹芋、花葉艷山姜和彩虹鐵樹等觀葉植物，形成觀花、觀果和觀葉的自然景觀，園內(nèi)物種豐富，利于開展生物學(xué)教學(xué)。

植物的種植設(shè)計如圖1所示。

2.2 水體的改造 原水池的水質(zhì)凈化功能較差，改造時以過濾專業(yè)生物砂為主要凈化材料，安裝潛水泵增加水體含氧量以提高水體凈化效率。池中種植沉水和浮水植物，養(yǎng)殖魚類，豐富水生動植物種類以增強(qiáng)園區(qū)的觀賞性。沿水池邊的綠地挖土建環(huán)形水池，池內(nèi)填塘泥，種植挺水植物。

2.3 露天實驗室的建設(shè) 露天實驗室實驗操作平臺用米白色瓷磚鋪飾，實驗臺下分隔設(shè)柜，裝不銹鋼門，設(shè)鎖，儲物柜內(nèi)臨時放置生物實驗儀器(顯微鏡、解剖鏡、放大鏡、鑷子、燒杯、培養(yǎng)皿等)和書籍，地面用水泥加固，瓷磚鋪飾，建臺階方便學(xué)生學(xué)習(xí)探究。學(xué)生可以利用空閑時間以水池生態(tài)環(huán)境為研究對象，開展探究性學(xué)習(xí)活動。

露天實驗室設(shè)計如圖2所示。

2.4 科普設(shè)施的完善 宣傳櫥窗主要介紹生態(tài)學(xué)知識，推介最新生態(tài)學(xué)研究成果，展示學(xué)生作品，創(chuàng)設(shè)互動學(xué)習(xí)場所。標(biāo)本柜放置葫蘆蘚、華南五針?biāo)傻那蚬?、紫薇等被子植物的果實、河蚌、青蛙發(fā)育順序等標(biāo)本。植物標(biāo)牌的內(nèi)容涵蓋中文名、學(xué)名、科名、特征、習(xí)性和功能等，形式設(shè)計結(jié)合校徽體現(xiàn)校園文化特色。

圖1 水生生態(tài)區(qū)植物種植平面圖

圖2 露天實驗室設(shè)計圖

3 水生生態(tài)區(qū)的教學(xué)應(yīng)用

水生生態(tài)區(qū)蘊含了豐富的生物課程資源，根據(jù)教學(xué)需要教師可以組織豐富多樣的教學(xué)活動?，F(xiàn)舉幾例說明。

3.1 調(diào)查水生生態(tài)區(qū)的生物種類 水生生態(tài)區(qū)生物種類豐富，可以結(jié)合人教版七年級上冊“調(diào)查周邊環(huán)境中的生物”一節(jié)的教學(xué)要求，開展調(diào)查生態(tài)區(qū)的生物種類活動。首先，學(xué)習(xí)調(diào)查的方法： 在調(diào)查時要明確調(diào)查目的和調(diào)查對象，制訂合理的調(diào)查方案，注意調(diào)查范圍等；其次，明確調(diào)查活動的目的要求： 了解生態(tài)區(qū)的生物，記錄所看到的生物和它們的生活環(huán)境；嘗試對所看到的生物進(jìn)行歸類，初步認(rèn)識生物的多樣性以及生物與環(huán)境的關(guān)系；初步學(xué)會做調(diào)查記錄；最后，組織活動實施： 把所教班的學(xué)生分小組，確定組長人選；小組設(shè)計調(diào)查表和調(diào)查路線；每組學(xué)生沿著事先設(shè)計好的路線進(jìn)行調(diào)查，將觀察到的各種植物、動物的名稱、數(shù)量以及生活環(huán)境的特點一一記錄在調(diào)查表中，教師在生態(tài)區(qū)作指導(dǎo)和答疑，及時幫助學(xué)生解決問題。

課堂上，各組代表把本組調(diào)查到的生物和采用的歸類方法向全班同學(xué)匯報，大家一起討論，教師總結(jié)歸類的方法和意義，為后階段的學(xué)習(xí)作鋪墊。教師要求學(xué)生課后將歸好類的生物的資料進(jìn)行整理，以小組為單位完成一篇生態(tài)區(qū)生物的調(diào)查報告，教師選出質(zhì)量較高的調(diào)查報告展示在生態(tài)區(qū)的宣傳櫥窗，讓學(xué)生相互學(xué)習(xí)。

3.2 對水生生態(tài)區(qū)的植物進(jìn)行分類 水生生態(tài)區(qū)種植了蕨類植物2科共2種，裸子植物1科1種，被子植物37科共71種(其中單子葉植物16科44種，雙子葉植物21科27種)；還有水中生活的藻類、枯木上長的菌類、生于樹皮上的地衣、陰濕環(huán)境中生長的苔蘚等，園地植物種類涵蓋了植物各大類群。為了解植物的多樣性，可以利用水生生態(tài)區(qū)對植物進(jìn)行分類。

例如，教師可結(jié)合人教版八年級上冊“嘗試對生物進(jìn)行分類”一節(jié)的植物分類表解，利用水生生態(tài)區(qū)進(jìn)行現(xiàn)場教學(xué)： 教師在生態(tài)區(qū)里選出植物分類表解中的6類代表植物，分別是三藥檳榔、檸檬、羅漢松、巢蕨、葫蘆蘚、絲藻，引導(dǎo)學(xué)生在生態(tài)區(qū)中找出以上幾種植物，對照植物分類表解，通過觀察特征，學(xué)習(xí)幾種代表植物的所屬類群和分類等級。教師在生態(tài)區(qū)指導(dǎo)教學(xué)時，可引導(dǎo)學(xué)生借助露天實驗臺儲物柜中的培養(yǎng)皿、鑷子和放大鏡等實驗儀器，采集絲藻和葫蘆蘚進(jìn)行觀察，在放大鏡下可以看到絲藻是無根、無莖葉、無種子的藻類植物，葫蘆蘚有假根、有莖葉。如果在生態(tài)區(qū)不能采集到有孢蒴的葫蘆蘚，教師可引導(dǎo)學(xué)生觀察標(biāo)本柜展示的具有孢蒴的葫蘆蘚標(biāo)本。教師指導(dǎo)學(xué)生觀察巢蕨葉背面褐色的隆起——孢子囊群，通過觀察，總結(jié)葫蘆蘚和巢蕨都是無種子的植物。在觀察羅漢松、檸檬和三藥檳榔植株的基礎(chǔ)上，教師引導(dǎo)學(xué)生觀察標(biāo)本柜中其他植物的種子和果實： 華南五針?biāo)傻那蚬?、紫薇的蒴果、洋紫荊的莢果和短穗魚尾葵的漿果，通過觀察歸納裸子植物的種子無果皮包被，被子植物的種子有果皮包被。

教師還可以利用水生生態(tài)區(qū)進(jìn)一步指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)植物分類的方法?？梢髮W(xué)生著重對其中一科的植物展開重點學(xué)習(xí)，如： 生態(tài)區(qū)種植了較多種類的棕櫚科植物，讓學(xué)生找出棕櫚科植物，按照中文名、學(xué)名和主要特征填寫表格，并對表格的內(nèi)容進(jìn)行學(xué)習(xí)、分析和比較。

這項學(xué)習(xí)任務(wù)涵蓋了豐富的學(xué)習(xí)內(nèi)容，主要包括：

第一，掌握種是最基本的分類單位。比較生態(tài)區(qū)種植的5叢散尾葵，它們都具有“干平滑光潔，被白粉，莖叢生，葉羽狀全裂”等特點，6株大王椰子有“樹干挺直，中下部常膨大，灰褐色，光滑有環(huán)紋；羽狀復(fù)葉聚生干頂”等共性，說明種是最基本的分類單位，同種生物的親緣關(guān)系最為密切。

第二，分析植物的不同分類等級。生態(tài)區(qū)中6種棕櫚科植物形態(tài)結(jié)構(gòu)有異同，通過觀察比較，歸納它們具有“木本，樹干不分枝，大型葉叢生于樹干頂部”等的共同特征，它們屬棕櫚科的植物；與龍舌蘭科的絲蘭、旅人蕉科的旅人蕉等植物比較，大王椰子與棕櫚科植物的共性比與其他科植物的共性多，說明同科的植物有較近的親緣關(guān)系；大王椰子與絲蘭、旅人蕉等植物也找到它們具有平行脈的共性，都是單子葉植物，它們比具有網(wǎng)狀脈的春花木、波羅蜜等雙子葉植物的親緣關(guān)系近；大王椰子和波羅蜜的種子都有果皮包被，屬被子植物，它們之間的親緣關(guān)系比裸子植物羅漢松近。

第三，學(xué)習(xí)雙名法，讀懂植物標(biāo)牌。物種的學(xué)名由兩部分組成，第一部分是屬名，第二部分是種加詞，后面是命名者的姓名(可以省略)。雙名法的屬名和種加詞均為拉丁文斜體，命名者姓名部分為正體。6種棕櫚科植物的屬名不同，說明這幾種棕櫚科植物是不同屬類，通過比較植物標(biāo)牌，可以了解不同生物之間的親緣關(guān)系。

3.3 觀察水生生態(tài)區(qū)田螺的生活習(xí)性和形態(tài)結(jié)構(gòu) 結(jié)合人教版八年級上冊“軟體動物和節(jié)肢動物”一節(jié)的學(xué)習(xí)，開展觀察田螺的活動。學(xué)生可以在環(huán)形水池邊或挺水植物的莖葉上找到田螺，田螺具螺旋形貝殼，用腹足爬行和挖掘洞穴，用小樹枝觸碰田螺頭部，田螺的腹足收縮，身體藏入殼內(nèi)，厴將貝殼蓋住以躲避敵害。學(xué)生還可以在標(biāo)本柜觀察河蚌的外套膜。通過以上觀察，理解掌握軟體動物“柔軟的身體表面有外套膜，大多具有貝殼；運動器官是足”的主要特征。

3.4 考察水生生態(tài)區(qū)水生群落的分層現(xiàn)象 結(jié)合人教版高中生物學(xué)必修3“群落的結(jié)構(gòu)”一節(jié)的學(xué)習(xí)，考察池塘中挺水植物、浮水植物和沉水植物的分層現(xiàn)象。其中，挺水植物有南美天胡荽、水竹芋、梭魚草、菖蒲、風(fēng)車草、變?nèi)~蘆竹；浮水植物有睡蓮、水金英；沉水植物有黑藻。還可考察不同魚類的垂直分層現(xiàn)象： 鰱魚在水域的上層活動，草魚和錦鯉在中、下層，鯽魚在下層。在觀察分層現(xiàn)象的同時，教師引導(dǎo)學(xué)生思考總結(jié)： 群落的分層現(xiàn)象有利于生物群落在單位面積上能容納更多的生物種類和數(shù)量，根據(jù)不同魚類的食性、棲息水層以及魚類間的相互關(guān)系，把不同品種魚放在一個池塘中混養(yǎng)，能夠充分利用餌料和水域空間，提高魚的產(chǎn)量。

以上是利用水生生態(tài)區(qū)進(jìn)行生物學(xué)教學(xué)的初步探索。生態(tài)區(qū)為學(xué)生親近自然提供條件，這必將極大激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)生物學(xué)的熱情。通過一系列探究活動，培養(yǎng)學(xué)生觀察、思考和實踐能力，提高學(xué)生的生物學(xué)核心素養(yǎng)。