“用樣方法調(diào)查草地中某種雙子葉植物的種群密度”的課堂模擬實驗

鄧淑媚

【摘要】“用樣方法調(diào)查草地中某種雙子葉植物的種群密度”是一項高中生物戶外探究實驗。在廣東梅縣東山中學(xué)現(xiàn)有的教學(xué)條件下，考慮到安全等諸多限制因素，該項實驗難以開展。而學(xué)生如果沒有親歷該探究實驗，容易對該部分內(nèi)容印象不深，理解不透，掌握不牢，難以達(dá)到教學(xué)目標(biāo)。為解決這一矛盾，本人指導(dǎo)學(xué)生改進(jìn)該探究實驗，用學(xué)生的課桌桌面模擬草地，將實踐場地從室外移向室內(nèi)，利用鐵線圈自制若干個4cm×4cm的樣方，用10種易購得、易于分辨的豆子模擬草地中的10種植物，以其中1種豆子代表被調(diào)查種群密度的某種雙子葉植物。學(xué)生在一節(jié)課40分鐘內(nèi)就能在自己的桌面上利用少量的材料工具完成全部操作，最終成功實現(xiàn)了戶外實踐的課堂模擬實驗。

【關(guān)鍵詞】樣方法;課堂模擬

一、研究背景

“用樣方法調(diào)查草地中某種雙子葉植物的種群密度”是人民教育出版社高中生物必修三第四章第一節(jié)《種群的特征》的探究內(nèi)容。該內(nèi)容要求教師帶領(lǐng)高中生們，準(zhǔn)備和攜帶卷尺、尼龍繩、木楔、簽字筆、筆記本和植物分類圖鑒等材料用具，到戶外作業(yè)。在廣東梅縣東山中學(xué)現(xiàn)有的教學(xué)條件下，考慮到操作條件、安全隱患、課務(wù)安排等諸多限制因素，師生們能夠真正走到戶外實踐操作的可能性不大。而如果只是教師在課堂上講解、演示，學(xué)生通過做習(xí)題來鞏固知識點，教學(xué)效果就非常有限，學(xué)生沒有親歷動腦動手參與的探究過程，沒有通過具體的活動將理論聯(lián)系實際，沒有建立起科學(xué)探究思維，容易對該部分內(nèi)容印象不深，理解不透，掌握不牢，難以達(dá)到教學(xué)目標(biāo)，實為一種遺憾。

為解決這一矛盾，本人指導(dǎo)學(xué)生改進(jìn)該探究實驗，最終成功實現(xiàn)了戶外實踐的課堂模擬操作。

二、研究方法

估算種群密度最常用的科學(xué)方法之一——樣方法。

三、科學(xué)原理

1.調(diào)查種群密度時，如果調(diào)查的種群分布范圍較小、個體較大，可以逐個計數(shù)。當(dāng)逐個計數(shù)非常困難時，需要采取估算的方法?？茖W(xué)估算種群密度的方法有兩個：樣方法和標(biāo)志重捕法。若調(diào)查的對象是植物，或活動范圍小、活動能力弱的動物，則采用最常用的估算方法之一——樣方法。

2.樣方：從研究對象的總體中，抽取出來的部分個體的集合。

3.樣方法：在被調(diào)查種群的分布范圍內(nèi)，隨機選取若干個樣方，通過計數(shù)每個樣方內(nèi)的個體數(shù)，求得每個樣方的種群密度，以所有樣方種群密度的平均值作為該種群的種群密度估計值。

4.隨機取樣：在抽樣時，總體中每一個個體被抽選的機會均等，且任何一個個體被選與其它個體間無任何牽連，具有隨機性和獨立性。隨機取樣不允許摻入任何主觀因素，否則難以避免調(diào)查人員想獲得調(diào)查屬性的心理作用，使調(diào)查結(jié)果有偏差。

四、改進(jìn)的基本思路

1.把戶外作業(yè)搬進(jìn)室內(nèi)課堂，消除安全隱患;

2.用容易獲取的簡單的實驗材料用具替代難以獲取的復(fù)雜的材料用具;

3.一節(jié)課40分鐘內(nèi)完成全部探究學(xué)習(xí)過程及得到相關(guān)探究實驗結(jié)果。

五、改進(jìn)點及其優(yōu)勢

1.用學(xué)生課桌的桌面模擬草地，不踐踏和破壞草地;

2.將實踐場地從室外移向室內(nèi)，消除了集體戶外活動的安全隱患;

3.不需準(zhǔn)備和攜帶卷尺、尼龍繩、木楔和植物分類圖鑒等，減少了工作量;

4.所需的材料用具數(shù)量少、易獲得（僅需課桌、尺子、10種豆子、鐵線圈、簽字筆和筆記本），操作簡單，實驗結(jié)果易得，一節(jié)課40分鐘內(nèi)可以完成全部探究學(xué)習(xí)過程及得到相關(guān)探究實驗結(jié)果;

5.用10種易購得、易于分辨的豆子模擬草地中的10種植物，以其中1種豆子代表被調(diào)查種群密度的某種雙子葉植物，實驗成本較低;

6.將混合的10種豆子隨機撒在桌面上，模擬植物在草地中的自然生長狀態(tài);

7.樣方是學(xué)生自制的若干個4cm×4cm鐵線圈，可多次重復(fù)利用，安全環(huán)保;

8.利用桌面模擬多種地形，采用“五點取樣法”或“等距取樣法”隨機取樣，統(tǒng)計樣方內(nèi)該種豆子的數(shù)量，計算每個樣方的種群密度，以所有樣方種群密度的平均值作為該種群的種群密度估計值。學(xué)生在自己的桌面上就能完成使用樣方法估計草地中某種雙子葉植物的種群密度的模擬實驗;

9.每4位同學(xué)一組，每位組員都可自己來撒組里的同一堆豆子，將得到的數(shù)據(jù)與同組其他成員的對比，就發(fā)現(xiàn)的問題進(jìn)行分析討論，有助于學(xué)生正確使用樣方法調(diào)查種群密度。

六、實際操作情況

實驗成本較低，豆子被使用后可以作其它用途，不浪費;鐵線圈可以多次重復(fù)利用。同學(xué)們參與的積極性很高，按照樣方法的要求進(jìn)行操作，對所取得的數(shù)據(jù)分組進(jìn)行了愉快而熱烈的分享、對比、分析和討論，寓學(xué)于樂，知識目標(biāo)和能力目標(biāo)已經(jīng)達(dá)到，情感態(tài)度和價值觀也得到了升華。

實踐證明，“用樣方法調(diào)查草地中某種雙子葉植物的種群密度”的課堂模擬實驗具有可操作性、趣味性、實用性和有效性，所得到的調(diào)查數(shù)據(jù)科學(xué)合理，學(xué)生易于理解、掌握和應(yīng)用。如圖一、圖二所示。

七、進(jìn)一步完善的設(shè)想

鼓勵學(xué)生充分發(fā)揮主觀能動性，發(fā)現(xiàn)更多安全無毒、堅固耐用、低碳環(huán)保的替代材料和用具，甚至可以使用電腦軟件制作虛擬草地、樣方和多種植物，發(fā)散思維，創(chuàng)意無限，集思廣益。

【參考文獻(xiàn)】

[1] 劉本舉.基于模擬調(diào)查的“調(diào)查種群密度的方法”一節(jié)的教學(xué)[J].生物學(xué)通報，2015，50（01）：28-30.