在數(shù)字化視覺震撼中教會學(xué)生測量

　　高中生物選擇性必修2《生物與環(huán)境》聚焦種群、群落、生態(tài)系統(tǒng)和人與環(huán)境的關(guān)系，在這一大單元學(xué)習(xí)中，數(shù)字化為學(xué)生測量種群數(shù)量及變化提供了多樣化實(shí)踐手段，這大大提升了攻克教學(xué)難點(diǎn)、開展科學(xué)探究的成效。

　　筆者以東北虎豹國家公園視頻，給學(xué)生帶來新鮮震撼的視覺感官，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣；使用電子課本聚焦強(qiáng)悍兇猛的東北豹瀕危又得到保護(hù)的真實(shí)情境引起學(xué)生認(rèn)知沖突，思考和討論研究種群數(shù)量及變化的重要性。隨后，筆者引導(dǎo)學(xué)生開展了多種種群數(shù)量及變化測量方式的探索。

　　一是計(jì)數(shù)測量法。筆者聯(lián)系科學(xué)家監(jiān)測東北豹過程，提問如何調(diào)查其種群密度。有學(xué)生脫口而出“樣方法！”“標(biāo)記重捕法！”……筆者追問：“東北豹會乖乖待在畫好的樣方里嗎？在不同樣方‘反復(fù)橫跳’會不會重復(fù)計(jì)算呢？”“標(biāo)記重捕法有沒有危險(xiǎn)，能不能得到準(zhǔn)確的‘42只’呢？”一系列矛盾促使學(xué)生重新重視忽略的教材原文：“在調(diào)查分布范圍較小、個(gè)體較大的種群時(shí)，可以逐個(gè)計(jì)數(shù)。”像東北豹、大熊貓等珍稀野生動物，科學(xué)家是通過紅外觸發(fā)相機(jī)等設(shè)備長時(shí)間觀察、監(jiān)測、比對逐個(gè)確認(rèn)計(jì)數(shù)的。

　　二是估算法。不同于東北豹的計(jì)數(shù)測量法，草原蒲公英的種群密度采用了應(yīng)用數(shù)學(xué)抽樣調(diào)查和樣本推斷總體的思想——估算法。

　　用被調(diào)查種群范圍內(nèi)劃定若干區(qū)域——樣方的平均種群密度，估算該種群的種群密度。課堂教學(xué)中，筆者用實(shí)心點(diǎn)、空心圈分別代表待調(diào)查及其他草本植物，隨機(jī)選取一名學(xué)生在一體機(jī)操作，其他每名學(xué)生都在平板上模擬樣方法過程。樣方畫好新問題又出現(xiàn)了：學(xué)生們對落在樣方邊緣個(gè)體的計(jì)數(shù)有不同看法。筆者選取一個(gè)具有代表性的樣方，將可能結(jié)果設(shè)為選項(xiàng)，學(xué)生獨(dú)立思考計(jì)數(shù)原則并投票；不同結(jié)果的學(xué)生將平板投屏到大屏幕，圈出自己的計(jì)數(shù)過程；實(shí)現(xiàn)課堂思維碰撞，引導(dǎo)學(xué)生養(yǎng)成思考與修正的習(xí)慣，對探究結(jié)果進(jìn)行分析和交流。

　　三是標(biāo)記重捕法。隨著教學(xué)的層層深入，筆者引導(dǎo)學(xué)生開始思考對于活動能力強(qiáng)、活動范圍大的羊又該如何測量。這也是本單元學(xué)習(xí)的難點(diǎn)——標(biāo)記重捕法，即通過構(gòu)建概念模型及再次聯(lián)系樣本推斷總體思想，啟發(fā)學(xué)生推導(dǎo)出兩次捕捉過程中標(biāo)記數(shù)/總數(shù)的比例近似相等。

　　教學(xué)中，筆者引導(dǎo)學(xué)生將教室看作草原，筆者作為牧羊人，學(xué)生作為小羊一起模擬標(biāo)記重捕法。使用隨機(jī)數(shù)生成器模擬捕捉過程，每次抽取10個(gè)學(xué)號。初次抽取，對應(yīng)學(xué)生用貼紙標(biāo)記后坐下；再次抽取，被抽到的學(xué)生起立，統(tǒng)計(jì)其中被標(biāo)記的同學(xué)數(shù)量并估算全班同學(xué)總數(shù)。通過學(xué)生切身體驗(yàn)?zāi)M，當(dāng)堂理解并應(yīng)用標(biāo)記重捕法，減輕課后模擬實(shí)驗(yàn)的壓力，鞏固調(diào)查原理和計(jì)算方法。

　　理論課中利用數(shù)字化設(shè)計(jì)模擬自然環(huán)境實(shí)驗(yàn)，突破難點(diǎn)并活躍課堂氛圍，鍛煉了學(xué)生的科學(xué)探究、歸納總結(jié)、語言表達(dá)和合作分享能力。這既為后續(xù)探究實(shí)踐打下堅(jiān)實(shí)理論基礎(chǔ)和思維準(zhǔn)備，也能夠樹立對生物環(huán)境保護(hù)、生態(tài)科學(xué)研究的責(zé)任感。

　　（作者單位系廣東省深圳市福田區(qū)外國語高級中學(xué)）