在數(shù)字化視覺震撼中教會學生測量

寧波市職業(yè)技術(shù)教育中心學校教師與浙江科技大學教師開展線上聯(lián)合教學。 學校供圖

　　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，在這一大單元學習中，數(shù)字化為學生測量種群數(shù)量及變化提供了多樣化實踐手段，這大大提升了攻克教學難點、開展科學探究的成效。

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

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

　　二是估算法。不同于東北豹的計數(shù)測量法，草原蒲公英的種群密度采用了應(yīng)用數(shù)學抽樣調(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。課堂教學中，筆者用實心點、空心圈分別代表待調(diào)查及其他草本植物，隨機選取一名學生在一體機操作，其他每名學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：學生們對落在樣方邊緣個體的計數(shù)有不同看法。筆者選取一個具有代表性的樣方，將可能結(jié)果設(shè)為選項，學生獨立思考計數(shù)原則并投票；不同結(jié)果的學生將平板投屏到大屏幕，圈出自己的計數(shù)過程；實現(xiàn)課堂思維碰撞，引導學生養(yǎng)成思考與修正的習慣，對探究結(jié)果進行分析和交流。

　　三是標記重捕法。隨著教學的層層深入，筆者引導學生開始思考對于活動能力強、活動范圍大的羊又該如何測量。這也是本單元學習的難點——標記重捕法，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)學生推導出兩次捕捉過程中標記數(shù)/總數(shù)的比例近似相等。

　　教學中，筆者引導學生將教室看作草原，筆者作為牧羊人，學生作為小羊一起模擬標記重捕法。使用隨機數(shù)生成器模擬捕捉過程，每次抽取10個學號。初次抽取，對應(yīng)學生用貼紙標記后坐下；再次抽取，被抽到的學生起立，統(tǒng)計其中被標記的同學數(shù)量并估算全班同學總數(shù)。通過學生切身體驗?zāi)M，當堂理解并應(yīng)用標記重捕法，減輕課后模擬實驗的壓力，鞏固調(diào)查原理和計算方法。

　　理論課中利用數(shù)字化設(shè)計模擬自然環(huán)境實驗，突破難點并活躍課堂氛圍，鍛煉了學生的科學探究、歸納總結(jié)、語言表達和合作分享能力。這既為后續(xù)探究實踐打下堅實理論基礎(chǔ)和思維準備，也能夠樹立對生物環(huán)境保護、生態(tài)科學研究的責任感。

　?。ㄗ髡邌挝幌祻V東省深圳市福田區(qū)外國語高級中學）

《中國教育報》2024年10月09日 第04版