生物課程資源整合案例：九峰景區(qū)探棘螈

2006年秋，浙江省從高一年級開始全面實施新課程。新課改將課程劃定為國家、地方、校本3個等級，同時開設(shè)了研究性學(xué)習(xí)等科目。這無疑對學(xué)校、師生提出了新的課題。我們認為，在具體操作層面上，以學(xué)生研究性學(xué)習(xí)的方式，選擇和整合優(yōu)質(zhì)課程資源，精心設(shè)計并形成探究案例，可以實現(xiàn)課程資源開發(fā)與學(xué)生探究實踐能力提升的雙贏。在我校生物研究性學(xué)習(xí)課題的開題討論中，學(xué)生反復(fù)提及了學(xué)校所在的九峰景區(qū)，特別是對極度瀕危的兩棲物種、浙江省特有物種——鎮(zhèn)海棘螈，表現(xiàn)了濃厚的興趣(這一物種的形象已經(jīng)成為中國女排主場——北侖的吉祥物，以致于婦孺皆知)。但對于它的具體生存狀況，我們則一無所知。依據(jù)課改的相關(guān)精神，我們開展了整合生物課程資源的案例研究。

1 研究對象——鎮(zhèn)海棘螈

1．1形成課程資源問題串

鎮(zhèn)海棘螈是一種怎樣的動物?它瀕危的原因是什么?現(xiàn)存種群的數(shù)量如何?生存環(huán)境如何?保護與宣傳狀況如何?目前科研的方向和成果如何?九峰山風(fēng)景區(qū)如火如荼的旅游業(yè)開發(fā)會不會對這一物種產(chǎn)生負面的影響?在新課程改革中成長起來的當(dāng)代中學(xué)生能夠為鎮(zhèn)海棘螈做些什么?

1．2構(gòu)建特色課程資源庫

學(xué)習(xí)并運用文獻查閱和網(wǎng)絡(luò)查詢手段，構(gòu)建鎮(zhèn)海棘螈資源庫，體驗科學(xué)家的探究思路與方法，增強對我區(qū)獨特生物資源的認知度和探索欲。

鎮(zhèn)海棘螈的學(xué)科特征：屬兩棲綱，有尾目，蠑螈科，棘螈屬，是世界僅有的2種棘螈的一種，只分布在北侖區(qū)九峰山風(fēng)景區(qū)海拔100～200 m的丘陵地區(qū)。它主要在晚上出來，以蚯蚓、蝸牛、小型螺類、蜈蚣等為食，每年11月下旬至第二年的4月份為冬眠期。它4月份產(chǎn)卵，色乳黃，小棘螈必須在水中生活58～88 d，至四肢發(fā)達，鰭鰓蛻變，皮膚粗糙后上岸，從此永遠不再入水。

科學(xué)研究史：1932年，張孟聞首次在鎮(zhèn)海城灣(現(xiàn)北侖城灣)發(fā)現(xiàn)，制成模式標(biāo)本(日本侵華時遺失)；46年后，浙江自然博物館蔡春抹在北侖九峰山景區(qū)重新發(fā)現(xiàn)，后被定為國家二級重點保護動物。經(jīng)中科院成都所所員的長期觀測，發(fā)現(xiàn)目前的鎮(zhèn)海棘螈繁殖群體僅存350尾左右，其種群數(shù)量比大熊貓(目前1 200只)、新疆北鯢(目前3 000尾)等極度瀕危物種還少。

鎮(zhèn)海棘螈的保護：為拯救這一瀕危物種，中科院將“鎮(zhèn)海棘螈繁殖行為學(xué)研究”列入“九32\"重大項目，并開展了對該螈的生存現(xiàn)狀和具體保護策略的研究。中央電視臺“走進科學(xué)”欄目于2003年拍攝了專題節(jié)目。浙江省確定了此處為鎮(zhèn)海棘螈保護區(qū)。景區(qū)建造了鎮(zhèn)海棘螈科普館。2005年，北侖作為“中國女排主場”，成功舉辦了多次國際性比賽，中央美院設(shè)計的吉祥物“圓圓”成了大家的最愛。吉祥物的原型就是鎮(zhèn)海棘螈。“圓圓”擁有活潑的造型和孩童般的可愛，令世人稱嘆。

1．3模擬科學(xué)問題答辯會

準(zhǔn)備：各研究性學(xué)習(xí)小組，主要圍繞以下3個問題，采用文獻查閱、網(wǎng)絡(luò)查詢、調(diào)查訪談等方法，參與討論與答辯。

問題1：科學(xué)家是怎樣確定探究課題的(焦點問題：鎮(zhèn)海棘螈瀕危原因的探尋)?討論結(jié)果：20世紀80年代，蔡春抹、費梁等對鎮(zhèn)海棘螈的現(xiàn)存數(shù)量、生態(tài)習(xí)性、生存狀況進行了初始研究。研究顯然側(cè)重于這樣一個假設(shè)：鎮(zhèn)海棘螈的瀕臨滅絕與其棲息地受到人類的破壞密切相關(guān)。研究的開展，使當(dāng)?shù)卣_始關(guān)注鎮(zhèn)海棘螈棲息地的保護工作。但鑒于當(dāng)時的實驗條件及重視程度，研究者缺乏對鎮(zhèn)海棘螈的個體發(fā)育，特別是對生活史中各階段致危因素的了解和實驗研究，使保護受到極大制約。20世紀90年代，謝鋒、費梁等將研究重點適時轉(zhuǎn)移到了鎮(zhèn)海棘螈繁殖行為，特別是個體發(fā)育機制的闡明與實驗研究上。他們推斷：由于本物種成體完全陸棲，陸上產(chǎn)卵，幼體則在水中發(fā)育。因此在其棲息地得到保護的基礎(chǔ)上，受精卵孵化率、幼體存活率可能是制約本物種種群數(shù)量增長的主要原因。由此開展了相關(guān)的研究。

問題2：科學(xué)家采用了哪些研究方法?討論結(jié)果：采用實驗室模擬與野外實地研究相結(jié)合。其次在嚴格控制變量的基礎(chǔ)上，進行了產(chǎn)卵位點對繁殖成功率影響的實驗與評價，對比了自然條件與室內(nèi)模擬條件下的孵化率。

問題3：科學(xué)家的結(jié)論是什么?討論結(jié)果：實驗表明鎮(zhèn)海棘螈受精卵的孵化率相當(dāng)高，因此孵化率不是瀕危原因；發(fā)現(xiàn)鎮(zhèn)海棘螈對產(chǎn)卵場所與位點有嚴格的選擇性，并顯著影響了孵化幼體的下水率，直接導(dǎo)致繁殖成功率低。因此，如何有效保護繁殖場所和提高孵化幼體的下水率，是未來保護的關(guān)鍵措施。此外，將實驗室繁殖獲得的實驗種群，放養(yǎng)到野生環(huán)境中，以擴大種群的數(shù)量，這一物種保護思路值得關(guān)注。

2 自主設(shè)計小課題，親歷探究過程

設(shè)計探究一：走進鎮(zhèn)海棘螈保護區(qū)。目的：深入鎮(zhèn)海棘螈保護區(qū)，考察其生存的環(huán)境，特別是調(diào)查近幾十年來鎮(zhèn)海棘螈棲息地的演變情況；獲取鎮(zhèn)海棘螈棲息地的相關(guān)生態(tài)學(xué)資料。

親歷成果：2005年，學(xué)校與旅游區(qū)簽訂了合作協(xié)議，使九峰山景區(qū)成為課程資源探究實踐基地。研究小組3次進入棘螈保護區(qū)，觀察棲息地，拍攝了相關(guān)的照片、錄像；重訪張孟聞教授發(fā)現(xiàn)鎮(zhèn)海棘螈的初始地，發(fā)現(xiàn)此處生境已經(jīng)完全改變，成為了一片次生林，不再適合棘螈生存繁衍；發(fā)現(xiàn)九峰山景區(qū)的旅游路線設(shè)計與棘螈保護區(qū)相沖突，提出了重新設(shè)計旅游路線的建議；用生態(tài)學(xué)知識獲取并分析了鎮(zhèn)海棘螈的生境信息(如幼體生活點的植被狀況等)。

設(shè)計探究二：嘗試人工養(yǎng)殖鎮(zhèn)海棘螈。目的：觀察鎮(zhèn)海棘螈生活史，探究鎮(zhèn)海棘螈瀕危的原因。

親歷成果：研究小組在旅游區(qū)導(dǎo)游的指導(dǎo)下，于4月份在瑞巖寺的一個小潭邊找到了一個棘螈卵團(含62粒卵)。并嘗試進行了2個月的人工飼養(yǎng)與觀察，記錄了鎮(zhèn)海棘螈從孵化、幼體飼喂到送回野生環(huán)境的全過程。研究小組的同學(xué)們親身呵護著小棘螈的成長，與這一小動物建立了深厚的感情，他們還成了九峰景區(qū)的志愿者，并參與了保護區(qū)的一系列有益活動。

設(shè)計探究三：依據(jù)單因子變量的實驗控制思想，嘗試重復(fù)科學(xué)家的相關(guān)實驗。在孵化與個體發(fā)育階段，依據(jù)謝峰等科學(xué)家的相關(guān)論文，研究性學(xué)習(xí)小組設(shè)計了如下實驗(條件：室溫、pH值近中性的水、每組8顆)(表1)。

這表明，盡管棘螈卵產(chǎn)在陸地上，但在孵化過程中，必須要有濕潤的條件，野外要有雨水浸潤；在干旱條件下，孵化率將大大下降。不同水位對卵的孵化無顯著影響。研究性學(xué)習(xí)小組發(fā)明了一種新的“助產(chǎn)”方法：在胚胎發(fā)育后期，用手把卵膜擠破，可使幼螈孵化率提高。擠破卵膜起到了雨水浸潤卵膜的類似作用。

根據(jù)謝峰、費梁等科學(xué)家的研究，認為產(chǎn)卵位點不同，導(dǎo)致鎮(zhèn)海棘螈下水率較大差別，且對其繁殖成功率產(chǎn)生重大影響。但由于實驗小組不忍心看到那些棘螈幼體，因找不到水源而死去，因此，本實驗沒有完成。但我想學(xué)生一定是認同了科學(xué)家的實驗結(jié)論，所以也沒有強求。

親歷成果：通過對鎮(zhèn)海棘螈胚后發(fā)育的觀察，發(fā)現(xiàn)鎮(zhèn)海棘螈的幼體發(fā)育時間在60 d左右，其中在10 d至40 d期間體長變化最大，在48 d以后體長增長率下降以至于停滯(表2)。此時，為其變態(tài)時期，死亡率也大大升高。因此，我們認為，提高此時幼螈的存活率是提高本物種數(shù)量增長關(guān)鍵期。至此，研究性學(xué)習(xí)小組將實驗室成活的33條棘螈放歸野外。

3 討論與反思

通過文獻研究、問題討論、實地考察、親歷繁殖、參與保護等探究實踐活動，我們認識到鎮(zhèn)海棘螈瀕危的原因與該螈的繁殖特性及其對所在環(huán)境的高度依賴性有關(guān)。因此，我們建議保護區(qū)應(yīng)擴大繁殖生境區(qū)(如新建繁殖水塘濕地環(huán)境)，保護現(xiàn)存植被、限制使用農(nóng)藥；同時，我們認為，通過人工繁殖和飼養(yǎng)后放回大自然的辦法，可以有效增加鎮(zhèn)海棘螈的種群數(shù)量，但這一做法必須長久實施，否則這一物種可能會在我們這一代滅絕。

通過這一活動，我們欣喜地看到，當(dāng)師生們置身于充滿好奇、問題、期望、興趣和智慧的探究情境后，當(dāng)我們向這一方向小心翼翼的邁了一小步后，探究性學(xué)習(xí)使師生們更加地?zé)釔凵锟茖W(xué)、熱愛自然和生活，更加地?zé)釔奂亦l(xiāng)，更加地?zé)釔厶骄浚瑢W(xué)習(xí)充滿了活力。

我們的反思：當(dāng)前，高中生的學(xué)科壓力仍然很重，而新課程的理念還遠未深入人心，此時，如何有效提升師生觀念，切實實踐課程改革，值得思考；在課程開發(fā)與活動探究中，選擇什么樣的課題，才能有利于學(xué)生主動參與、探究發(fā)現(xiàn)、交流合作，值得研究。此外，教師如何進行適時、有效的指導(dǎo)，如何將課外探究與課堂教學(xué)相結(jié)合，從而構(gòu)建新型活力課堂等，尚需我們進一步的探索與研究。