探究蝴蝶科技教育活動(dòng)的設(shè)計(jì)與實(shí)施

石進(jìn)德

(福建省廈門市集美區(qū)灌口中學(xué) 361023)

1 活動(dòng)背景

蝴蝶相關(guān)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)在許多國(guó)家被廣泛用于生物多樣性保護(hù)、土地利用規(guī)劃、教育科研及公眾環(huán)境教育等方面。廈門園博苑生態(tài)園蝴蝶館有近千只彩色蝴蝶，還設(shè)有一個(gè)蝴蝶的羽化室，學(xué)生可觀察到由卵→幼蟲→蛹→成蟲(蝴蝶)的整個(gè)過(guò)程，園中投放的蝴蝶主要是從云南采購(gòu)，平時(shí)采用往園內(nèi)植物上噴灑蜜水形式來(lái)喂養(yǎng)。欣賞蝴蝶在花叢中安靜地休憩或飛舞采蜜，這種自然生態(tài)的和諧動(dòng)人情景，是一種美的享受。最近，學(xué)生經(jīng)過(guò)調(diào)查發(fā)現(xiàn)廈門市蝴蝶數(shù)量有減少的趨勢(shì)。因此，設(shè)想通過(guò)探究廈門蝴蝶的活動(dòng)情況,從生態(tài)環(huán)境保護(hù)的角度出發(fā),探索研究蝴蝶保護(hù)、利用和管理的新形式[1]。

2 活動(dòng)目標(biāo)

活動(dòng)目標(biāo)： ①了解蝴蝶生活史、種類及對(duì)生態(tài)變化的響應(yīng)和作為生態(tài)環(huán)境指示生物的研究現(xiàn)狀、目的和意義；②在探究中了解蝴蝶的生活環(huán)境、分類，個(gè)體密度及多樣性指標(biāo)等；③培育蝴蝶、放飛蝴蝶，傳遞保護(hù)生態(tài)理念；④拓展延伸、尋找與蝴蝶相關(guān)的研究課題，并開展研究。

3 實(shí)施過(guò)程

3.1 初識(shí)蝴蝶 教師利用研究性學(xué)習(xí)時(shí)間，組織學(xué)生學(xué)習(xí)蝴蝶的形態(tài)、生活史、分類和種類識(shí)別；掌握蝴蝶種群、物種多樣性、物種的多度和豐富度等概念；了解指示生物的選擇條件；了解蝴蝶作為指示生物的研究現(xiàn)狀、目的和意義；學(xué)習(xí)蝴蝶的采集和調(diào)查方法、標(biāo)本制作等；啟發(fā)學(xué)生開展頭腦風(fēng)暴，擬定相應(yīng)的小課題研究規(guī)劃。

3.2 探究蝴蝶 帶領(lǐng)學(xué)生走出校門，根據(jù)“組間同質(zhì)、組內(nèi)異質(zhì)”原則組成活動(dòng)小組，監(jiān)測(cè)調(diào)查不同生境蝴蝶的種類和生存密度，進(jìn)一步了解種群數(shù)量、種類豐度和多樣性等指標(biāo)參數(shù)，了解蝴蝶的特征變化趨勢(shì)與環(huán)境變化的相關(guān)性,為了解蝴蝶物種組成和生存密度的變化提供依據(jù)，為探究蝴蝶作為生態(tài)環(huán)境指示生物研究提供參考。

3.2.1 生態(tài)監(jiān)測(cè) 具體方案如下：

(1) 確定監(jiān)測(cè)內(nèi)容 調(diào)查蝴蝶的寄主及主要蜜源植物種類，蝴蝶的取食部位，可觀測(cè)蝴蝶的數(shù)量、活動(dòng)動(dòng)態(tài)，蝴蝶生活的空間分布、生境狀況。

(2) 選擇監(jiān)測(cè)地點(diǎn) 廈門海滄天竺山、同安蝴蝶谷、十里藍(lán)山、廈門杏林園博苑昆蟲館、廈門市園林植物園、廈門五緣灣溫地公園和廈門市碧溪公園太空農(nóng)場(chǎng)。

(3) 監(jiān)測(cè)方法 采取7條監(jiān)測(cè)樣線，每條長(zhǎng)度1～2km，在每年的4月～11月，每個(gè)月監(jiān)測(cè)1次；在選定的監(jiān)測(cè)區(qū)域采用隨機(jī)監(jiān)測(cè)、定點(diǎn)監(jiān)測(cè)(每次10min)和用樣線監(jiān)測(cè)3種方法進(jìn)行監(jiān)測(cè)。一旦發(fā)現(xiàn)蝴蝶，立即利用手機(jī)或單反相機(jī)迅速拍照記錄，實(shí)時(shí)記錄蝴蝶的相關(guān)監(jiān)測(cè)信息和照片。

(4) 分組監(jiān)測(cè)記錄 每組3～4位學(xué)生，由教師和家長(zhǎng)共同帶隊(duì)，每組固定路線、以正常的行進(jìn)速度，遠(yuǎn)觀蝴蝶，每次監(jiān)測(cè)時(shí)間1h、觀測(cè)記錄前方5m范圍內(nèi)的蝴蝶種類和數(shù)量，盡可能進(jìn)行拍照，初步認(rèn)為新的物種才可捕捉存檔，以便鑒定參考。將所發(fā)現(xiàn)蝴蝶的相關(guān)監(jiān)測(cè)信息及照片及時(shí)存檔和分類整理，完成監(jiān)測(cè)記錄和統(tǒng)計(jì)分析(表1、表2)。

3.2.2 控制實(shí)驗(yàn) 具體如下：

(1) 育蝶實(shí)驗(yàn)——體驗(yàn)蝴蝶的生命歷程 觀察幼蟲是如何變態(tài)發(fā)育成美麗的蝴蝶。通過(guò)采集不同種類的蝴蝶卵，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)和繁殖，觀察記錄蝴蝶由卵→幼蟲→蛹→成蟲的變態(tài)發(fā)育過(guò)程，了解其生活史，在這個(gè)活動(dòng)中促進(jìn)學(xué)生體驗(yàn)生命歷程、關(guān)愛生命和踐行生命觀念。

表1 蝴蝶監(jiān)測(cè)記錄表

表2 蝴蝶監(jiān)測(cè)情況統(tǒng)計(jì)表 時(shí)間： 年 月 日

(2) 護(hù)蝶實(shí)驗(yàn)——提供保護(hù)的理論支撐 探究理化性質(zhì)的改變對(duì)蝴蝶發(fā)育的影響，主要有以下幾個(gè)： ①護(hù)蝶實(shí)驗(yàn)一： 探究不同理化性質(zhì)對(duì)蝶卵的孵化率影響，提高蝶卵的孵化率(表3、4);②護(hù)蝶實(shí)驗(yàn)二： 探究幼蟲蛻皮影響因素，早日成蛹;③護(hù)蝶實(shí)驗(yàn)三： 探測(cè)不同種類的殺蟲劑、不同種類的重金屬對(duì)幼蟲生長(zhǎng)發(fā)育的影響(表3、4);④護(hù)蝶實(shí)驗(yàn)四： 探究不同土壤pH、土壤水分、土壤質(zhì)地和土壤結(jié)構(gòu)等環(huán)境因子對(duì)同種(不同種)蝴蝶蛹的影響(表5)；⑤護(hù)蝶實(shí)驗(yàn)五： 模擬生境變化，探究不同理化性質(zhì)的改變對(duì)蝴蝶的脅迫效應(yīng)(主要探究半致死效應(yīng)、存活率、運(yùn)動(dòng)機(jī)能和應(yīng)激性等為指標(biāo))。例如，探究不同溫度對(duì)不同蝴蝶的影響(表6)，生態(tài)系統(tǒng)環(huán)境條件改變對(duì)蝴蝶可能造成的生理脅迫性，進(jìn)行生態(tài)評(píng)價(jià)；⑥護(hù)蝶實(shí)驗(yàn)六： 以廈門園博苑生態(tài)園蝴蝶館為基地，探究蝴蝶死亡成因，提高異地遷養(yǎng)的適應(yīng)性。

表3 不同種類的殺蟲劑對(duì)蝶卵孵化率及幼蟲生長(zhǎng)發(fā)育的影響

表4 不同種類的重金屬對(duì)蝶卵孵化率及幼蟲生長(zhǎng)發(fā)育的影響

表5 環(huán)境因子對(duì)不同種類蝴蝶蛹生長(zhǎng)發(fā)育的影響

表6不同溫度(℃)對(duì)不同種類蝴蝶生長(zhǎng)發(fā)育的影響(對(duì)溫度耐性的研究)

溫度蝴蝶種類 5012141618202224青鳳蝶大鳳蝶菜粉蝶金斑蝶紫斑蝶亮灰蝶其他

3.3 數(shù)據(jù)整理及宣傳教育 具體如下：

3.3.1 編蝴蝶錄、留蝴蝶史 收集整理廈門常見蝴蝶標(biāo)本，編錄廈門常見蝴蝶生活史、廈門蝴蝶種類名錄。

3.3.2 蝴蝶繪本、引蝶入冊(cè) 以廈門常見蝴蝶為藍(lán)本，進(jìn)行繪畫創(chuàng)作，形成蝴蝶繪本手冊(cè)，內(nèi)容含學(xué)名、中文名、生活史和成蟲，通過(guò)繪本讓參觀者認(rèn)識(shí)并能保護(hù)它。

3.3.3 建言獻(xiàn)策、保護(hù)蝴蝶 根據(jù)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)和研究的成果，提出合理的保護(hù)生態(tài)和環(huán)境的建議，從而為保護(hù)蝴蝶與監(jiān)測(cè)建言獻(xiàn)策。

3.3.4 培育幼蟲、放飛蝴蝶 以實(shí)驗(yàn)室、廈門園博苑生態(tài)園蝴蝶館和廈門碧溪公園太空農(nóng)場(chǎng)為實(shí)踐活動(dòng)基地，培育蝴蝶幼蟲、放飛蝴蝶，嘗試構(gòu)建小型蝴蝶園。

3.3.5 保護(hù)環(huán)境、引蝶回歸 將蝴蝶的生活史、生態(tài)環(huán)境、活動(dòng)的過(guò)程、蝴蝶的種類、蝴蝶的優(yōu)美姿態(tài)制成PPT和微視頻和動(dòng)畫在學(xué)校或社區(qū)里進(jìn)行宣傳，引蝶歸來(lái)。

(基金項(xiàng)目：2017年福建省中青年教師教育科研項(xiàng)目基礎(chǔ)教育研究專項(xiàng)課題“基于核心素養(yǎng)培養(yǎng)的高中生物STEM教育實(shí)證研究”，No.JZ170399)