生物園水生生態區的設計與教學應用

吳幸萍

(廣東省廣州市越秀區教師進修學校 廣州 510080)

根據生物學課程的教學要求，中學生物園一般由生態區、專類區、探究區和科普區等四大部分組成，生物園主要通過生態區來展示生態系統多樣性。結合中學校園實際，生態區設計類型一般有： 水生生態區、陰生生態區、沙生生態區。廣州大學附屬中學水生生態區于2016年建成，2017年開始開展水生生態區的教學探索活動。

本文就該校水生生態區的設計、建設和教學應用進行闡述。

1 水生生態區的改造背景及思路

綠地原有蕨類、裸子和被子植物共23科30種。其中木棉蒴果成熟時，種子隨棉絮飛散落入池水中；落葉大喬木鳳凰木的葉為二回偶數羽狀復葉，落葉時節小葉散落在水體中；均影響池水的凈潔度和觀賞性。還有白蘭、垂枝紅千層、尖葉杜英、美麗異木棉、高山榕、小葉榕等喬木，米仔蘭、毛葉杜鵑、灰莉、希茉莉、龍船花等灌木，水鬼蕉、朱蕉等草本植物。以上15種被子植物或未能在規劃中的生態區發揮較好的教學作用或與其他植物的種植搭配不協調，故將其移栽校園他處或清運，不再留園。羅漢松、小葉欖仁、秋楓、紅花羊蹄甲、洋紫荊、桂花、盆架樹、雞蛋花等喬木，含笑、散尾葵、金邊露兜樹等灌木，腎蕨、旅人蕉、春羽、臺灣草等草本植物，以上蕨類、裸子和被子植物共15種，它們將在園地的教學應用中發揮較好的作用并有較好的觀賞價值，予以保留。在此基礎上，以教育性和美觀性為原則，增加植物種類。

改造后的生態區有高等植物41科共75種，以沉水、浮水、挺水和岸邊植物以及水生動物作為群落的主體，輔以水體和土壤等無機環境的改造，構成集美化和教學于一體的園地。

2 水生生態區的規劃設計與改造建設

2.1 綠地的改造 原有的綠地高出路面，有一定的坡度，影響了園內外的觀賞效果，通過對其開挖清運，降低了土層高度，同時回填改良有機土以增加土壤的肥力。綠地還增建了園路，方便師生觀賞和學習考察。岸邊園石刻上朱熹“為有源頭活水來”的詩句，增強園地的人文教育氛圍，激發學生的學習熱情，堅定探求真理的信念。

保留散尾葵、旅人蕉等原有觀賞樹種，增加種植酒瓶椰子、銀海棗、大王椰子、大鶴望蘭、絲蘭和紅刺露兜樹等植物以體現亞熱帶地區特色，配置山茶、春花木、木槿、紫薇和茉莉花等花卉，以及波羅蜜、柚、檸檬、人心果和蘋婆等果樹，還有金邊虎尾蘭、假金絲馬尾、紫背竹芋、花葉艷山姜和彩虹鐵樹等觀葉植物，形成觀花、觀果和觀葉的自然景觀，園內物種豐富，利于開展生物學教學。

植物的種植設計如圖1所示。

2.2 水體的改造 原水池的水質凈化功能較差，改造時以過濾專業生物砂為主要凈化材料，安裝潛水泵增加水體含氧量以提高水體凈化效率。池中種植沉水和浮水植物，養殖魚類，豐富水生動植物種類以增強園區的觀賞性。沿水池邊的綠地挖土建環形水池，池內填塘泥，種植挺水植物。

2.3 露天實驗室的建設 露天實驗室實驗操作平臺用米白色瓷磚鋪飾，實驗臺下分隔設柜，裝不銹鋼門，設鎖，儲物柜內臨時放置生物實驗儀器(顯微鏡、解剖鏡、放大鏡、鑷子、燒杯、培養皿等)和書籍，地面用水泥加固，瓷磚鋪飾，建臺階方便學生學習探究。學生可以利用空閑時間以水池生態環境為研究對象，開展探究性學習活動。

露天實驗室設計如圖2所示。

2.4 科普設施的完善 宣傳櫥窗主要介紹生態學知識，推介最新生態學研究成果，展示學生作品，創設互動學習場所。標本柜放置葫蘆蘚、華南五針松的球果、紫薇等被子植物的果實、河蚌、青蛙發育順序等標本。植物標牌的內容涵蓋中文名、學名、科名、特征、習性和功能等，形式設計結合?；阵w現校園文化特色。

圖1 水生生態區植物種植平面圖

圖2 露天實驗室設計圖

3 水生生態區的教學應用

水生生態區蘊含了豐富的生物課程資源，根據教學需要教師可以組織豐富多樣的教學活動?，F舉幾例說明。

3.1 調查水生生態區的生物種類 水生生態區生物種類豐富，可以結合人教版七年級上冊“調查周邊環境中的生物”一節的教學要求，開展調查生態區的生物種類活動。首先，學習調查的方法： 在調查時要明確調查目的和調查對象，制訂合理的調查方案，注意調查范圍等；其次，明確調查活動的目的要求： 了解生態區的生物，記錄所看到的生物和它們的生活環境；嘗試對所看到的生物進行歸類，初步認識生物的多樣性以及生物與環境的關系；初步學會做調查記錄；最后，組織活動實施： 把所教班的學生分小組，確定組長人選；小組設計調查表和調查路線；每組學生沿著事先設計好的路線進行調查，將觀察到的各種植物、動物的名稱、數量以及生活環境的特點一一記錄在調查表中，教師在生態區作指導和答疑，及時幫助學生解決問題。

課堂上，各組代表把本組調查到的生物和采用的歸類方法向全班同學匯報，大家一起討論，教師總結歸類的方法和意義，為后階段的學習作鋪墊。教師要求學生課后將歸好類的生物的資料進行整理，以小組為單位完成一篇生態區生物的調查報告，教師選出質量較高的調查報告展示在生態區的宣傳櫥窗，讓學生相互學習。

3.2 對水生生態區的植物進行分類 水生生態區種植了蕨類植物2科共2種，裸子植物1科1種，被子植物37科共71種(其中單子葉植物16科44種，雙子葉植物21科27種)；還有水中生活的藻類、枯木上長的菌類、生于樹皮上的地衣、陰濕環境中生長的苔蘚等，園地植物種類涵蓋了植物各大類群。為了解植物的多樣性，可以利用水生生態區對植物進行分類。

例如，教師可結合人教版八年級上冊“嘗試對生物進行分類”一節的植物分類表解，利用水生生態區進行現場教學： 教師在生態區里選出植物分類表解中的6類代表植物，分別是三藥檳榔、檸檬、羅漢松、巢蕨、葫蘆蘚、絲藻，引導學生在生態區中找出以上幾種植物，對照植物分類表解，通過觀察特征，學習幾種代表植物的所屬類群和分類等級。教師在生態區指導教學時，可引導學生借助露天實驗臺儲物柜中的培養皿、鑷子和放大鏡等實驗儀器，采集絲藻和葫蘆蘚進行觀察，在放大鏡下可以看到絲藻是無根、無莖葉、無種子的藻類植物，葫蘆蘚有假根、有莖葉。如果在生態區不能采集到有孢蒴的葫蘆蘚，教師可引導學生觀察標本柜展示的具有孢蒴的葫蘆蘚標本。教師指導學生觀察巢蕨葉背面褐色的隆起——孢子囊群，通過觀察，總結葫蘆蘚和巢蕨都是無種子的植物。在觀察羅漢松、檸檬和三藥檳榔植株的基礎上，教師引導學生觀察標本柜中其他植物的種子和果實： 華南五針松的球果、紫薇的蒴果、洋紫荊的莢果和短穗魚尾葵的漿果，通過觀察歸納裸子植物的種子無果皮包被，被子植物的種子有果皮包被。

教師還可以利用水生生態區進一步指導學生學習植物分類的方法?？梢髮W生著重對其中一科的植物展開重點學習，如： 生態區種植了較多種類的棕櫚科植物，讓學生找出棕櫚科植物，按照中文名、學名和主要特征填寫表格，并對表格的內容進行學習、分析和比較。

這項學習任務涵蓋了豐富的學習內容，主要包括：

第一，掌握種是最基本的分類單位。比較生態區種植的5叢散尾葵，它們都具有“干平滑光潔，被白粉，莖叢生，葉羽狀全裂”等特點，6株大王椰子有“樹干挺直，中下部常膨大，灰褐色，光滑有環紋；羽狀復葉聚生干頂”等共性，說明種是最基本的分類單位，同種生物的親緣關系最為密切。

第二，分析植物的不同分類等級。生態區中6種棕櫚科植物形態結構有異同，通過觀察比較，歸納它們具有“木本，樹干不分枝，大型葉叢生于樹干頂部”等的共同特征，它們屬棕櫚科的植物；與龍舌蘭科的絲蘭、旅人蕉科的旅人蕉等植物比較，大王椰子與棕櫚科植物的共性比與其他科植物的共性多，說明同科的植物有較近的親緣關系；大王椰子與絲蘭、旅人蕉等植物也找到它們具有平行脈的共性，都是單子葉植物，它們比具有網狀脈的春花木、波羅蜜等雙子葉植物的親緣關系近；大王椰子和波羅蜜的種子都有果皮包被，屬被子植物，它們之間的親緣關系比裸子植物羅漢松近。

第三，學習雙名法，讀懂植物標牌。物種的學名由兩部分組成，第一部分是屬名，第二部分是種加詞，后面是命名者的姓名(可以省略)。雙名法的屬名和種加詞均為拉丁文斜體，命名者姓名部分為正體。6種棕櫚科植物的屬名不同，說明這幾種棕櫚科植物是不同屬類，通過比較植物標牌，可以了解不同生物之間的親緣關系。

3.3 觀察水生生態區田螺的生活習性和形態結構 結合人教版八年級上冊“軟體動物和節肢動物”一節的學習，開展觀察田螺的活動。學生可以在環形水池邊或挺水植物的莖葉上找到田螺，田螺具螺旋形貝殼，用腹足爬行和挖掘洞穴，用小樹枝觸碰田螺頭部，田螺的腹足收縮，身體藏入殼內，厴將貝殼蓋住以躲避敵害。學生還可以在標本柜觀察河蚌的外套膜。通過以上觀察，理解掌握軟體動物“柔軟的身體表面有外套膜，大多具有貝殼；運動器官是足”的主要特征。

3.4 考察水生生態區水生群落的分層現象 結合人教版高中生物學必修3“群落的結構”一節的學習，考察池塘中挺水植物、浮水植物和沉水植物的分層現象。其中，挺水植物有南美天胡荽、水竹芋、梭魚草、菖蒲、風車草、變葉蘆竹；浮水植物有睡蓮、水金英；沉水植物有黑藻。還可考察不同魚類的垂直分層現象： 鰱魚在水域的上層活動，草魚和錦鯉在中、下層，鯽魚在下層。在觀察分層現象的同時，教師引導學生思考總結： 群落的分層現象有利于生物群落在單位面積上能容納更多的生物種類和數量，根據不同魚類的食性、棲息水層以及魚類間的相互關系，把不同品種魚放在一個池塘中混養，能夠充分利用餌料和水域空間，提高魚的產量。

以上是利用水生生態區進行生物學教學的初步探索。生態區為學生親近自然提供條件，這必將極大激發學生學習生物學的熱情。通過一系列探究活動，培養學生觀察、思考和實踐能力，提高學生的生物學核心素養。