“土壤中小動物類群豐富度的研究”的教學設計

王陽

摘要：本探究活動采用小組合作一部分探究的教學模式，讓學生通過小組合作，體驗科學探究的一般過程，掌握在野外進行調查的基本方法，培養學生進行小組合作的能力，豎立群落與環境之間相互聯系的觀點。

關鍵詞：土壤動物豐富度;科學探究;教學設計

一、教學目標

1.知識目標：學會使用合適的方法統計土壤中動物的豐富度。

2.能力目標：利用探究實驗的一般步驟制訂出可行的、完善的探究實驗方案;在小組中能發揮自己的特長和作用。

3.情感態度與價值觀目標：學會與他人合作，在小組內能協調好相互關系;養成愛護和保護土壤的環保意識;形成群落與環境之間相互聯系的觀念。

二、教學重點和難點

根據情境提出適合探究的問題;通過小組合作嘗試設計科學的、可實施的實驗方案;根據調查結果，得出合理的結論。

三、教學模式

小組合作一部分探究的教學模式。

四、教學過程

1.創設情境，提出問題

教師首先出示2011年3月日本大地震導致海嘯和核泄漏的相關圖片，然后給出一則來源于《新京報》的新聞：日本禁止在被污染的土壤上種水稻，農林水產大臣承諾補償。教師設問：土壤是無數生物生活的大本營，當土壤被污染后，在其中生活的生物數量和種類有沒有變化呢？依據我們所學的知識，你能提出什么問題呢？

小組成員經過充分討論和探究，對本小組成員提出的問題從可行性、是否有價值等幾個方面進行充分的論證。在此過程中，小組內可能會出現爭論。討論后，各小組明確本組將探究的問題，并附上簡略論證。

2.小組討論，作出假設

各小組根據已有的知識和經驗，對問題作出初步的假設性回答。

3.設計實驗，制訂計劃

（1）根據討論，完成實驗設計的方案。①本實驗的自變量是什么？②本實驗的因變量是什么？觀察的指標是什么？③設計怎樣的表格才能記錄觀察到的數據？④本實驗中實驗誤差的來源有哪些？怎樣消除這些誤差？⑤需要準備哪些器材和用具？

（2）以某一組的實驗設計方案為例進行點評，改進和完善實驗設計方案。

提出問題：污染程度不同的土壤中動物的物種豐富度相同嗎？

作出假設：不同地塊土壤中的動物類群豐富度是不相同的，受到污染的土壤中動物的豐富度應小于未受污染的土壤中動物的豐富度。

材料用具：自制取樣器、鏟子、塑料袋、誘蟲器（裝有酒精的試管、漏斗、底鋪金屬網的漏底花盆、燈）或吸蟲器、標簽、瓷盤、解剖針、放大鏡、包著紗布或棉花的鑷子、試管、70%酒精、顯微鏡、實體鏡、載玻片和蓋玻片、編制好的當地土壤動物分類檢索表。

4.小組合作，實施計劃

教師給出必要的資料，并適時拋出問題，啟發學生思考。

（1）準備。本步驟可指導各小組在實驗前一天做好準備。取樣時須注意安全，在植物生長密集的地方，要先用木棍試探，以免毒蛇傷人，然后清理表面植物。在選取取樣地點時，要遠離陡坡和深水區，對于確定的取樣地點，要注意觀察和記錄周圍的環境狀況。

（2）取樣。各小組在樣方內隨機選擇地點，將表土上的落葉輕輕撥開，用手來回旋轉罐子，將罐子按入土中，直至罐底壓到與地表幾乎齊平，再用花鏟將罐內的土連同罐子一起挖出，將罐子中的土壤倒入塑料袋中。

此時可讓學生思考：我們取樣的土壤來自土壤的上層還是下層？（上層。）為什么？（大多數土壤動物都只能利用枯枝落葉層中的孔隙和土壤顆粒間的間隙作為自己的生存空間，因此越是靠近土壤表層，動物的種類就越豐富。）怎樣才能做到隨機取樣？（可參考五點取樣的方法進行取樣。）

（3）采集動物。方法1：簡易采集法。將取到的土壤樣品放在瓷盆內（要注意防止小動物逃走），用解剖針撥找小動物，同時用放大鏡觀察，發現體型較大的動物，可用包著紗布的鑷子取出來，體型較小的則可以用吸蟲器采集。采集到的小動物放入體積分數為70%的酒精溶液中。方法2：誘蟲器采集法。在去底花盆中放一個金屬網，將土壤樣品放置在金屬網上，為了使空氣流通，土壤與花盆壁之間要留一定的空隙。然后，將花盆放置在誘蟲器上，打開電燈，進行采集。

此時可讓學生思考：本實驗為什么不宜用樣方法或標志重捕法進行調查？（由于許多土壤動物有較強的活動能力，而且身體微小。）

（4）觀察和分類。指導學生根據教師事先編制好的當地常見土壤動物分類檢索表對動物進行分類。對于一些特別微小的動物，可借助顯微鏡、放大鏡進行觀察。

（5）統計和分析

利用記名計算法進行統計，將各組記錄的數據進行匯總，記錄到設計好的表格中。

5.數據處理，推出結論

學校草坪土壤中動物種類相當豐富，但只有少數動物的個體數量較多，成為優勢種，以節肢動物較多;化工廠周圍草坪土壤中動物類群數和個體數明顯減少。可提示學生思考，為了讓數據更加形象和直觀，能否將表格中的數據以另外的方式處理？（如用圓餅圖、柱狀圖等。）此時可引導學生對實驗結果進行分析和比較，各小組之間的數據有無差異？對實驗結果有無影響？經過充分討論，學生可自行得出土壤的環境條件與土壤動物類群豐富度直接相關，受到污染的化工廠的土壤中的動物類群明顯減少的結論。

6.總結交流，拓展提升

實驗結束后，可要求各小組選出一名代表，對本小組在實驗過程中各成員的分工、任務完成情況和遇到的問題做匯報。匯報時，尤其要鼓勵組間質疑、答辯，引導學生關注和完善細節，學會反思，最后能圓滿解決實驗設計和實施過程中的疑問。

五、教學反思

本探究活動設計的特點是教師在指導學生進行探究活動時逐漸放手讓學生獨立完成，即逐漸撤去“支架”。學生根據教師設置的情境，經過充分的討論后提出本小組擬探究的問題，并根據已有的經驗作出假設。根據教師提供的信息和問題串，學生通過小組協作制定計劃。

“細雨濕衣看不見，閑花落地聽無聲”，學生通過親歷探究活動，在不知不覺間鞏固了知識、提升了能力、升華了情感。