“用樣方法調查草地中某種雙子葉植物的種群密度”的課堂模擬實驗

鄧淑媚

【摘要】“用樣方法調查草地中某種雙子葉植物的種群密度”是一項高中生物戶外探究實驗。在廣東梅縣東山中學現有的教學條件下，考慮到安全等諸多限制因素，該項實驗難以開展。而學生如果沒有親歷該探究實驗，容易對該部分內容印象不深，理解不透，掌握不牢，難以達到教學目標。為解決這一矛盾，本人指導學生改進該探究實驗，用學生的課桌桌面模擬草地，將實踐場地從室外移向室內，利用鐵線圈自制若干個4cm×4cm的樣方，用10種易購得、易于分辨的豆子模擬草地中的10種植物，以其中1種豆子代表被調查種群密度的某種雙子葉植物。學生在一節課40分鐘內就能在自己的桌面上利用少量的材料工具完成全部操作，最終成功實現了戶外實踐的課堂模擬實驗。

【關鍵詞】樣方法;課堂模擬

一、研究背景

“用樣方法調查草地中某種雙子葉植物的種群密度”是人民教育出版社高中生物必修三第四章第一節《種群的特征》的探究內容。該內容要求教師帶領高中生們，準備和攜帶卷尺、尼龍繩、木楔、簽字筆、筆記本和植物分類圖鑒等材料用具，到戶外作業。在廣東梅縣東山中學現有的教學條件下，考慮到操作條件、安全隱患、課務安排等諸多限制因素，師生們能夠真正走到戶外實踐操作的可能性不大。而如果只是教師在課堂上講解、演示，學生通過做習題來鞏固知識點，教學效果就非常有限，學生沒有親歷動腦動手參與的探究過程，沒有通過具體的活動將理論聯系實際，沒有建立起科學探究思維，容易對該部分內容印象不深，理解不透，掌握不牢，難以達到教學目標，實為一種遺憾。

為解決這一矛盾，本人指導學生改進該探究實驗，最終成功實現了戶外實踐的課堂模擬操作。

二、研究方法

估算種群密度最常用的科學方法之一——樣方法。

三、科學原理

1.調查種群密度時，如果調查的種群分布范圍較小、個體較大，可以逐個計數。當逐個計數非常困難時，需要采取估算的方法。科學估算種群密度的方法有兩個：樣方法和標志重捕法。若調查的對象是植物，或活動范圍小、活動能力弱的動物，則采用最常用的估算方法之一——樣方法。

2.樣方：從研究對象的總體中，抽取出來的部分個體的集合。

3.樣方法：在被調查種群的分布范圍內，隨機選取若干個樣方，通過計數每個樣方內的個體數，求得每個樣方的種群密度，以所有樣方種群密度的平均值作為該種群的種群密度估計值。

4.隨機取樣：在抽樣時，總體中每一個個體被抽選的機會均等，且任何一個個體被選與其它個體間無任何牽連，具有隨機性和獨立性。隨機取樣不允許摻入任何主觀因素，否則難以避免調查人員想獲得調查屬性的心理作用，使調查結果有偏差。

四、改進的基本思路

1.把戶外作業搬進室內課堂，消除安全隱患;

2.用容易獲取的簡單的實驗材料用具替代難以獲取的復雜的材料用具;

3.一節課40分鐘內完成全部探究學習過程及得到相關探究實驗結果。

五、改進點及其優勢

1.用學生課桌的桌面模擬草地，不踐踏和破壞草地;

2.將實踐場地從室外移向室內，消除了集體戶外活動的安全隱患;

3.不需準備和攜帶卷尺、尼龍繩、木楔和植物分類圖鑒等，減少了工作量;

4.所需的材料用具數量少、易獲得（僅需課桌、尺子、10種豆子、鐵線圈、簽字筆和筆記本），操作簡單，實驗結果易得，一節課40分鐘內可以完成全部探究學習過程及得到相關探究實驗結果;

5.用10種易購得、易于分辨的豆子模擬草地中的10種植物，以其中1種豆子代表被調查種群密度的某種雙子葉植物，實驗成本較低;

6.將混合的10種豆子隨機撒在桌面上，模擬植物在草地中的自然生長狀態;

7.樣方是學生自制的若干個4cm×4cm鐵線圈，可多次重復利用，安全環保;

8.利用桌面模擬多種地形，采用“五點取樣法”或“等距取樣法”隨機取樣，統計樣方內該種豆子的數量，計算每個樣方的種群密度，以所有樣方種群密度的平均值作為該種群的種群密度估計值。學生在自己的桌面上就能完成使用樣方法估計草地中某種雙子葉植物的種群密度的模擬實驗;

9.每4位同學一組，每位組員都可自己來撒組里的同一堆豆子，將得到的數據與同組其他成員的對比，就發現的問題進行分析討論，有助于學生正確使用樣方法調查種群密度。

六、實際操作情況

實驗成本較低，豆子被使用后可以作其它用途，不浪費;鐵線圈可以多次重復利用。同學們參與的積極性很高，按照樣方法的要求進行操作，對所取得的數據分組進行了愉快而熱烈的分享、對比、分析和討論，寓學于樂，知識目標和能力目標已經達到，情感態度和價值觀也得到了升華。

實踐證明，“用樣方法調查草地中某種雙子葉植物的種群密度”的課堂模擬實驗具有可操作性、趣味性、實用性和有效性，所得到的調查數據科學合理，學生易于理解、掌握和應用。如圖一、圖二所示。

七、進一步完善的設想

鼓勵學生充分發揮主觀能動性，發現更多安全無毒、堅固耐用、低碳環保的替代材料和用具，甚至可以使用電腦軟件制作虛擬草地、樣方和多種植物，發散思維，創意無限，集思廣益。

【參考文獻】

[1] 劉本舉.基于模擬調查的“調查種群密度的方法”一節的教學[J].生物學通報，2015，50（01）：28-30.