初中生物學(xué)綜合實(shí)踐活動(dòng)探索*

劉 思 楊莉娜 黎錦通

（深圳市龍崗區(qū)園山實(shí)驗(yàn)學(xué)校 廣東深圳 518115）

《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017 年版）》提出了包括“科學(xué)探究”的四大核心素養(yǎng)為課程的宗旨，同時(shí)“科學(xué)探究”也是《義務(wù)教育生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2011 年版）》中的重要主題之一，這些舉措提高了對(duì)科學(xué)探究素養(yǎng)的重視，推動(dòng)著義務(wù)教育生物學(xué)課程的改革。科學(xué)探究對(duì)于學(xué)生掌握科學(xué)概念、參與科學(xué)實(shí)踐、理解科學(xué)本質(zhì)、成為獨(dú)立的思考者和學(xué)習(xí)者都有重要作用[1]。綜合實(shí)踐活動(dòng)是以學(xué)生的興趣和認(rèn)知水平為基礎(chǔ)，在教師的指導(dǎo)下，有目的、有組織地開(kāi)展具有自主性、開(kāi)放性和體驗(yàn)性的實(shí)踐活動(dòng)。因此，綜合實(shí)踐活動(dòng)契合課程標(biāo)準(zhǔn)指導(dǎo)思想，在拓展學(xué)科內(nèi)容、提升學(xué)科能力之余，著重提升科學(xué)探究素養(yǎng)，同時(shí)能一定程度上解決目前學(xué)科活動(dòng)老舊、單一的問(wèn)題，并提供可行的措施和案例。

橫崗街道地處深圳東部，屬于亞熱帶季風(fēng)氣候，天氣較干燥，氣候溫和，年平均氣溫22.4℃，適宜暖水性藻類(lèi)（例如，硅藻、藍(lán)藻等）的生長(zhǎng)和繁殖。藻類(lèi)是低等的水生植物，是水體污染的指示植物，其生長(zhǎng)狀況能反映水體生態(tài)的污染程度。在個(gè)別社區(qū)中，由于水流較慢、生態(tài)系統(tǒng)較簡(jiǎn)單、污水傾倒等原因?qū)е略孱?lèi)瘋長(zhǎng)，但水體藻類(lèi)的生長(zhǎng)狀況、數(shù)量等問(wèn)題并沒(méi)有得到社區(qū)管理員的重視。同時(shí)，學(xué)生在校園的水池中也發(fā)現(xiàn)了類(lèi)似的情況。針對(duì)此現(xiàn)狀，學(xué)生提出問(wèn)題：小區(qū)和校園內(nèi)水體藻類(lèi)的種類(lèi)有哪些？早、中、晚的藻類(lèi)比例如何變化？說(shuō)明水質(zhì)如何？什么原因?qū)е滤w產(chǎn)生這種現(xiàn)象？如何治理和調(diào)整水質(zhì)？為了解決這些問(wèn)題，在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生進(jìn)行綜合實(shí)踐活動(dòng)“探究橫崗街道不同時(shí)間段水體藻類(lèi)多樣性變化”的探索，在周邊環(huán)境觀察、采樣鑒定、定時(shí)監(jiān)測(cè)、繪制藻類(lèi)變化圖后，揭示水體藻類(lèi)的種類(lèi)及比例變化情況，并推測(cè)水質(zhì)情況，嘗試為深圳地區(qū)的社區(qū)水質(zhì)治理提供可行建議。

1 過(guò)程與方法

本實(shí)驗(yàn)在11 月初進(jìn)行，選擇早（7∶00）、中（12∶00）、晚（18∶00）3 個(gè)時(shí)間點(diǎn)，學(xué)生分別在橫崗信義御城小區(qū)水池和園山實(shí)驗(yàn)學(xué)校水池0.3～0.5 m水深處采樣。對(duì)于透明度很小的區(qū)域，在下層多取一個(gè)樣本，并與表層樣混合制成混合樣。采樣時(shí)，將采水器扔進(jìn)水中，灌滿(mǎn)水后取出，用所取水樣沖洗采樣瓶2～3 次，蓋好瓶塞。對(duì)于比較淺的池塘，直接利用滴管進(jìn)行吸取，多次取樣。采集后，立即送回實(shí)驗(yàn)室，置于4℃冰箱保存，抑制生物活性，降低生物化學(xué)作用，并在當(dāng)天完成鏡檢。

浮游藻類(lèi)種類(lèi)的鑒定主要參照《中國(guó)淡水藻志》《中國(guó)淡水藻類(lèi)：系統(tǒng)、分類(lèi)及生態(tài)》《植物學(xué)》。鏡檢前，學(xué)生通過(guò)網(wǎng)絡(luò)和書(shū)籍對(duì)藻類(lèi)的分類(lèi)、觀察和鑒定進(jìn)行學(xué)習(xí)，利用藻類(lèi)一般鑒定過(guò)程進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。浮游藻類(lèi)定性分析時(shí)，將樣品制成臨時(shí)裝片，利用高倍光學(xué)顯微鏡（10×40 倍）進(jìn)行浮游藻類(lèi)的類(lèi)別鑒定，鑒定到屬。

利用玻片和滴管將1 個(gè)樣品制成3 個(gè)臨時(shí)裝片，每個(gè)裝片在顯微鏡下（10×10 倍）選擇10 個(gè)不重復(fù)的視野，統(tǒng)計(jì)每個(gè)樣品中的藻類(lèi)數(shù)量，利用Excel 計(jì)算相應(yīng)的比例。實(shí)驗(yàn)持續(xù)1 周，學(xué)生3 人一組，每天在相同時(shí)間分別取樣，最終3 個(gè)時(shí)間段分別取平均值，繪制成水體藻類(lèi)時(shí)空變化圖。

用pH 試紙測(cè)定水體的酸堿度，分析水體生物生長(zhǎng)狀況及水體污染情況。

2 結(jié)果

2.1 浮游藻類(lèi)的種類(lèi)組成 橫崗信義御城小區(qū)水池的藻類(lèi)種類(lèi)較豐富，主要包括了3 個(gè)門(mén)，8 個(gè)屬（圖2），其中藍(lán)藻門(mén)束絲藻屬（Aphanizomenon）數(shù)量最多，是該水體的優(yōu)勢(shì)種。園山實(shí)驗(yàn)學(xué)校的水體藻類(lèi)種類(lèi)較少，只觀察到束絲藻屬和柵藻屬（Scenedesmus）（圖3），其中束絲藻屬數(shù)量明顯多于柵藻屬，藻類(lèi)多樣性較差。

圖1 橫崗信義御城水池藻類(lèi)組成（16×40 倍）

圖2 園山實(shí)驗(yàn)學(xué)校水池藻類(lèi)組成（16×40 倍）

2.2 浮游藻類(lèi)的種類(lèi)時(shí)空變化 水體藻類(lèi)比例變化，如圖3、圖4 所示。據(jù)圖分析，隨著時(shí)間推移每個(gè)屬均有改變。信義御城水體中，藍(lán)藻門(mén)束絲藻屬比例一直高于其他各屬，比例隨時(shí)間逐漸降低；綠藻門(mén)中柵藻屬比例逐漸增加，水棉屬（Spirogyra）、團(tuán)藻屬（Volvox）、剛毛藻屬（Cladophora）變化不明顯；硅藻門(mén)中，各屬比例均較低，羽紋硅藻屬（Pinnularia）先降低后增加，舟形藻屬（Navicula）逐漸增加，直鏈藻屬（Melosira）略有增加后降低。園山實(shí)驗(yàn)學(xué)校水體中，柵藻屬的數(shù)量和比例一直明顯高于束絲藻屬，隨時(shí)間的推移束絲藻屬比例先升后降，柵藻屬先降后升，整體變化不明顯。

圖3 橫崗信義御城池塘藻類(lèi)的時(shí)空變化（平均值±標(biāo)準(zhǔn)差）

圖4 園山實(shí)驗(yàn)學(xué)校水池藻類(lèi)的時(shí)空變化（平均值±標(biāo)準(zhǔn)差）

2.3 水體酸堿度 信義御城和園山實(shí)驗(yàn)學(xué)校的水體pH 值約為6，均呈現(xiàn)弱酸性。弱酸性水質(zhì)易導(dǎo)致有機(jī)物分解速率減慢，物質(zhì)循環(huán)速度較慢，寄生蟲(chóng)大量發(fā)生，對(duì)魚(yú)類(lèi)危害性較大。

3 結(jié)論及建議

本活動(dòng)在11 月展開(kāi)，該段時(shí)間的天氣晴朗，溫度適宜（25℃左右），在此溫度下，橫崗信義御城的水體藻類(lèi)豐富度較高，數(shù)量也較多，其中，束絲藻屬為優(yōu)勢(shì)屬。而在園山實(shí)驗(yàn)學(xué)校中，藻類(lèi)豐富度較少，主要有2 種：束絲藻屬和柵藻屬。束絲藻屬是我國(guó)常見(jiàn)的水華藍(lán)藻種類(lèi)，而以束絲藻屬作為優(yōu)勢(shì)種的水體，爆發(fā)水華的可能性較高。學(xué)生在采樣時(shí)發(fā)現(xiàn)，橫崗信義御城小區(qū)的水質(zhì)相對(duì)較渾濁，藻類(lèi)數(shù)量過(guò)多，肉眼可見(jiàn)已有一定的水華現(xiàn)象。而部分的束絲藻屬含有毒性，其分泌物將極大程度危害水體生態(tài)和其他水生生物，因此，應(yīng)盡快進(jìn)行水質(zhì)調(diào)整。

學(xué)生針對(duì)觀察到的現(xiàn)象，結(jié)合藻類(lèi)的生活條件和水體pH 值，建議可適當(dāng)增加水生動(dòng)物（例如，鯉魚(yú)），潑灑適量小蘇打改善水體酸堿度（水體酸堿度最適為6.5～8.5），對(duì)水體生態(tài)的平衡有一定的約束作用。同時(shí)，可組織人員定期對(duì)水質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)和更新，例如，增加水體的流動(dòng)性，每隔一段時(shí)間進(jìn)行一次換水。園山實(shí)驗(yàn)學(xué)校的水體為半流動(dòng)水體，藻類(lèi)較少，可適當(dāng)加入水草和其他的植物，豐富該水池的生態(tài)，提高生態(tài)系統(tǒng)的自動(dòng)調(diào)節(jié)能力，從而維持基本的生態(tài)平衡。

實(shí)踐活動(dòng)結(jié)束后，學(xué)生的探索歷程并沒(méi)有結(jié)束。學(xué)生查找資料，整理成實(shí)驗(yàn)報(bào)告，并將治理水體污染、提高水質(zhì)的建議與小區(qū)工作人員和學(xué)校水池管理人員進(jìn)行溝通。由于小區(qū)的規(guī)劃和實(shí)際問(wèn)題，信義御城小區(qū)實(shí)行了水體更換，一定程度上改善了水體的污染。學(xué)生計(jì)劃在下學(xué)期，對(duì)2 處的水體進(jìn)行再次監(jiān)測(cè)，持續(xù)關(guān)注水體藻類(lèi)變化，并對(duì)水質(zhì)調(diào)整方案進(jìn)行修正，進(jìn)一步探索可行的方法。

4 總結(jié)

在本次綜合實(shí)踐活動(dòng)中，學(xué)生通過(guò)自主設(shè)計(jì)和實(shí)施實(shí)驗(yàn)，體驗(yàn)了科學(xué)探究的過(guò)程，學(xué)會(huì)了查閱文獻(xiàn)，合作探究，研究分析和撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)論文，感受了科學(xué)研究的不易，培養(yǎng)了學(xué)科關(guān)鍵能力，著重提升了科學(xué)探究素養(yǎng)。

綜合實(shí)踐活動(dòng)是開(kāi)放性、跨學(xué)科的綜合探究活動(dòng)，滿(mǎn)足了初中生對(duì)世界的好奇心和探索欲，激發(fā)研究的興趣。教師在進(jìn)行綜合實(shí)踐活動(dòng)時(shí)，應(yīng)選擇符合學(xué)生認(rèn)知特點(diǎn)和思維難度的活動(dòng)，適當(dāng)?shù)匾龑?dǎo)和評(píng)價(jià)學(xué)生的成果和不足。例如，在藻類(lèi)采樣過(guò)程，學(xué)生對(duì)藻類(lèi)的采樣方法不清楚，采樣存在困難，可利用教師提供的相關(guān)書(shū)籍和資料，提前學(xué)習(xí)，并仿照教師的示范方法多次進(jìn)行采集；在繪制藻類(lèi)時(shí)空變化圖時(shí)，學(xué)生對(duì)數(shù)據(jù)處理不熟練，還停留在單一的紙筆計(jì)算和統(tǒng)計(jì)上，教師應(yīng)提前進(jìn)行數(shù)據(jù)處理教學(xué)，幫助學(xué)生掌握一定數(shù)據(jù)處理原理和方法再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，有利于獲得更佳效果。因此，在教師的引導(dǎo)下，綜合實(shí)踐活動(dòng)有利于提升學(xué)生的科學(xué)探究素養(yǎng)，鍛煉探究能力，凝練科學(xué)精神，并使其在活動(dòng)中更加關(guān)注生活，學(xué)會(huì)解決生活中的問(wèn)題。