對標記重捕法模擬實驗的改進

羅偉 祝遠超

摘 要 用不同顏色的金魚進行標記重捕法的模擬實驗可優化實驗方案，讓模擬實驗的情境更接近自然狀態，提高實驗效果，更好地培養學生的科學探究、科學思維和生命觀念等核心素養。

關鍵詞 標記重捕法 模擬實驗改進中圖分類號 Ｇ633. 91 文獻標志碼 B

文件編號：1003 - 7586 （2023）02 - 0067 - 02

1 問題的提出

眾所周知，新人教版高中生物學教材《選擇性必修2·生物與環境》在老版本教材的基礎上做了不少修改，但標記重捕法的相關內容依然被保留了下來，這說明新教材將科學方法的傳授和科學思維的培養放在了突出的位置。然而，新教材僅對標記重捕法作了簡要介紹，學生難以深刻理解并建構相應的數學模型。由于標記重捕法的實施受諸多因素限制，如教師帶學生到大自然中親身體驗捕獲和標記過程幾乎是不可能的，因此，教師需要鉆研教材，充分利用教材的顯性資源，挖掘教材的隱性資源，對標記重捕實驗進行情境化設計，從而使教學達到新課標中“充分利用學生的生活資源”的要求，有針對性地落實學生核心素養的培養。

2 標記重捕法模擬實驗已有方案的不足

已有不少教師進行過標記重捕法的模擬實驗，他們大多以植物種子為實驗材料，如綠豆和紅豆、黃玉米與白玉米、赤小豆與紅蕓豆等。以種子為材料，學生在模擬重捕的過程中會因種子的形狀、大小及密度不同而無法滿足標記個體與未標記個體被捕獲的概率相等這一條件，而且標記重捕法的適用對象是活動能力強、活動范圍廣的動物，故以動物為實驗材料更為恰當。在實際操作中，因受動物的捕獲、標記、數量、空間分布、操作安全及再次混合均勻等條件的限制，學生很難親身體驗，這給實驗教學帶來了一定挑戰。教師發現用小金魚來做標記重捕法的模擬實驗可獲得良好的教學效果，有利于培養學生的科學思維、科學探究及生命觀念等生物學科核心素養。

3 標記重捕法模擬實驗的改進

教師利用金魚為實驗材料可對標記重捕法的模擬實驗進行改進，具體如下：

3.1 實驗原理

標記重捕法是指在一個比較明確的被調查種群范圍內，捕捉一定量的生物個體進行標記，之后放回原來的環境，經過一段適當的時期（已標記個體與未標記個體充分混合均勻后），再進行重捕，根據重捕樣本中標記個體數占總個體數的比例，估算出該區域內的種群總數。該法適用于哺乳類、鳥類、魚類和部分昆蟲種群絕對數量的估計。本實驗中，教師選擇紅色和白色兩種草金魚，用紅色金魚代表其中被標記的個體。

3.2 材料用具

健康且大小相近的紅色和白色草金魚若干，水桶2個，撈魚網兜1個，水槽或塑料盆2個，河水備用。

3.3 操作步驟

① 在甲、乙兩個水桶中分別放入白色和紅色草金魚若干，用撈魚網從甲桶中撈起一網白色草金魚，將其放入水槽丙中并計數，設為a條。

② 從乙桶中撈起等量（a條）的紅色草金魚，放入甲桶，并將手伸入甲桶中按順時針或逆時針方向反復緩慢地攪動，使紅色、白色兩種金魚充分混勻。

③ 待桶中攪動的水流停止后，在眼睛不看桶內的情況下，用撈魚網從甲桶中隨機撈起一網金魚，將其放入水槽丁中并對紅色、白色兩種金魚計數，設該次捕撈的金魚總數為m條，其中紅色金魚為n條。

④ 根據公式計算出甲桶內原有待測的白色金魚總數，計算公式為a：x=n：m（x為甲桶內原有待測的白色金魚總數）。

⑤ 將丙、丁兩個水槽中的金魚按顏色歸類分別放回至甲、乙兩個水桶中，重復上述步驟3至5次，最終結果取平均值。

⑥ 學生分工合作，對甲桶內原有的白色金魚逐一計數，將實際總數與步驟⑤中測出的平均值進行比較。

4 標記重捕法模擬實驗新方案的優點

（1）教師選擇金魚作為實驗材料有諸多優點，如材料易得、經濟環保、操作安全、結果可靠且可逆向驗證等。學生只要掌握了實驗的操作步驟，便可在家中或戶外獨立完成，尤其是城區學生，他們平時很難接觸到可用于重復捕捉的動物，此時可以到花鳥魚蟲市場租借商販的金魚和器材直接進行實驗。

（2）實驗模擬的情境更接近自然狀態，且對實驗動物的生命活動、壽命和行為等幾乎沒有任何影響。

（3）實驗動物的捕捉和計數方便，且通過反復攪動桶內的水就可以在短時間內使紅色、白色兩種金魚充分混勻。實驗估計值和實際值均易獲取，故用金魚作實驗材料是體驗和檢驗標記重捕法估算種群數量的簡易方案，具有可操作性和科學性。

（4）教師利用上述實驗動物及器材還可引導學生進行延伸性探究實驗，例如，在實驗過程中教師可以引導學生通過直接撈起或放入不同顏色的金魚，來探究調查期間標記動物被捕食或遷出以及標記動物與未標記動物同時隨機遷出等各種情況下的估算值與種群實際數量的關系，還可以讓學生通過控制網眼大小和選擇體型大小不同的金魚，檢驗不同網眼大小的漁網捕魚的誤差偏差分析，使學生在科學探索中敢于質疑和推理，尊重事實和證據，獲得科研體驗，從而幫助學生提高生物學科核心素養。

總之，標記重捕法模擬實驗可用的材料很多，但以小動物（如金魚）作為實驗材料有較多優點，可優化實驗方案，豐富探究問題，具有更強的可操作性，更有利于落實學科核心素養的培養。