在数字化视觉震撼中教会学生测量

　　高中生物选择性必修2《生物与环境》聚焦种群、群落、生态系统和人与环境的关系，在这一大单元学习中，数字化为学生测量种群数量及变化提供了多样化实践手段，这大大提升了攻克教学难点、开展科学探究的成效。

　　笔者以东北虎豹国家公园视频，给学生带来新鲜震撼的视觉感官，激发学习兴趣；使用电子课本聚焦强悍凶猛的东北豹濒危又得到保护的真实情境引起学生认知冲突，思考和讨论研究种群数量及变化的重要性。随后，笔者引导学生开展了多种种群数量及变化测量方式的探索。

　　一是计数测量法。笔者联系科学家监测东北豹过程，提问如何调查其种群密度。有学生脱口而出“样方法！”“标记重捕法！”……笔者追问：“东北豹会乖乖待在画好的样方里吗？在不同样方‘反复横跳’会不会重复计算呢？”“标记重捕法有没有危险，能不能得到准确的‘42只’呢？”一系列矛盾促使学生重新重视忽略的教材原文：“在调查分布范围较小、个体较大的种群时，可以逐个计数。”像东北豹、大熊猫等珍稀野生动物，科学家是通过红外触发相机等设备长时间观察、监测、比对逐个确认计数的。

　　二是估算法。不同于东北豹的计数测量法，草原蒲公英的种群密度采用了应用数学抽样调查和样本推断总体的思想——估算法。

　　用被调查种群范围内划定若干区域——样方的平均种群密度，估算该种群的种群密度。课堂教学中，笔者用实心点、空心圈分别代表待调查及其他草本植物，随机选取一名学生在一体机操作，其他每名学生都在平板上模拟样方法过程。样方画好新问题又出现了：学生们对落在样方边缘个体的计数有不同看法。笔者选取一个具有代表性的样方，将可能结果设为选项，学生独立思考计数原则并投票；不同结果的学生将平板投屏到大屏幕，圈出自己的计数过程；实现课堂思维碰撞，引导学生养成思考与修正的习惯，对探究结果进行分析和交流。

　　三是标记重捕法。随着教学的层层深入，笔者引导学生开始思考对于活动能力强、活动范围大的羊又该如何测量。这也是本单元学习的难点——标记重捕法，即通过构建概念模型及再次联系样本推断总体思想，启发学生推导出两次捕捉过程中标记数/总数的比例近似相等。

　　教学中，笔者引导学生将教室看作草原，笔者作为牧羊人，学生作为小羊一起模拟标记重捕法。使用随机数生成器模拟捕捉过程，每次抽取10个学号。初次抽取，对应学生用贴纸标记后坐下；再次抽取，被抽到的学生起立，统计其中被标记的同学数量并估算全班同学总数。通过学生切身体验模拟，当堂理解并应用标记重捕法，减轻课后模拟实验的压力，巩固调查原理和计算方法。

　　理论课中利用数字化设计模拟自然环境实验，突破难点并活跃课堂氛围，锻炼了学生的科学探究、归纳总结、语言表达和合作分享能力。这既为后续探究实践打下坚实理论基础和思维准备，也能够树立对生物环境保护、生态科学研究的责任感。

　　（作者单位系广东省深圳市福田区外国语高级中学）