創設“四池魚”情境 提高復習效率

胡豐華 徐金鵬

(安徽省濉溪中學)

高考試題中常創設任務情境考查學生應用生態學知識解決實際問題的能力。教學中筆者在生態學復習時,通過創設“天然魚塘” “人工魚塘” “魚池放魚”和“稻田養魚”這“四池魚”任務情境,綜合檢測學生對有關內容的掌握情況。魚是餐桌常見膳食,學生對淡水養魚比較熟悉,筆者根據“四池魚”情境,創設多個問題,引導學生對生態學多個原理思考、表達和應用,獲取良好教學效果。

一、創設“天然魚塘”情境評價生物學重要概念

天然魚塘受人類活動影響較小,魚種類較多,種間關系較復雜,各種魚自然繁殖。利用這個情境筆者提出問題,綜合評價學生對種群和群落概念的理解、種群數量增長模型的認識、生態系統的組成成分的判斷及具體功能的認知。創設情境如下:

1.此天然魚塘中全部魚能否構成一個種群?說出你的判斷依據。

2.此天然魚塘中全部魚能否構成一個生物群落?說出你的判斷依據。

3.一段時間內若不捕獲某種魚,則此魚種群密度直接受哪些種群數量特征影響?不捕撈情況下,此種魚種群數量為什么不能呈現“J”形增長?

4.此天然魚塘中各種魚在生態系統中屬于何種組成成分?在生態系統中有何作用?

筆者呈現“天然魚塘”情境時,“多年天然魚塘”這一信息告訴學生魚塘中魚可繁殖;“水草茂密”既給學生提供天然魚塘的發展基礎,又給學生展現“欣欣向榮”的生命美,起到讓學生熱愛自然的育人價值?！棒~資源豐富”則向學生提供“魚種類豐富,數量多”的信息,讓學生真切感受到生物多樣性的直接價值。

創設問題任務時,筆者盡量避免低階思維,多讓學生思考生物學現象中蘊含的原理,并能用語言表述自己的觀點和見解。如上述問題1和問題2,著重讓學生聯系種群和群落概念內涵,對天然魚塘中全部魚既不是一個種群也不是一個生物群落進行判斷和表述,加深對相關概念的認知。問題3引導學生思考天然魚塘中出生率和死亡率對種群數量變化的直接影響,同時思考種群數量特征與種群數量的關系;分析某種魚不能呈現“J”形增長的原因,引導學生分析生命現象背后的多因素效應,也有助于學生形成正確的世界觀。問題4則從天然魚塘是生態系統的事實入手,分析各種魚在魚塘中的地位和作用,關注各級消費者在生態系統功能中的作用,引導學生樹立結構與功能觀、物質和能量觀等生命觀念。

二、創設“人工魚塘”情境評價人類對資源的開發利用

人工魚塘受人為因素影響較大,通常體現在利用不同魚生態位差異進行混養,除去經濟魚的天敵或競爭者,并人工投入飼料等。人工魚塘在不破壞生態學原理基礎上,能增加生態系統總能量并調整能量流動方向以提高經濟效益。教學中筆者創設情境如下:

一杭出了窩棚，拾起地上一瓶滿的礦泉水向狗扔去，正中狗頭。狗嚎叫一聲，跑了。雪螢趁機把匕首放回提包，整整衣服，心有余悸地出了窩棚，懷里緊緊抱著提包，仿佛抱著一團火。

某人工魚塘混養青草鰱鳙四大家魚,并除去黑魚和其他雜魚,定期向魚塘投放魚飼料。思考下列問題:

1.人工魚塘通過混養四大家魚提高產量,其依據的生態學原理是什么?

2.利用標記重捕法調查人工魚塘中草魚種群密度時,若標記物易脫落對調查值會產生何種影響?若調查時兩次捕魚均用大網眼漁網,則調查值會偏小的原因是什么?

3.人工魚塘中除去某種經濟魚的天敵和競爭者對經濟魚的K值有何影響?在其他資源量不變情況下,捕撈部分經濟魚后對其K值有何影響?

4.假設青魚在人工魚塘中可進行“S”形數量增長,利用資源時,一般不在青魚達到K值進行捕撈的原因是什么?捕撈后通常將青魚留在K/2的原因是什么?

5.如圖1是某人工魚塘三個營養級間能量流動情況,字母代表不同營養級的能量同化數值。用字母表示以下問題:一段時間流經人工魚塘的總能量;圖中第二營養級和第三營養級間的能量傳遞效率。

圖1

四大家魚混養是古代勞動人民智慧結晶,蘊含豐富生態學原理,結合人工投放飼料等現代養魚技術,承古融今,可讓學生理解勞動創造價值的真諦,也向學生滲透了熱愛勞動的社會責任。問題1讓學生思考古人智慧,并從四種魚生態位的差異角度理解充分利用群落空間結構、提高資源利用效率的舉措,培養用科學思維思考生物學現象的習慣。問題2著重讓學生回憶標記重捕法的應用及誤差分析,創設兩次捕魚均用大網眼漁網的情境,讓學生產生認知沖突,思考大網眼漁網和小網眼漁網捕魚對調查值的影響,提升學生的批判性思維和創新思維,理解調查種群密度時的誤差分析。問題3引導學生理解種群K值的內涵和決定因素,讓學生明確改變K值的途徑和措施。問題4強調合理利用資源的時機與可持續發展的要求,尤其引導學生深度思考為何不在青魚達到K值時才進行捕撈,讓學生從資源總量和種內競爭等角度分析因果關系,有利于科學思維鍛煉和提升。問題5則以人工魚塘特殊能量輸入為切入點,引導學生比較天然魚塘和人工魚塘輸入能量的途徑差異,并結合提供的能量流動簡圖,分析兩個營養級間的傳遞效率是下一個營養級從上一個營養級那里同化的能量與上一個營養級總同化量的比值,學生通過思考能量傳遞效率的計算公式,即可明確圖中d部分能量不能應用于計算公式中的緣由。

三、創設“魚池放魚”情境評價信息獲取和應用

魚池為人工控制的小環境,生物種類少,不能長期穩定運轉,這種魚池常為科學研究所用。高考試題中常創設此類情境,考查學生通過獲取的信息進行分析問題和解決問題的能力。教學中筆者聯系往年高考試題情境,進行優化改編,將原來的選擇題改為問答題,提升學生積極思考與表述能力。創設情境如下:

某水池有浮游動物和藻類兩個種群,其種群密度隨時間變化的趨勢如圖2所示。思考下列問題:

圖2

1.圖2中甲和乙為捕食關系,據圖可知乙為浮游動物,說出你的判斷依據。

2.若向水池投放大量專食浮游生物的某種魚(丙),則丙和乙的種間關系有哪些?判斷依據是什么?一段時間后,此水池甲、乙、丙三個種群中只剩一個種群,此種群應是哪個?說出你的判斷依據。

3.上述水池重新處理后投放了一批某種魚苗,一段時間內該魚的種群數量、個體重量和種群總重量隨時間變化趨勢如圖3所示,期間魚沒有進行繁殖,則圖3中種群數量、個體重量和種群總重量的曲線分別是哪條?說出你的判斷依據。

圖3

問題1考查學生識圖、析圖和用圖能力,理解捕食關系中捕食者和被捕食者的循環因果關系。問題2中讓學生認識到浮游動物和某種魚既是捕食關系,還有種間競爭關系,讓學生感悟到種群間可有一種以上的種間關系,并在思考中體會到種間競爭的對象不僅為有限的食物資源和生存空間,還可為本例中水體中有限氧氣等,強化了學生對重要概念內涵的理解。在簡單水池中,讓學生分析三種生物間的短暫共存后,判斷它們消失的先后順序,這要求學生有較強邏輯思維和理性判斷能力,對于提升學生科學思維大有裨益。問題3則通過提供“期間魚沒有進行繁殖”的重要情境信息,讓學生判斷此魚池中種群數量只能為圖3中C所示,而個體重量增加速率先快后慢但不能下降,可判斷出為圖3中B所示;對于種群總重量應為圖3中A所示,學生觀察到A曲線變化趨勢后,必然會思考此曲線先上升后下降的原因,進而聯系到種群數量、個體重量與種群總重量的因果關聯,也感悟到生命現象中的“變化”之理和“變化”之美。

四、創設“稻田養魚”情境評價生態工程原理的應用

生態農業是人類學習自然生態系統智慧的結晶,是多學科交叉的實踐應用。生態工程以生態系統自我調節能力為基礎,遵循著整體、協調、循環和自生等基本生態學原理。教學中筆者沒有運用教材上學生已經熟悉的“?；~塘”生態農業為情境,而是創設學生相對陌生的“稻田養魚”這一種養結合的農業生態系統模式。學生在新情境下才會有思考的興趣和動力,并會主動總結和歸納生態農業中具體的生態、經濟和社會價值。教學中筆者創設的情境如下:

南方常利用稻田養魚,既可獲得魚產品,又可利用魚吃掉稻田中的害蟲和雜草,魚的排泄物可作為糞肥,魚翻動泥土可促進肥料分解,為水稻生長創造良好條件,一般可使水稻增產14%～24%,平均畝產魚50千克左右?；卮鹣铝袉栴}:

1.相對于單一種植水稻,稻田中養魚的生態學意義有哪些?

2.相對于單一種植水稻,稻田中養魚的經濟價值有哪些?

3.稻田養魚遵循了生態工程的哪些原理?

通過創設稻田養魚生態農業情境,可讓學生融入生產,走進社會,學以致用;既能理解“誰知盤中餐,粒粒皆辛苦”的勞動艱辛,也能產生“一粥一飯當思來之不易”的情感共鳴。問題1讓學生結合信息,思考稻田養魚中魚對生態系統中物質循環和能量流動的影響;體會減少農藥和化肥使用對于環境保護的作用等。問題2讓學生思考稻田養魚對水稻和魚均增產的雙贏效果,理解此舉帶來的重要經濟效益。問題3讓學生聯系稻田養魚的整體過程,思考生態工程中的自生、循環和協調等原理的實際應用,達到“知其然,并知其所以然”的認知效果,為以后進入社會和服務生產打下堅實的理論基礎。