基于生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的課外科技活動

胡佐燦　張瑤　王智

【摘 要】本文探討在高中開展基于生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的生物課外科技活動，以“城市化建設(shè)對鳥類群落多樣性的影響調(diào)查”為例，教師可引導(dǎo)學(xué)生采用“假說—演繹法”的方式，設(shè)計調(diào)查實(shí)驗(yàn)并通過數(shù)學(xué)模型分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，得出城市鳥類群落多樣性和豐富度隨著城市化建設(shè)水平的提高而下降。此過程中學(xué)生形成了生命觀念、發(fā)展了科學(xué)思維、體驗(yàn)了科學(xué)探究、提升了社會責(zé)任感。

【關(guān)鍵詞】高中生物;課外科技活動;學(xué)科核心素養(yǎng)

【中圖分類號】G633.91? 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A? 【文章編號】1671-8437（2021）34-0027-03

本文探討課外科技活動是一項(xiàng)強(qiáng)有力的提高學(xué)生綜合能力的方法。生物學(xué)作為一門自然科學(xué)中的基礎(chǔ)學(xué)科，其涉及面廣、發(fā)展迅速、與生活和技術(shù)結(jié)合緊密，因此，以此學(xué)科為基礎(chǔ)開展的課外科技活動常參與性、趣味性強(qiáng)，形式豐富多樣，蘊(yùn)含豐富的科學(xué)精神、思維方法和科學(xué)價值等特點(diǎn)。

基于以上特點(diǎn)，生物課外科技活動能夠?qū)W(xué)生帶入科學(xué)世界，幫助學(xué)生在觀察和實(shí)踐中形成生命觀念，并以此指導(dǎo)其解答實(shí)際生活中遇到的問題。下面筆者以“城市化建設(shè)對鳥類群落多樣性的影響調(diào)查”為例，闡述基于核心素養(yǎng)的生物學(xué)課外科技活動流程。

1? ?明確課題

1.1? 留心生活，提出問題

在周末觀鳥活動中，學(xué)生發(fā)現(xiàn)：自己所住小區(qū)和相鄰公園內(nèi)的鳥類種類和數(shù)量存在著差異。學(xué)生提問：同屬一座城市，擁有相同的溫度、光照等自然條件，造成小區(qū)和公園內(nèi)鳥類種類和數(shù)量差異的主要原因是什么呢？

1.2? 查閱資料，作出假設(shè)

資料查閱后，學(xué)生篩選出了“城市化”這一概念。城市化是指由原本相對自然的土地轉(zhuǎn)向城市用地的過程，該過程的特點(diǎn)是人造景觀取代了自然景觀，極大地改變了野生動物的自然棲息環(huán)境。學(xué)生提出假設(shè)：更高的城市化建設(shè)程度，可能是導(dǎo)致小區(qū)內(nèi)鳥類種類和數(shù)量低于公園的主要原因。

1.3? 演繹推理

若上述假設(shè)成立，則面積大小相似的小區(qū)、商業(yè)街和公園內(nèi)鳥類多樣性和豐富度與該樣地城市建設(shè)綜合指數(shù)成反比。

2? 設(shè)計實(shí)驗(yàn)

2.1? 樣地選取

選取重慶市塔山公園、龍頭寺公園、魯能星城街區(qū)、觀音橋步行街這四個面積相當(dāng)，綠化覆蓋率依次減少的四個樣地進(jìn)行實(shí)地調(diào)查。

2.2? 研究方法

2.2.1? 鳥類調(diào)查方法

采用樣線法調(diào)查鳥類，記錄樣線內(nèi)觀察到的鳥類種類和數(shù)量。借助中國鳥類圖鑒確定各樣地鳥類名錄[1]，并計算Shannon-Wiener多樣性指數(shù)。

2.2.2? 城市建設(shè)特征調(diào)查方法

在樣線內(nèi)設(shè)置樣方，采集樣方內(nèi)平均噪音、人為干擾、建筑指數(shù)、植被蓋度四項(xiàng)能體現(xiàn)鳥類城市棲息地的特征參數(shù)作為指標(biāo)，計算城市建設(shè)綜合指數(shù)[2]。

2.2.3? 相關(guān)性分析

使用SPSS17.0中的雙變量相關(guān)pearson系數(shù)，確定影響鳥類多樣性的主要城市化因子。

3? ?結(jié)果分析，討論交流

3.1? 四個樣地鳥類群落物種數(shù)

根據(jù)調(diào)查繪制了各樣地鳥類物種數(shù)柱狀圖，如圖1所示。從種類數(shù)而言，塔山公園>龍頭寺公園>魯能星城>觀音橋步行街;從數(shù)量而言，塔山公園>魯能星城>龍頭寺公園>觀音橋步行街。

3.2? 四個樣地鳥類群落多樣性

四個樣地鳥類群落Shannon-Winner多樣性指數(shù)結(jié)果如圖2所示。從鳥類群落多樣性來看，H'>

H'>H'>H'。

3.3? 四個樣地城市建設(shè)綜合指數(shù)

通過平均噪音、人為干擾程度、建筑指數(shù)、植被蓋度四個相關(guān)參數(shù)測算四個樣地城市建設(shè)綜合指數(shù)。在該評價體系下，四個樣地的城市化建設(shè)程度為：觀音橋步行街>魯能星城>龍頭寺公園>塔山公園。

3.4? 不同城市建設(shè)特征參數(shù)與鳥類群落豐富度和多樣性的相關(guān)分析

對四個城市建設(shè)特征參數(shù)及城市綜合指數(shù)與鳥類群落參數(shù)進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果如表1所示。結(jié)果顯示，豐富度與城市綜合指數(shù)呈負(fù)相關(guān)，多樣性指數(shù)與城市綜合指數(shù)呈負(fù)相關(guān)，與植被蓋度呈正相關(guān)。

3.5? 得出結(jié)論

研究發(fā)現(xiàn)，在四個樣地中，鳥類物種多樣性、豐富度均為塔山公園>龍頭寺公園>魯能星城>觀音橋步行街;而城市化建設(shè)程度則恰好相反，為觀音橋步行街>魯能星城>龍頭寺公園>塔山公園。由此可得出結(jié)論：城市鳥類群落多樣性和豐富度隨著城市化建設(shè)水平的提高而下降。

4? 活動反思

4.1? 培育生命觀念

理解生物的本質(zhì)，是生物學(xué)教學(xué)的基本價值。相關(guān)研究指出，建立生命觀念才是理解生命本質(zhì)的重要途徑，而情境創(chuàng)設(shè)則是引領(lǐng)學(xué)生建立生命觀念的教學(xué)實(shí)施途

徑[3]。生命觀念是一個抽象且宏大的觀點(diǎn)和思想，下轄系統(tǒng)觀、生態(tài)觀、進(jìn)化觀等觀念群，本次課外實(shí)踐活動能較好地幫助學(xué)生形成生態(tài)觀。通過調(diào)查活動，讓創(chuàng)設(shè)的情境立體化、實(shí)物化，學(xué)生通過實(shí)踐，切身感受到了鳥類之間、鳥類與無機(jī)環(huán)境間存在著千絲萬縷的聯(lián)系，又基于調(diào)查活動中收集的數(shù)據(jù)，通過理性的科學(xué)分析找出了生物與環(huán)境可能存在的邏輯關(guān)系。在感性的認(rèn)識基礎(chǔ)上加上理性的分析，有利于幫助學(xué)生理解個體與群體、局部與整體、生物與環(huán)境之間的復(fù)雜聯(lián)系，初步形成生物與環(huán)境的生態(tài)觀。

4.2? 發(fā)展科學(xué)思維

科學(xué)思維是指人對自然界中客觀事物的一種認(rèn)知行為、認(rèn)知方式和認(rèn)知品質(zhì)的反映[4]?；谧鹬厥聦?shí)和證據(jù)的認(rèn)知行為，采用科學(xué)且正確的邏輯分析和推理，有助于學(xué)生客觀認(rèn)識事物間的聯(lián)系，進(jìn)而逐步形成生命觀，同時培養(yǎng)學(xué)生質(zhì)疑和批判等認(rèn)知品質(zhì)。形成和使用正確的認(rèn)知方式分析事實(shí)和證據(jù)，是科學(xué)思維中最重要的環(huán)節(jié)。本次課外調(diào)查活動從日常生活中提出科學(xué)問題：為什么小區(qū)內(nèi)和公園內(nèi)鳥類的種類和數(shù)量存在差異？引導(dǎo)學(xué)生通過資料查閱、實(shí)地走訪、環(huán)境對比、數(shù)據(jù)分析等活動，歸納出可能導(dǎo)致這一現(xiàn)象的因素。最后基于各種分析結(jié)果進(jìn)行邏輯推理，以對觀察到的現(xiàn)象做出合理解釋。這個過程中使用了分析、歸納、綜合、演繹、推理等多種科學(xué)思維方法，能夠幫助學(xué)生在實(shí)踐中發(fā)展科學(xué)思維。

4.3? 體驗(yàn)科學(xué)探究

《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》中對科學(xué)探究的表述是：能夠發(fā)現(xiàn)現(xiàn)實(shí)世界中的生物學(xué)問題，針對特定的生物學(xué)現(xiàn)象，進(jìn)行觀察、提問、實(shí)驗(yàn)設(shè)計、方案實(shí)施以及對結(jié)果交流與討論的能力[5]?，F(xiàn)階段的高中生普遍面臨學(xué)習(xí)時間緊、壓力大的狀況，因此，課堂之上難以完整地落實(shí)科學(xué)探究的設(shè)想，在周末和假期開展課外科技活動則是落實(shí)科學(xué)探究的一種有效途徑。本文的探究活動采用“假設(shè)—演繹法”，從觀察提問到得出結(jié)論，讓學(xué)生親身參與體驗(yàn)科學(xué)探究的閉環(huán)過程。這一過程不僅能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，幫助學(xué)生自主思考，同時還培養(yǎng)了學(xué)生運(yùn)用生物學(xué)思維解決生活問題的能力。

4.4? 提升社會責(zé)任感

中學(xué)生正處在價值觀形成的初期，在此階段，教師應(yīng)塑造其造福人類的態(tài)度和服務(wù)社會的意識。本次實(shí)踐活動充分結(jié)合了本地資源，應(yīng)用生物學(xué)方法開展科學(xué)實(shí)踐，讓學(xué)生切身感受到了人類活動對其他生物的影響。在調(diào)查的過程中，學(xué)生真正地走進(jìn)自然，親近自然，更好地樹立和踐行了“綠水青山就是金山銀山”的理念，同時也在團(tuán)隊合作中，強(qiáng)化了集體觀念，形成了紀(jì)律意識。

【參考文獻(xiàn)】

[1]曲利明.中國鳥類圖鑒：全3冊[M].福州：海峽書局，2013.

[2]王舒，童玉平，王志潔，等.哈爾濱市城市化建設(shè)對鳥類群落的影響[J].野生動物學(xué)報，2015（3）.

[3]譚永平.發(fā)展學(xué)科核心素養(yǎng)——為何及如何建立生命觀念[J].生物學(xué)教學(xué)，2017（42）.

[4]吳成軍.試論科學(xué)思維及其在生物學(xué)學(xué)科中的獨(dú)特性[J].生物學(xué)教學(xué)，2018（43）.

[5]中華人民共和國教育部.義務(wù)教育生物課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）[M].北京：人民教育出版社，2020.

【作者簡介】

胡佐燦（1994～），男，重慶江北人，中學(xué)二級教師。研究方向：中學(xué)生物學(xué)教育。

Extracurricular Scientific and Technological Activities Based on the Core Literacy of Biology

——A Case Study of Investigation on the Impact of Urbanization on Bird Community Diversity

Zuocan Hu， Yao Zhang， Zhi Wang

（Bashu Middle School， Chongqing， 400013）

Abstract：The extracurricular biological science and technology activities based on the core literacy of biology are carried out in senior high schools. Taking the investigation on the impact of urbanization on bird community diversity as an example， Teachers can guide students to design investigation experiments by means of "hypothesis deduction method" and to analyze the experimental results through mathematical models. It is concluded that the diversity and richness of urban bird community is decreased as the urbanization construction is developing. In this process， middle school students form the concept of life， developing scientific thinking， experiencing scientific exploration and improving their sense of social responsibility.

Key words：senior high school biology; extracurricular scientific and technological activities; discipline core literacy