基于生物學學科核心素養的課外科技活動

胡佐燦　張瑤　王智

【摘 要】本文探討在高中開展基于生物學學科核心素養的生物課外科技活動，以“城市化建設對鳥類群落多樣性的影響調查”為例，教師可引導學生采用“假說—演繹法”的方式，設計調查實驗并通過數學模型分析實驗結果，得出城市鳥類群落多樣性和豐富度隨著城市化建設水平的提高而下降。此過程中學生形成了生命觀念、發展了科學思維、體驗了科學探究、提升了社會責任感。

【關鍵詞】高中生物;課外科技活動;學科核心素養

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

本文探討課外科技活動是一項強有力的提高學生綜合能力的方法。生物學作為一門自然科學中的基礎學科，其涉及面廣、發展迅速、與生活和技術結合緊密，因此，以此學科為基礎開展的課外科技活動常參與性、趣味性強，形式豐富多樣，蘊含豐富的科學精神、思維方法和科學價值等特點。

基于以上特點，生物課外科技活動能夠將學生帶入科學世界，幫助學生在觀察和實踐中形成生命觀念，并以此指導其解答實際生活中遇到的問題。下面筆者以“城市化建設對鳥類群落多樣性的影響調查”為例，闡述基于核心素養的生物學課外科技活動流程。

1? ?明確課題

1.1? 留心生活，提出問題

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

1.2? 查閱資料，作出假設

資料查閱后，學生篩選出了“城市化”這一概念。城市化是指由原本相對自然的土地轉向城市用地的過程，該過程的特點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境。學生提出假設：更高的城市化建設程度，可能是導致小區內鳥類種類和數量低于公園的主要原因。

1.3? 演繹推理

若上述假設成立，則面積大小相似的小區、商業街和公園內鳥類多樣性和豐富度與該樣地城市建設綜合指數成反比。

2? 設計實驗

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、觀音橋步行街這四個面積相當，綠化覆蓋率依次減少的四個樣地進行實地調查。

2.2? 研究方法

2.2.1? 鳥類調查方法

采用樣線法調查鳥類，記錄樣線內觀察到的鳥類種類和數量。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。

2.2.2? 城市建設特征調查方法

在樣線內設置樣方，采集樣方內平均噪音、人為干擾、建筑指數、植被蓋度四項能體現鳥類城市棲息地的特征參數作為指標，計算城市建設綜合指數[2]。

2.2.3? 相關性分析

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

3? ?結果分析，討論交流

3.1? 四個樣地鳥類群落物種數

根據調查繪制了各樣地鳥類物種數柱狀圖，如圖1所示。從種類數而言，塔山公園>龍頭寺公園>魯能星城>觀音橋步行街;從數量而言，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多樣性指數結果如圖2所示。從鳥類群落多樣性來看，H'>

H'>H'>H'。

3.3? 四個樣地城市建設綜合指數

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

3.4? 不同城市建設特征參數與鳥類群落豐富度和多樣性的相關分析

對四個城市建設特征參數及城市綜合指數與鳥類群落參數進行相關性分析，結果如表1所示。結果顯示，豐富度與城市綜合指數呈負相關，多樣性指數與城市綜合指數呈負相關，與植被蓋度呈正相關。

3.5? 得出結論

研究發現，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。由此可得出結論：城市鳥類群落多樣性和豐富度隨著城市化建設水平的提高而下降。

4? 活動反思

4.1? 培育生命觀念

理解生物的本質，是生物學教學的基本價值。相關研究指出，建立生命觀念才是理解生命本質的重要途徑，而情境創設則是引領學生建立生命觀念的教學實施途

徑[3]。生命觀念是一個抽象且宏大的觀點和思想，下轄系統觀、生態觀、進化觀等觀念群，本次課外實踐活動能較好地幫助學生形成生態觀。通過調查活動，讓創設的情境立體化、實物化，學生通過實踐，切身感受到了鳥類之間、鳥類與無機環境間存在著千絲萬縷的聯系，又基于調查活動中收集的數據，通過理性的科學分析找出了生物與環境可能存在的邏輯關系。在感性的認識基礎上加上理性的分析，有利于幫助學生理解個體與群體、局部與整體、生物與環境之間的復雜聯系，初步形成生物與環境的生態觀。

4.2? 發展科學思維

科學思維是指人對自然界中客觀事物的一種認知行為、認知方式和認知品質的反映[4]。基于尊重事實和證據的認知行為，采用科學且正確的邏輯分析和推理，有助于學生客觀認識事物間的聯系，進而逐步形成生命觀，同時培養學生質疑和批判等認知品質。形成和使用正確的認知方式分析事實和證據，是科學思維中最重要的環節。本次課外調查活動從日常生活中提出科學問題：為什么小區內和公園內鳥類的種類和數量存在差異？引導學生通過資料查閱、實地走訪、環境對比、數據分析等活動，歸納出可能導致這一現象的因素。最后基于各種分析結果進行邏輯推理，以對觀察到的現象做出合理解釋。這個過程中使用了分析、歸納、綜合、演繹、推理等多種科學思維方法，能夠幫助學生在實踐中發展科學思維。

4.3? 體驗科學探究

《普通高中生物學課程標準（2017年版）》中對科學探究的表述是：能夠發現現實世界中的生物學問題，針對特定的生物學現象，進行觀察、提問、實驗設計、方案實施以及對結果交流與討論的能力[5]。現階段的高中生普遍面臨學習時間緊、壓力大的狀況，因此，課堂之上難以完整地落實科學探究的設想，在周末和假期開展課外科技活動則是落實科學探究的一種有效途徑。本文的探究活動采用“假設—演繹法”，從觀察提問到得出結論，讓學生親身參與體驗科學探究的閉環過程。這一過程不僅能激發學生的學習積極性，幫助學生自主思考，同時還培養了學生運用生物學思維解決生活問題的能力。

4.4? 提升社會責任感

中學生正處在價值觀形成的初期，在此階段，教師應塑造其造福人類的態度和服務社會的意識。本次實踐活動充分結合了本地資源，應用生物學方法開展科學實踐，讓學生切身感受到了人類活動對其他生物的影響。在調查的過程中，學生真正地走進自然，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，同時也在團隊合作中，強化了集體觀念，形成了紀律意識。

【參考文獻】

[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對鳥類群落的影響[J].野生動物學報，2015（3）.

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

[4]吳成軍.試論科學思維及其在生物學學科中的獨特性[J].生物學教學，2018（43）.

[5]中華人民共和國教育部.義務教育生物課程標準（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，中學二級教師。研究方向：中學生物學教育。

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