以朱鹮種群保護為主線的“種群的數量特征”新授課教學設計

摘要：以朱鹮的種群保護為主線，逐步創設真實情境和問題，引導學生合作設計和實施方案，模擬生物種群密度的調查，理解各個種群數量特征之間的邏輯關系，增強學生的民族自信，提升學生科學思維能力和探討生態學相關社會議題的意愿。

關鍵詞：情境教學；種群數量特征；主線

文章編號：1003-7586（2024）02-0031-03 中圖分類號：G633.91 文獻標識碼：B

1教材分析及設計思路

為了使學生更好地理解生物學的基本概念，并建立正確的生物學觀念，教師應當提供充足的、具有代表性的實例來作為支撐。課堂教學實踐中，可能會出現教師“講一個知識點換一個情境”的情況，沒有“主線”的課堂教學會呈現凌亂和無序的狀況，難以達到理想的教學效果。“種群的數量特征”是人教版高中生物學教材（2019年版）選擇性必修2第1章第1節的內容。根據《普通高中生物學課程標準（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱《課程標準》），學生需要構建的次級概念有：種群密度、出生率和死亡率、遷入率和遷出率、年齡結構、性別比例等。

中國朱鹮保護工作是全球保護生物多樣性的成功案例。本節課以朱鹮的種群保護為主線，創設問題情境，引導學生分析、模擬種群密度的調查，目的是讓學生掌握種群密度調查的方法和基本原理，并在此基礎上厘清種群數量特征之間的邏輯關系。

2教學目標

基于《課程標準》與生物學核心素養培養的要求，制訂了以下教學目標：

（1）通過對朱鵑和朱鵑蛋的密度調查，理解種群密度的概念，掌握種群密度調查的方法和基本原理，能夠運用辯證思維選擇合適的方法解決實際問題。

（2）通過對我國朱鹮種群保護措施的分析，說出種群的其他數量特征對種群密度的影響，增強民族自信，具有運用生物學相關知識解決生態學社會議題的意愿，具備人與自然和諧發展的觀念。

3教學過程

3.1創設情境，激發社會責任感

展示朱鹮的圖片和相關資料：朱鸚（Nipponianippon）是東亞特有鳥種，曾廣泛分布于中國、日本和俄羅斯等地，被譽為中國的“秦嶺仙子”和日本皇室的“圣鳥”。1963年，它們從俄羅斯境內銷聲匿跡；1980年，日本野外僅剩5只朱鹮。而我國自1964年以后一度再無朱鵝出現，直到1981年，在陜西省寶雞市姚家溝重新發現了朱鹛種群。

教師提問：科研人員判斷姚家溝發現的朱鹮屬于一個種群，依據是什么？學生回顧種群的概念。教師繼續提問：為保護朱鵑種群，可展開哪些方面的調查？本問題稍有開放性，學生進行討論后，回答主要集中在兩個方面：①姚家溝的生態環境如何？為什么在這里會幸存朱鹮種群？②朱鹮種群的數量特征，如種群密度、年齡結構、性別比例如何？

設計意圖：以朱鷯的保護問題引入，激發學生的社會責任感；通過開放的問題，引出本節課的主要內容“種群的數量特征”，讓學生明白物種的保護離不開環境的保護和生物學知識的應用。

3.2朱鶉個體的密度調查

教師展示中國和日本關于朱鵑保護的階段性成果：1934年，日本有上百只朱鹮，而到1970年只剩7只，到1980年，日本野外僅剩5只朱鹮，隨后日本政府把僅剩的野生朱鸚全部捕獲進行人工飼養，結果失敗。中國從重新發現朱鹮種群以后，第一個十年主要采取就地保護的措施，科研人員進行基本的觀察和監控，朱鹮個體數量維持在20只左右；第二個十年開始，將就地保護和易地人工飼養繁殖相結合，1989年成功完成朱鹛的人工飼養和繁殖，種群平穩增長；到2018年，中國的朱鹮種群規模大幅攀升，達到了3 000只以上。教師提問：在發現朱鹮種群之初，科研人員是如何統計朱鹮的數量的？2018年，研究人員又是如何得知朱鹮的野外種群數量已經超過3 000只？這兩種統計方法的使用情況如何？

資料分析過程中，學生容易理解逐個計算法適用于個體體型大、分布范圍小的種群；但是當種群數量多，且個體活動能力強、活動范圍大時就需要采用估算法，即通過調查種群密度來估算它們的數量。學生明確了種群密度的概念，理解種群密度是種群最重要的數量特征。教師接著講授標記重捕法的具體操作步驟，并組織學生通過小組討論，分析操作過程中可能遇到的問題。教師提示：①動物被初次捕捉后，再次捕捉的難度是否一致？②初次捕捉與再次捕捉的間隔過短對統計結果有什么影響？③標記物易脫落或者阻礙標記動物的正常生理活動會導致統計結果偏大還是偏?。坑纱藢W生理解標記重捕法的基本原理以及應用時的限制條件。

設計意圖：通過對比中國和日本對朱鹮保護結果的差異，激起學生的求知欲和民族自信；以同樣的任務——朱鹮種群數量的調查在不同條件下的實施，提升學生分析問題和解決問題的能力；通過提示性提問和追問，啟發學生用辯證的思維方式理解標記重捕法及其應用的限制條件。

3.3朱鹮蛋的密度調查

教師提問：在朱鹮的繁殖季節，科研人員要對野外棲息地的朱鹮蛋進行調查，以評估明年的朱鹮幼鳥數量?？蒲腥藛T用什么方法調查朱鹮蛋的密度？教師給學生派發模擬實驗（見圖1）材料，鼓勵學生進行小組討論，解決取樣調查中存在的問題。教師選取部分小組分享討論結果，最后引導同學們聚焦以下問題：如何確定樣方的大小和數量？如何確保取樣的隨機性？如何對樣方中的個體計數以及計數結果如何處理？

經過生生討論、師生討論，學生初步明確了樣方法的基本原理和調查時的注意事項。在最后，教師進行補充和總結：樣方法的適用范圍包括活動能力弱、活動范圍小的動物和植物；根據調查地點的不同，樣方法可以分為等距取樣法、五點取樣法等；當調查對象不同，樣方的大小也需要改變。

教師補充提問：對于夜間出沒的飛蛾、喜馬拉雅地區出現的雪豹的種群密度應該用什么方法進行調查？

學生之間的意見出現分歧，教師提供資料，幫助學生理解種群密度的調查方法還有很多，根據調查對象的不同特點，選用不同方法。飛蛾具有趨光性，一般用黑光燈誘捕法調查；雪豹屬猛獸，行蹤隱秘，不宜直接觀察或捕捉，可以用紅外相機調查技術、糞便采集和分子生物學分析的方法。

設計意圖 以朱鹮種群的繁衍和發展，引導學生主動思考和自主探究；在討論和合作中明確種群密度的調查方法是多樣的，但基本原理是相通的，培養學生比較和歸納的科學思維。

3.4其他數量特征對種群密度的影響

教師展示中國在進入21世紀以來朱鵑保護的做法。到1985年，日本全境只剩下佐渡島的3只朱鹮，為2只雌鳥，1只雄鳥。其中1只雌鳥體弱多病，另1只雌鳥年齡偏大；雖然雄鳥身體健壯，每年都跟2只雌鳥交配，但是雌鳥未產下后代。1985年日本從中國借了3只雌性朱鹮，但是仍舊沒有繁育成功，最終只剩下了那1只雄鳥。2000年中國總理訪問日本，將雌性朱鹮“美美”借予日本。7年后，日方遵循兩國協定“‘美美’生下的幼鳥由兩國平分”，向中國送回13只朱鹮，其中8只雄性，5只雌性。

分析資料后學生可以理解，種群密度反映了種群在一定時期的數量，但是僅種群密度不能反映種群數量的變化趨勢。因此有必要引入性別比例、年齡結構等其他的種群數量特征。教師引導學生探討以下問題：在其他的種群數量特征中，決定種群密度變化的直接因素是什么？年齡結構和性別比例是怎樣導致種群密度變化的？朱鹮種群若要持續擴增，需要保持一個怎樣的年齡結構？教師根據學生討論的結果，通過板書構建種群數量特征之間的關系圖。

中國向日本借出朱鹮的行為引起學生們激烈的討論，教師幫助學生理解該行為一方面增進了兩國之間的友誼，生物保護需要全球的共同參與，另一方面也有其生物學方面的考量。單一的朱鹮種群非常脆弱，一旦發生自然災害或傳染病，后果是毀滅性的；孤立的種群也可能會由于近親繁殖等原因導致種群衰退，所以在就地保護和易地保護之后，中國也采取了多項措施來進行朱鸚的野化放飛。

設計意圖：逐步呈現的情境和設置的問題，巧妙地引導學生從主動關注，到理解、認同朱鹮種群保護，學生理解種群數量特征之間的關系。中國朱鹮外借日本的問題讓課堂氛圍高漲，回顧必修2中關于“地理隔離”“種群基因庫”等問題，也讓學生對生物保護的全球合作有了新的認識。

4教學反思

本節課以我國生物保護的成功案例為真實情境，設置一系列具有內在聯系的問題串，有效幫助學生主動參與到“種群數量特征”的討論、探究活動中，提高了學生的辯證思想和科學思維。貼近生活實際的情境，能引起學生共鳴，有效地強化了學生的民族自信以及利用生物學知識解決生態學問題的社會責任感。