“物种灭绝”的模拟实验活动

彭月宾　金华

保护生物多样性不仅是高中生物学教学的重点，也是培养学生环境保护意识的重要内容。但国内中学教材中并没有设计相关活动以引导学生了解当今生物多样性锐减的严重情况，而物种灭绝正是生物多样性锐减的直接原因。为此，笔者根据日本东京书籍出版社出版的生物教材中关于“物种灭绝”的模拟实验加以改进完善、进行教学活动设计，以期为一线教师提供参考。

1 活动目的

活动目的为利用模拟实验的方式，使学生感悟和理解物种灭絕的现象和过程。本模拟实验以黑、白两色棋子类比生物的雌性与雄性，以随机抓取棋子的过程类比生物的随机交配过程，以骰子的投掷点数类比生物随机产生的子代性别。通过参与模拟物种灭绝的教学活动，使学生达成以下学习目标：① 树立或进一步加深生态保护意识；② 了解一定的保护生物多样性的途径与手段；③ 了解并认同模型模拟实验的方法以及数学概率在生物学中的重要研究作用。

2 材料及准备

黑、白棋子（可选用其他适宜材料），骰子4个，不透明布袋。

3 活动实施

3.1 活动引入

教师可展示多种已经灭绝或濒临灭绝的生物图片，引起学生的情感共鸣，继而介绍具有天然抗癌物质紫杉醇的濒危珍稀植物红豆杉、具有重要药用价值的濒危植物肉苁蓉等，使学生意识到保护生物多样性的重要性，进一步引导学生思考：即使环境条件改善，许多濒危物种仍需人类实施易地保护的原因。

3.2 活动说明

教师应向学生说明利用模拟实验也是生物学研究的一种重要手段。活动中以白色棋子代替雌性生物，以黑色棋子代替雄性生物。

3.3 模拟环节

（1） 假设某一个物种雄性和雌性个体各有4个，分别用黑色棋子白色棋子代表，请一位学生分别取出4个白色棋子（雌性）和4个黑色棋子（雄性），并放入不透明布袋中。布袋中的棋子的颜色组成及数目就代表某物种的初始种群情况。

（2） 再请一位学生从不透明布袋中，每次取出一对棋子配对，将每次所取出棋子放在桌上，直至取完， 得到4种组合。

（3） 当取出的两个棋子为一黑一白（一雌一雄），假设它们会产生4个子代，同时投掷4个骰子，子代的性别用掷骰子方式决定。投出的数目是1～3则代表是雌性，4～6则为雄性，将与产生子代性别对应的棋子也装入布袋中。

（4） 记录下下一代的个体数目。

（5） 重复进行步骤2～4直到第十代。

（6） 重复1～5步，共进行10次操作，每一次操作即为一个家系，制作表格统计数据。

（7） 统计活动结果，家系1、4、6、9的后代分别在第二代、第四代、第九代和第七代为0（表1），当后代数目为0时，即认为此家系已绝种。计算物种的灭绝率，第二代的灭绝率10%（1/10），第六代的灭绝率为20（2/10），第七代的灭绝率为30%（3/10），到第十代时物种灭绝的概率为40%（4/10）。可以看到，当世代增加时，物种灭绝的概率也增加。

3.4 活动总结

教师注意引导学生思考：如果初始种群中的个体数目增加（多于4个），灭绝的概率又会怎样变化？易地保护使濒危生物的数目得到增加后，是否应该将其回放到原有的生态环境中？组织学生讨论有哪些保护生物多样性的措施等。此外，教师应注意告知学生模拟实验中的替代模型与科学事实原型之间是存在差异的，所有模拟实验的模型均不能与其原型保持绝对一致。例如，前面所介绍的模拟实验活动是假定所有个体均能正常繁衍，且排除了环境因素等诸多条件对其影响的情况。

4 活动评析

关于物种灭绝的机制，学生缺乏相关的感性认知作为支撑，这是教学中的难点。该活动设计具有成本低、简便易行、材料易得、可重复操作等优点且能使学生全员参与其中，使学生得到更加直观的体验，不仅可以使学生体验并学习模型模拟、运用数学概率等科学研究方法，也能加深其对保护生物多样性的情感认同，培养学生的类比推理能力。

参考文献：

浅岛诚，市石博，伊藤元己等.生物[M].东京：东京书籍株式会社出版社，2016：362.