“土壤中小动物类群丰富度的研究”的教学设计

王阳

摘要：本探究活动采用小组合作一部分探究的教学模式，让学生通过小组合作，体验科学探究的一般过程，掌握在野外进行调查的基本方法，培养学生进行小组合作的能力，竖立群落与环境之间相互联系的观点。

关键词：土壤动物丰富度;科学探究;教学设计

一、教学目标

1.知识目标：学会使用合适的方法统计土壤中动物的丰富度。

2.能力目标：利用探究实验的一般步骤制订出可行的、完善的探究实验方案;在小组中能发挥自己的特长和作用。

3.情感态度与价值观目标：学会与他人合作，在小组内能协调好相互关系;养成愛护和保护土壤的环保意识;形成群落与环境之间相互联系的观念。

二、教学重点和难点

根据情境提出适合探究的问题;通过小组合作尝试设计科学的、可实施的实验方案;根据调查结果，得出合理的结论。

三、教学模式

小组合作一部分探究的教学模式。

四、教学过程

1.创设情境，提出问题

教师首先出示2011年3月日本大地震导致海啸和核泄漏的相关图片，然后给出一则来源于《新京报》的新闻：日本禁止在被污染的土壤上种水稻，农林水产大臣承诺补偿。教师设问：土壤是无数生物生活的大本营，当土壤被污染后，在其中生活的生物数量和种类有没有变化呢？依据我们所学的知识，你能提出什么问题呢？

小组成员经过充分讨论和探究，对本小组成员提出的问题从可行性、是否有价值等几个方面进行充分的论证。在此过程中，小组内可能会出现争论。讨论后，各小组明确本组将探究的问题，并附上简略论证。

2.小组讨论，作出假设

各小组根据已有的知识和经验，对问题作出初步的假设性回答。

3.设计实验，制订计划

（1）根据讨论，完成实验设计的方案。①本实验的自变量是什么？②本实验的因变量是什么？观察的指标是什么？③设计怎样的表格才能记录观察到的数据？④本实验中实验误差的来源有哪些？怎样消除这些误差？⑤需要准备哪些器材和用具？

（2）以某一组的实验设计方案为例进行点评，改进和完善实验设计方案。

提出问题：污染程度不同的土壤中动物的物种丰富度相同吗？

作出假设：不同地块土壤中的动物类群丰富度是不相同的，受到污染的土壤中动物的丰富度应小于未受污染的土壤中动物的丰富度。

材料用具：自制取样器、铲子、塑料袋、诱虫器（装有酒精的试管、漏斗、底铺金属网的漏底花盆、灯）或吸虫器、标签、瓷盘、解剖针、放大镜、包着纱布或棉花的镊子、试管、70%酒精、显微镜、实体镜、载玻片和盖玻片、编制好的当地土壤动物分类检索表。

4.小组合作，实施计划

教师给出必要的资料，并适时抛出问题，启发学生思考。

（1）准备。本步骤可指导各小组在实验前一天做好准备。取样时须注意安全，在植物生长密集的地方，要先用木棍试探，以免毒蛇伤人，然后清理表面植物。在选取取样地点时，要远离陡坡和深水区，对于确定的取样地点，要注意观察和记录周围的环境状况。

（2）取样。各小组在样方内随机选择地点，将表土上的落叶轻轻拨开，用手来回旋转罐子，将罐子按入土中，直至罐底压到与地表几乎齐平，再用花铲将罐内的土连同罐子一起挖出，将罐子中的土壤倒入塑料袋中。

此时可让学生思考：我们取样的土壤来自土壤的上层还是下层？（上层。）为什么？（大多数土壤动物都只能利用枯枝落叶层中的孔隙和土壤颗粒间的间隙作为自己的生存空间，因此越是靠近土壤表层，动物的种类就越丰富。）怎样才能做到随机取样？（可参考五点取样的方法进行取样。）

（3）采集动物。方法1：简易采集法。将取到的土壤样品放在瓷盆内（要注意防止小动物逃走），用解剖针拨找小动物，同时用放大镜观察，发现体型较大的动物，可用包着纱布的镊子取出来，体型较小的则可以用吸虫器采集。采集到的小动物放入体积分数为70%的酒精溶液中。方法2：诱虫器采集法。在去底花盆中放一个金属网，将土壤样品放置在金属网上，为了使空气流通，土壤与花盆壁之间要留一定的空隙。然后，将花盆放置在诱虫器上，打开电灯，进行采集。

此时可让学生思考：本实验为什么不宜用样方法或标志重捕法进行调查？（由于许多土壤动物有较强的活动能力，而且身体微小。）

（4）观察和分类。指导学生根据教师事先编制好的当地常见土壤动物分类检索表对动物进行分类。对于一些特别微小的动物，可借助显微镜、放大镜进行观察。

（5）统计和分析

利用记名计算法进行统计，将各组记录的数据进行汇总，记录到设计好的表格中。

5.数据处理，推出结论

学校草坪土壤中动物种类相当丰富，但只有少数动物的个体数量较多，成为优势种，以节肢动物较多;化工厂周围草坪土壤中动物类群数和个体数明显减少。可提示学生思考，为了让数据更加形象和直观，能否将表格中的数据以另外的方式处理？（如用圆饼图、柱状图等。）此时可引导学生对实验结果进行分析和比较，各小组之间的数据有无差异？对实验结果有无影响？经过充分讨论，学生可自行得出土壤的环境条件与土壤动物类群丰富度直接相关，受到污染的化工厂的土壤中的动物类群明显减少的结论。

6.总结交流，拓展提升

实验结束后，可要求各小组选出一名代表，对本小组在实验过程中各成员的分工、任务完成情况和遇到的问题做汇报。汇报时，尤其要鼓励组间质疑、答辩，引导学生关注和完善细节，学会反思，最后能圆满解决实验设计和实施过程中的疑问。

五、教学反思

本探究活动设计的特点是教师在指导学生进行探究活动时逐渐放手让学生独立完成，即逐渐撤去“支架”。学生根据教师设置的情境，经过充分的讨论后提出本小组拟探究的问题，并根据已有的经验作出假设。根据教师提供的信息和问题串，学生通过小组协作制定计划。

“细雨湿衣看不见，闲花落地听无声”，学生通过亲历探究活动，在不知不觉间巩固了知识、提升了能力、升华了情感。