“用样方法调查草地中某种双子叶植物的种群密度”的课堂模拟实验

邓淑媚

【摘要】“用样方法调查草地中某种双子叶植物的种群密度”是一项高中生物户外探究实验。在广东梅县东山中学现有的教学条件下，考虑到安全等诸多限制因素，该项实验难以开展。而学生如果没有亲历该探究实验，容易对该部分内容印象不深，理解不透，掌握不牢，难以达到教学目标。为解决这一矛盾，本人指导学生改进该探究实验，用学生的课桌桌面模拟草地，将实践场地从室外移向室内，利用铁线圈自制若干个4cm×4cm的样方，用10种易购得、易于分辨的豆子模拟草地中的10种植物，以其中1种豆子代表被调查种群密度的某种双子叶植物。学生在一节课40分钟内就能在自己的桌面上利用少量的材料工具完成全部操作，最终成功实现了户外实践的课堂模拟实验。

【关键词】样方法;课堂模拟

一、研究背景

“用样方法调查草地中某种双子叶植物的种群密度”是人民教育出版社高中生物必修三第四章第一节《种群的特征》的探究内容。该内容要求教师带领高中生们，准备和携带卷尺、尼龙绳、木楔、签字笔、笔记本和植物分类图鉴等材料用具，到户外作业。在广东梅县东山中学现有的教学条件下，考虑到操作条件、安全隐患、课务安排等诸多限制因素，师生们能够真正走到户外实践操作的可能性不大。而如果只是教师在课堂上讲解、演示，学生通过做习题来巩固知识点，教学效果就非常有限，学生没有亲历动脑动手参与的探究过程，没有通过具体的活动将理论联系实际，没有建立起科学探究思维，容易对该部分内容印象不深，理解不透，掌握不牢，难以达到教学目标，实为一种遗憾。

为解决这一矛盾，本人指导学生改进该探究实验，最终成功实现了户外实践的课堂模拟操作。

二、研究方法

估算种群密度最常用的科学方法之一——样方法。

三、科学原理

1.调查种群密度时，如果调查的种群分布范围较小、个体较大，可以逐个计数。当逐个计数非常困难时，需要采取估算的方法。科学估算种群密度的方法有两个：样方法和标志重捕法。若调查的对象是植物，或活动范围小、活动能力弱的动物，则采用最常用的估算方法之一——样方法。

2.样方：从研究对象的总体中，抽取出来的部分个体的集合。

3.样方法：在被调查种群的分布范围内，随机选取若干个样方，通过计数每个样方内的个体数，求得每个样方的种群密度，以所有样方种群密度的平均值作为该种群的种群密度估计值。

4.随机取样：在抽样时，总体中每一个个体被抽选的机会均等，且任何一个个体被选与其它个体间无任何牵连，具有随机性和独立性。随机取样不允许掺入任何主观因素，否则难以避免调查人员想获得调查属性的心理作用，使调查结果有偏差。

四、改进的基本思路

1.把户外作业搬进室内课堂，消除安全隐患;

2.用容易获取的简单的实验材料用具替代难以获取的复杂的材料用具;

3.一节课40分钟内完成全部探究学习过程及得到相关探究实验结果。

五、改进点及其优势

1.用学生课桌的桌面模拟草地，不践踏和破坏草地;

2.将实践场地从室外移向室内，消除了集体户外活动的安全隐患;

3.不需准备和携带卷尺、尼龙绳、木楔和植物分类图鉴等，减少了工作量;

4.所需的材料用具数量少、易获得（仅需课桌、尺子、10种豆子、铁线圈、签字笔和笔记本），操作简单，实验结果易得，一节课40分钟内可以完成全部探究学习过程及得到相关探究实验结果;

5.用10种易购得、易于分辨的豆子模拟草地中的10种植物，以其中1种豆子代表被调查种群密度的某种双子叶植物，实验成本较低;

6.将混合的10种豆子随机撒在桌面上，模拟植物在草地中的自然生长状态;

7.样方是学生自制的若干个4cm×4cm铁线圈，可多次重复利用，安全环保;

8.利用桌面模拟多种地形，采用“五点取样法”或“等距取样法”随机取样，统计样方内该种豆子的数量，计算每个样方的种群密度，以所有样方种群密度的平均值作为该种群的种群密度估计值。学生在自己的桌面上就能完成使用样方法估计草地中某种双子叶植物的种群密度的模拟实验;

9.每4位同学一组，每位组员都可自己来撒组里的同一堆豆子，将得到的数据与同组其他成员的对比，就发现的问题进行分析讨论，有助于学生正确使用样方法调查种群密度。

六、实际操作情况

实验成本较低，豆子被使用后可以作其它用途，不浪费;铁线圈可以多次重复利用。同学们参与的积极性很高，按照样方法的要求进行操作，对所取得的数据分组进行了愉快而热烈的分享、对比、分析和讨论，寓学于乐，知识目标和能力目标已经达到，情感态度和价值观也得到了升华。

实践证明，“用样方法调查草地中某种双子叶植物的种群密度”的课堂模拟实验具有可操作性、趣味性、实用性和有效性，所得到的调查数据科学合理，学生易于理解、掌握和应用。如图一、图二所示。

七、进一步完善的设想

鼓励学生充分发挥主观能动性，发现更多安全无毒、坚固耐用、低碳环保的替代材料和用具，甚至可以使用电脑软件制作虚拟草地、样方和多种植物，发散思维，创意无限，集思广益。

【参考文献】

[1] 刘本举.基于模拟调查的“調查种群密度的方法”一节的教学[J].生物学通报，2015，50（01）：28-30.