对标记重捕法模拟实验的改进

罗伟 祝远超

摘 要 用不同颜色的金鱼进行标记重捕法的模拟实验可优化实验方案，让模拟实验的情境更接近自然状态，提高实验效果，更好地培养学生的科学探究、科学思维和生命观念等核心素养。

关键词 标记重捕法 模拟实验改进中图分类号 Ｇ633. 91 文献标志码 B

文件编号：1003 - 7586 （2023）02 - 0067 - 02

1 问题的提出

众所周知，新人教版高中生物学教材《选择性必修2·生物与环境》在老版本教材的基础上做了不少修改，但标记重捕法的相关内容依然被保留了下来，这说明新教材将科学方法的传授和科学思维的培养放在了突出的位置。然而，新教材仅对标记重捕法作了简要介绍，学生难以深刻理解并建构相应的数学模型。由于标记重捕法的实施受诸多因素限制，如教师带学生到大自然中亲身体验捕获和标记过程几乎是不可能的，因此，教师需要钻研教材，充分利用教材的显性资源，挖掘教材的隐性资源，对标记重捕实验进行情境化设计，从而使教学达到新课标中“充分利用学生的生活资源”的要求，有针对性地落实学生核心素养的培养。

2 标记重捕法模拟实验已有方案的不足

已有不少教师进行过标记重捕法的模拟实验，他们大多以植物种子为实验材料，如绿豆和红豆、黄玉米与白玉米、赤小豆与红芸豆等。以种子为材料，学生在模拟重捕的过程中会因种子的形状、大小及密度不同而无法满足标记个体与未标记个体被捕获的概率相等这一条件，而且标记重捕法的适用对象是活动能力强、活动范围广的动物，故以动物为实验材料更为恰当。在实际操作中，因受动物的捕获、标记、数量、空间分布、操作安全及再次混合均匀等条件的限制，学生很难亲身体验，这给实验教学带来了一定挑战。教师发现用小金鱼来做标记重捕法的模拟实验可获得良好的教学效果，有利于培养学生的科学思维、科学探究及生命观念等生物学科核心素养。

3 标记重捕法模拟实验的改进

教师利用金鱼为实验材料可对标记重捕法的模拟实验进行改进，具体如下：

3.1 实验原理

标记重捕法是指在一个比较明确的被调查种群范围内，捕捉一定量的生物个体进行标记，之后放回原来的环境，经过一段适当的时期（已标记个体与未标记个体充分混合均匀后），再进行重捕，根据重捕样本中标记个体数占总个体数的比例，估算出该区域内的种群总数。该法适用于哺乳类、鸟类、鱼类和部分昆虫种群绝对数量的估计。本实验中，教师选择红色和白色两种草金鱼，用红色金鱼代表其中被标记的个体。

3.2 材料用具

健康且大小相近的红色和白色草金鱼若干，水桶2个，捞鱼网兜1个，水槽或塑料盆2个，河水备用。

3.3 操作步骤

① 在甲、乙两个水桶中分别放入白色和红色草金鱼若干，用捞鱼网从甲桶中捞起一网白色草金鱼，将其放入水槽丙中并计数，设为a条。

② 从乙桶中捞起等量（a条）的红色草金鱼，放入甲桶，并将手伸入甲桶中按顺时针或逆时针方向反复缓慢地搅动，使红色、白色两种金鱼充分混匀。

③ 待桶中搅动的水流停止后，在眼睛不看桶内的情况下，用捞鱼网从甲桶中随机捞起一网金鱼，将其放入水槽丁中并对红色、白色两种金鱼计数，设该次捕捞的金鱼总数为m条，其中红色金鱼为n条。

④ 根据公式计算出甲桶内原有待测的白色金鱼总数，计算公式为a：x=n：m（x为甲桶内原有待测的白色金鱼总数）。

⑤ 将丙、丁两个水槽中的金鱼按颜色归类分别放回至甲、乙两个水桶中，重复上述步骤3至5次，最终结果取平均值。

⑥ 学生分工合作，对甲桶内原有的白色金鱼逐一计数，将实际总数与步骤⑤中测出的平均值进行比较。

4 标记重捕法模拟实验新方案的优点

（1）教师选择金鱼作为实验材料有诸多优点，如材料易得、经济环保、操作安全、结果可靠且可逆向验证等。学生只要掌握了实验的操作步骤，便可在家中或户外独立完成，尤其是城区学生，他们平时很难接触到可用于重復捕捉的动物，此时可以到花鸟鱼虫市场租借商贩的金鱼和器材直接进行实验。

（2）实验模拟的情境更接近自然状态，且对实验动物的生命活动、寿命和行为等几乎没有任何影响。

（3）实验动物的捕捉和计数方便，且通过反复搅动桶内的水就可以在短时间内使红色、白色两种金鱼充分混匀。实验估计值和实际值均易获取，故用金鱼作实验材料是体验和检验标记重捕法估算种群数量的简易方案，具有可操作性和科学性。

（4）教师利用上述实验动物及器材还可引导学生进行延伸性探究实验，例如，在实验过程中教师可以引导学生通过直接捞起或放入不同颜色的金鱼，来探究调查期间标记动物被捕食或迁出以及标记动物与未标记动物同时随机迁出等各种情况下的估算值与种群实际数量的关系，还可以让学生通过控制网眼大小和选择体型大小不同的金鱼，检验不同网眼大小的渔网捕鱼的误差偏差分析，使学生在科学探索中敢于质疑和推理，尊重事实和证据，获得科研体验，从而帮助学生提高生物学科核心素养。

总之，标记重捕法模拟实验可用的材料很多，但以小动物（如金鱼）作为实验材料有较多优点，可优化实验方案，丰富探究问题，具有更强的可操作性，更有利于落实学科核心素养的培养。