劉 思 楊莉娜 黎錦通

（深圳市龍崗區(qū)園山實驗學校 廣東深圳 518115）

《普通高中生物學課程標準（2017 年版）》提出了包括“科學探究”的四大核心素養(yǎng)為課程的宗旨，同時“科學探究”也是《義務教育生物學課程標準（2011 年版）》中的重要主題之一，這些舉措提高了對科學探究素養(yǎng)的重視，推動著義務教育生物學課程的改革?？茖W探究對于學生掌握科學概念、參與科學實踐、理解科學本質、成為獨立的思考者和學習者都有重要作用[1]。綜合實踐活動是以學生的興趣和認知水平為基礎，在教師的指導下，有目的、有組織地開展具有自主性、開放性和體驗性的實踐活動。因此，綜合實踐活動契合課程標準指導思想，在拓展學科內容、提升學科能力之余，著重提升科學探究素養(yǎng)，同時能一定程度上解決目前學科活動老舊、單一的問題，并提供可行的措施和案例。

橫崗街道地處深圳東部，屬于亞熱帶季風氣候，天氣較干燥，氣候溫和，年平均氣溫22.4℃，適宜暖水性藻類（例如，硅藻、藍藻等）的生長和繁殖。藻類是低等的水生植物，是水體污染的指示植物，其生長狀況能反映水體生態(tài)的污染程度。在個別社區(qū)中，由于水流較慢、生態(tài)系統(tǒng)較簡單、污水傾倒等原因導致藻類瘋長，但水體藻類的生長狀況、數(shù)量等問題并沒有得到社區(qū)管理員的重視。同時，學生在校園的水池中也發(fā)現(xiàn)了類似的情況。針對此現(xiàn)狀，學生提出問題：小區(qū)和校園內水體藻類的種類有哪些？早、中、晚的藻類比例如何變化？說明水質如何？什么原因導致水體產生這種現(xiàn)象？如何治理和調整水質？為了解決這些問題，在教師的指導下，學生進行綜合實踐活動“探究橫崗街道不同時間段水體藻類多樣性變化”的探索，在周邊環(huán)境觀察、采樣鑒定、定時監(jiān)測、繪制藻類變化圖后，揭示水體藻類的種類及比例變化情況，并推測水質情況，嘗試為深圳地區(qū)的社區(qū)水質治理提供可行建議。

1 過程與方法

本實驗在11 月初進行，選擇早（7∶00）、中（12∶00）、晚（18∶00）3 個時間點，學生分別在橫崗信義御城小區(qū)水池和園山實驗學校水池0.3～0.5 m水深處采樣。對于透明度很小的區(qū)域，在下層多取一個樣本，并與表層樣混合制成混合樣。采樣時，將采水器扔進水中，灌滿水后取出，用所取水樣沖洗采樣瓶2～3 次，蓋好瓶塞。對于比較淺的池塘，直接利用滴管進行吸取，多次取樣。采集后，立即送回實驗室，置于4℃冰箱保存，抑制生物活性，降低生物化學作用，并在當天完成鏡檢。

浮游藻類種類的鑒定主要參照《中國淡水藻志》《中國淡水藻類：系統(tǒng)、分類及生態(tài)》《植物學》。鏡檢前，學生通過網(wǎng)絡和書籍對藻類的分類、觀察和鑒定進行學習，利用藻類一般鑒定過程進行實驗。浮游藻類定性分析時，將樣品制成臨時裝片，利用高倍光學顯微鏡（10×40 倍）進行浮游藻類的類別鑒定，鑒定到屬。

利用玻片和滴管將1 個樣品制成3 個臨時裝片，每個裝片在顯微鏡下（10×10 倍）選擇10 個不重復的視野，統(tǒng)計每個樣品中的藻類數(shù)量，利用Excel 計算相應的比例。實驗持續(xù)1 周，學生3 人一組，每天在相同時間分別取樣，最終3 個時間段分別取平均值，繪制成水體藻類時空變化圖。

用pH 試紙測定水體的酸堿度，分析水體生物生長狀況及水體污染情況。

2 結果

2.1 浮游藻類的種類組成 橫崗信義御城小區(qū)水池的藻類種類較豐富，主要包括了3 個門，8 個屬（圖2），其中藍藻門束絲藻屬（Aphanizomenon）數(shù)量最多，是該水體的優(yōu)勢種。園山實驗學校的水體藻類種類較少，只觀察到束絲藻屬和柵藻屬（Scenedesmus）（圖3），其中束絲藻屬數(shù)量明顯多于柵藻屬，藻類多樣性較差。

圖1 橫崗信義御城水池藻類組成（16×40 倍）

圖2 園山實驗學校水池藻類組成（16×40 倍）

2.2 浮游藻類的種類時空變化 水體藻類比例變化，如圖3、圖4 所示。據(jù)圖分析，隨著時間推移每個屬均有改變。信義御城水體中，藍藻門束絲藻屬比例一直高于其他各屬，比例隨時間逐漸降低；綠藻門中柵藻屬比例逐漸增加，水棉屬（Spirogyra）、團藻屬（Volvox）、剛毛藻屬（Cladophora）變化不明顯；硅藻門中，各屬比例均較低，羽紋硅藻屬（Pinnularia）先降低后增加，舟形藻屬（Navicula）逐漸增加，直鏈藻屬（Melosira）略有增加后降低。園山實驗學校水體中，柵藻屬的數(shù)量和比例一直明顯高于束絲藻屬，隨時間的推移束絲藻屬比例先升后降，柵藻屬先降后升，整體變化不明顯。

圖3 橫崗信義御城池塘藻類的時空變化（平均值±標準差）

圖4 園山實驗學校水池藻類的時空變化（平均值±標準差）

2.3 水體酸堿度 信義御城和園山實驗學校的水體pH 值約為6，均呈現(xiàn)弱酸性。弱酸性水質易導致有機物分解速率減慢，物質循環(huán)速度較慢，寄生蟲大量發(fā)生，對魚類危害性較大。

3 結論及建議

本活動在11 月展開，該段時間的天氣晴朗，溫度適宜（25℃左右），在此溫度下，橫崗信義御城的水體藻類豐富度較高，數(shù)量也較多，其中，束絲藻屬為優(yōu)勢屬。而在園山實驗學校中，藻類豐富度較少，主要有2 種：束絲藻屬和柵藻屬。束絲藻屬是我國常見的水華藍藻種類，而以束絲藻屬作為優(yōu)勢種的水體，爆發(fā)水華的可能性較高。學生在采樣時發(fā)現(xiàn)，橫崗信義御城小區(qū)的水質相對較渾濁，藻類數(shù)量過多，肉眼可見已有一定的水華現(xiàn)象。而部分的束絲藻屬含有毒性，其分泌物將極大程度危害水體生態(tài)和其他水生生物，因此，應盡快進行水質調整。

學生針對觀察到的現(xiàn)象，結合藻類的生活條件和水體pH 值，建議可適當增加水生動物（例如，鯉魚），潑灑適量小蘇打改善水體酸堿度（水體酸堿度最適為6.5～8.5），對水體生態(tài)的平衡有一定的約束作用。同時，可組織人員定期對水質進行檢測和更新，例如，增加水體的流動性，每隔一段時間進行一次換水。園山實驗學校的水體為半流動水體，藻類較少，可適當加入水草和其他的植物，豐富該水池的生態(tài)，提高生態(tài)系統(tǒng)的自動調節(jié)能力，從而維持基本的生態(tài)平衡。

實踐活動結束后，學生的探索歷程并沒有結束。學生查找資料，整理成實驗報告，并將治理水體污染、提高水質的建議與小區(qū)工作人員和學校水池管理人員進行溝通。由于小區(qū)的規(guī)劃和實際問題，信義御城小區(qū)實行了水體更換，一定程度上改善了水體的污染。學生計劃在下學期，對2 處的水體進行再次監(jiān)測，持續(xù)關注水體藻類變化，并對水質調整方案進行修正，進一步探索可行的方法。

4 總結

在本次綜合實踐活動中，學生通過自主設計和實施實驗，體驗了科學探究的過程，學會了查閱文獻，合作探究，研究分析和撰寫實驗論文，感受了科學研究的不易，培養(yǎng)了學科關鍵能力，著重提升了科學探究素養(yǎng)。

綜合實踐活動是開放性、跨學科的綜合探究活動，滿足了初中生對世界的好奇心和探索欲，激發(fā)研究的興趣。教師在進行綜合實踐活動時，應選擇符合學生認知特點和思維難度的活動，適當?shù)匾龑Ш驮u價學生的成果和不足。例如，在藻類采樣過程，學生對藻類的采樣方法不清楚，采樣存在困難，可利用教師提供的相關書籍和資料，提前學習，并仿照教師的示范方法多次進行采集；在繪制藻類時空變化圖時，學生對數(shù)據(jù)處理不熟練，還停留在單一的紙筆計算和統(tǒng)計上，教師應提前進行數(shù)據(jù)處理教學，幫助學生掌握一定數(shù)據(jù)處理原理和方法再進行實驗，有利于獲得更佳效果。因此，在教師的引導下，綜合實踐活動有利于提升學生的科學探究素養(yǎng)，鍛煉探究能力，凝練科學精神，并使其在活動中更加關注生活，學會解決生活中的問題。