趙廣宇 劉 霞

（1石室中學(xué) 四川成都 610041 2第十八中學(xué) 四川成都 610072）

《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》指出：教師要為學(xué)生提供豐富的、有代表性的生物學(xué)事實(shí)，引導(dǎo)學(xué)生通過對事實(shí)的抽象和概括，建立生物學(xué)概念[1]。筆者在“種群的特征”教學(xué)中，嘗試以資料的形式給學(xué)生提供生物學(xué)事實(shí)，引導(dǎo)學(xué)生通過分析資料，歸納、概括得出相關(guān)的生物學(xué)概念，達(dá)到自主構(gòu)建生物學(xué)概念的目的。

1 學(xué)情分析與設(shè)計思路

經(jīng)過之前的學(xué)習(xí)，學(xué)生已知“種群”的定義及其在生命系統(tǒng)中的結(jié)構(gòu)層次，但對種群概念的認(rèn)知還停留在種群遺傳學(xué)水平，對種群生態(tài)學(xué)的內(nèi)容仍是陌生的。盡管學(xué)生學(xué)習(xí)有關(guān)種群及其特征的相關(guān)概念沒有難度，以接受學(xué)習(xí)的方式能掌握定義。但為幫助學(xué)生自主構(gòu)建并深刻理解種群及種群特征的相關(guān)概念，本節(jié)課將引導(dǎo)學(xué)生從生態(tài)學(xué)的角度認(rèn)識種群的概念，并以種群密度為核心，建立種群特征之間的邏輯關(guān)系，以真正理解“種群”概念的生態(tài)學(xué)內(nèi)涵，深刻理解“種群”作為生命系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)單位，以及研究生物與環(huán)境之間關(guān)系的價值。

2 教學(xué)目標(biāo)

基于課程標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容要求、學(xué)業(yè)要求和學(xué)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，著眼于提高學(xué)生生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的要求，制訂以下教學(xué)目標(biāo)：

1）列舉種群的基本特征，闡明“種群”概念的內(nèi)涵，區(qū)別“個體”與“種群”在生命系統(tǒng)結(jié)構(gòu)層次的本質(zhì)差異。

2）基于相關(guān)實(shí)證材料，運(yùn)用歸納、推理、概括等思維方法，闡釋種群的數(shù)量特征影響種群數(shù)量變化的規(guī)律性。

3）通過構(gòu)建種群數(shù)量變化的知識結(jié)構(gòu)圖，運(yùn)用建模的思維方法得出種群數(shù)量特征之間的邏輯關(guān)系，論證種群數(shù)量的規(guī)律性變化，探討影響種群數(shù)量變化的各種因素。

4）基于對種群數(shù)量變化的認(rèn)識，在生物與環(huán)境的層面形成“穩(wěn)態(tài)與平衡觀”，增強(qiáng)生態(tài)與環(huán)保意識。

3 教學(xué)過程

3.1 創(chuàng)設(shè)問題情境，引入教學(xué)內(nèi)容

教師呈現(xiàn)資料1：呆萌、可愛的大熊貓是中國特有的動物物種，已在地球上生存了至少800萬年，被譽(yù)為“活化石”和“中國國寶”，是世界自然基金會的形象大使，是世界生物多樣性保護(hù)的旗艦物種。其主要棲息地是中國四川、陜西和甘肅的山區(qū)，因?yàn)閿?shù)量稀少，被世界和我國列為瀕危物種。經(jīng)過我國幾十年的努力，大熊貓的數(shù)量逐漸增加，據(jù)調(diào)查，2013年底全國野生大熊貓種群數(shù)量達(dá)到1 864只。2016年，世界自然保護(hù)聯(lián)盟將大熊貓的受威脅等級從“瀕?！毕陆抵痢耙孜！盵2]。2019年，圈養(yǎng)大熊貓種群數(shù)量達(dá)到600只。

要求學(xué)生在閱讀材料后，回答問題：降低大熊貓受威脅等級的依據(jù)是什么？學(xué)生回答：大熊貓的數(shù)量。教師引入教學(xué)內(nèi)容：大熊貓等珍稀動、植物資源的保護(hù)研究，需要從群體角度探究其數(shù)量及變化趨勢。本節(jié)課的學(xué)習(xí)內(nèi)容即為種群及種群特征。

3.2 學(xué)習(xí)種群概念，探索種群特征

教師提問：種群的定義是什么？學(xué)生根據(jù)已有知識，能回答出：生活在一定區(qū)域內(nèi)同種生物的全部個體，并說明種群是生物繁殖的基本單位和進(jìn)化的基本單位。

教師提問：個體與種群在生命系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)層次上，有何聯(lián)系與區(qū)別？提示學(xué)生從生命的基本特征角度分析個體與種群的區(qū)別。學(xué)生分析、討論后得出：個體是生命的基本單位，具有繁殖、生長、遺傳等特征；種群是由個體組成的群體，具有一定的數(shù)量，以及繁殖率和基因庫。教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步分析，得出：個體是自然界能獨(dú)立存在的基本的生命單位，種群是物種在自然界存在的基本單位。種群不是個體的簡單相加，而是通過種內(nèi)關(guān)系組成的有機(jī)統(tǒng)一體。從個體到種群，其特征發(fā)生了質(zhì)的變化，種群所具有的特征是個體所不具備的。例如，個體有生、死，而種群有出生率和死亡率。因此，自然種群有3個基本特征：1）空間特征，種群具有一定的分布區(qū)域；2）數(shù)量特征，每單位面積（或空間）上的個體數(shù)量是變動的；3）遺傳特征，種群具有一定的基因組成[3]。研究種群的核心問題是種群大小或數(shù)量在時間和空間上的變動規(guī)律。

3.3 探索種群數(shù)量變化因素，構(gòu)建種群數(shù)量特征概念

3.3.1 確立種群數(shù)量的量標(biāo)，了解統(tǒng)計種群數(shù)量的方法

教師組織學(xué)生討論：如何統(tǒng)計種群的數(shù)量？部分學(xué)生認(rèn)為資料1和我國第7次人口普查數(shù)據(jù)是統(tǒng)計的準(zhǔn)確數(shù)目。有學(xué)生根據(jù)經(jīng)驗(yàn)認(rèn)為，諸如蒼蠅、蚊子等動物，數(shù)量多、移動快，很難統(tǒng)計其準(zhǔn)確的數(shù)目。

教師由此提出“種群密度”的概念，并出示資料2：2017年，我國科學(xué)家完成了“基于無人機(jī)遙感的瑪多縣大型野生食草動物種群數(shù)量調(diào)查”，成功調(diào)查了藏野驢、藏原羚、巖羊等生物的種群數(shù)量[4]。執(zhí)教者作為志愿者協(xié)助科學(xué)家采集王朗自然保護(hù)區(qū)的大熊貓糞便，科學(xué)家通過分析其中的DNA分子，查明在2003—2004年，這一地區(qū)大熊貓的種群數(shù)量為66只[5]。

指導(dǎo)學(xué)生通過資料分析、閱讀教材，學(xué)習(xí)種群密度的統(tǒng)計方法：1）采用航拍等方法統(tǒng)計全部動物的數(shù)量；2）取樣調(diào)查法，包括樣方法和標(biāo)志重捕法；3）糞堆法、捕捉法等估算法。不同的生物種群，統(tǒng)計種群密度的方法有差異。

以熟悉的生物為例，進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生分析生物種群密度的特點(diǎn)：不同的生物，例如，草原上昆蟲、田鼠和狼等，在同一空間內(nèi)的數(shù)量級可能存在較大差異；同一生物種群，例如，蒼蠅、蚊子等昆蟲，在不同的時間范疇（例如，不同季節(jié)），數(shù)量也有較大差異。

3.3.2 分析人口調(diào)查資料，探尋數(shù)量變化內(nèi)因

教師指出：種群密度反映了特定時間范疇的數(shù)量，而種群數(shù)量研究除了“統(tǒng)計種群數(shù)量或密度外，還需要研究數(shù)量變動規(guī)律、種群數(shù)量的調(diào)節(jié)機(jī)制、種群的分布和空間結(jié)構(gòu)特點(diǎn)”[6]。

現(xiàn)代人口調(diào)查就是最完善的種群數(shù)量統(tǒng)計。資料3：我國國家統(tǒng)計局在2021年5月11日公布了第7次全國人口普查主要數(shù)據(jù)結(jié)果：

1）人口總量增長，增速有所放緩。全國人口共141 178萬人，與2010年相比，增長5.38%，年平均增長率為0.53%。最新預(yù)測表明，人口總量將在2025—2030年間達(dá)到峰值。

2）人口城鎮(zhèn)化水平加速提升，人口流動更趨活躍。2020年流動人口近3.8億人，10年間增長了將近70%。從流向上分析，人口持續(xù)向沿江、沿海地區(qū)和內(nèi)地城區(qū)集聚，長三角等主要城市群的人口增長迅速，集聚度加大。

3）出生人口性別比穩(wěn)步下降，性別結(jié)構(gòu)得到改善。男性人口為72 334萬人，占51.24%；女性人口為68 844萬人，占48.76%?？?cè)丝谛詣e比為105.07，出生人口性別比為111.3。

4）少兒人口比重回升，老齡化進(jìn)一步加劇。0～14歲人口為25 338萬人，占17.95%；15～59歲人口為89 438萬人，占63.35%；60歲及以上人口為26 402萬人，占18.70%（其中，65歲及以上人口為19 064萬人，占13.50%）。與2010年相比，分別上升1.35個百分點(diǎn)、下降6.79個百分點(diǎn)、上升5.44個百分點(diǎn)，老年人口增長速度將明顯加快[7]。

教師提出問題：我國人口調(diào)查量標(biāo)除人口數(shù)量外，還有哪些內(nèi)容？有何生態(tài)學(xué)意義？學(xué)生依據(jù)材料能直接回答出：調(diào)查內(nèi)容有人口增長率、性別比例、年齡段比例、人口遷移狀況等。不能答出相關(guān)量標(biāo)的概念、生態(tài)學(xué)意義。教師引導(dǎo)學(xué)生深入分析資料，依據(jù)數(shù)據(jù)1得出：增長率取決于出生率與死亡率的差值，出生率和死亡率直接影響種群數(shù)量變化，是影響種群密度最重要的因素。

教師進(jìn)一步補(bǔ)充蜜蜂的“自然分蜂”現(xiàn)象，并結(jié)合數(shù)據(jù)2，幫助學(xué)生建立“遷入、遷出”的概念：遷入（出）率是指從其他區(qū)域遷入（出）到這個種群的個體數(shù)占整個種群的數(shù)量比。進(jìn)而分析、推理得出：遷入率與遷出率也直接影響種群數(shù)量，在城市人口的研究中占有重要地位。出生和遷入使種群數(shù)量增加，死亡和遷出使種群減少。

依據(jù)數(shù)據(jù)3，引導(dǎo)學(xué)生分析性別比例對出生率的影響。依據(jù)數(shù)據(jù)4得出：不同年齡組在種群中所占的比例代表種群的年齡組成，能決定種群現(xiàn)在的出生率和死亡率，也能影響種群數(shù)量未來的變化。教師補(bǔ)充：種群年齡組成包括衰退型、增長型、穩(wěn)定型3種類型，通過年齡組成可預(yù)測種群密度的變化趨勢。引導(dǎo)學(xué)生分析我國人口年齡組成，得出我國即將進(jìn)入老齡化社會的結(jié)論。

完成數(shù)量特征學(xué)習(xí)后，教師要求學(xué)生閱讀教材，自學(xué)種群的空間特征，了解種群空間分布的類型。

3.4 構(gòu)建種群數(shù)量特征的知識結(jié)構(gòu)圖，深刻領(lǐng)悟種群概念內(nèi)涵

3.4.1 自主構(gòu)建知識結(jié)構(gòu)圖，領(lǐng)悟知識邏輯關(guān)系

教師要求學(xué)生圍繞“種群概念”，建立以種群特征為中心的知識結(jié)構(gòu)圖（圖1）。學(xué)生在自主構(gòu)建知識結(jié)構(gòu)圖時，出現(xiàn)下列問題：1）只體現(xiàn)種群的數(shù)量特征；2）無法準(zhǔn)確呈現(xiàn)數(shù)量特征之間的關(guān)系。教師通過例證進(jìn)一步說明“種群”的概念，幫助學(xué)生從生態(tài)學(xué)的角度理解“種群”概念的內(nèi)涵：種群是占有一定空間和時間的同一物種個體的集合體，由不同年齡和不同性別的個體組成，彼此可互配進(jìn)行繁殖，是物種存在的單位，也是繁殖的單位、進(jìn)化的單位。種群包括3個特征，其中數(shù)量特征是主要研究內(nèi)容。

3.4.2 理論聯(lián)系實(shí)際，加深概念理解

教師展示資料4：調(diào)查四川馬邊大風(fēng)頂自然保護(hù)區(qū)內(nèi)的大熊貓發(fā)現(xiàn)，該大熊貓種群的年齡組成如表1。請據(jù)此預(yù)測該保護(hù)區(qū)大熊貓種群數(shù)量的變化趨勢，并說明原因[8]。

表1 馬邊大風(fēng)頂自然保護(hù)區(qū)大熊貓種群年齡組成

學(xué)生分析得出4種不同的結(jié)論：1）年齡組成為增長型，種群數(shù)量增加；2）短期增長，長期穩(wěn)定；3）不確定，因?yàn)榇笮茇埖姆敝陈实停?）由于受到氣候、食物、天敵、人類活動等方面的影響，有可能降低。

教師強(qiáng)調(diào)：影響種群密度的因素不僅是種群的數(shù)量特征，還有外界因素，綜合作用于種群，影響著種群數(shù)量變化。并組織學(xué)生討論：世界自然保護(hù)聯(lián)盟將大熊貓“降級”是否合理？大家一致認(rèn)為：目前，大熊貓種群數(shù)量仍然很少，繁殖率低，其生存受到眾多外界條件的影響，保護(hù)之路依然艱難，不宜降級。進(jìn)而總結(jié)得出：研究種群密度，有利于人類了解種群與環(huán)境的關(guān)系，有利于更好地保護(hù)生物多樣性，更合理地利用自然資源，例如，進(jìn)行瀕危動物的保護(hù)、有害生物防治、漁業(yè)上合理捕獲量的確定等。

4 教學(xué)反思

本節(jié)教學(xué)設(shè)計特點(diǎn)總結(jié)如下：1）圍繞“種群”概念，以種群數(shù)量特征為主線，將種群的數(shù)量特征、空間特征、遺傳特征等學(xué)習(xí)內(nèi)容有機(jī)地整合在一起，使學(xué)生在已有“種群”概念的基礎(chǔ)上，全面理解種群的概念與特征，領(lǐng)悟種群在整個生命系統(tǒng)中的地位。2）在學(xué)生已有知識的基礎(chǔ)上，通過資料分析、模型構(gòu)建等方式實(shí)現(xiàn)知識的同化與順應(yīng)，促進(jìn)學(xué)生自主構(gòu)建生物學(xué)概念。3）以我國人口調(diào)查、珍稀動物大熊貓保護(hù)主題創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)情境，引導(dǎo)學(xué)生實(shí)現(xiàn)知識的遷移運(yùn)用，發(fā)展科學(xué)思維。