基于生物学学科核心素养的课外科技活动

胡佐灿　张瑶　王智

【摘 要】本文探讨在高中开展基于生物学学科核心素养的生物课外科技活动，以“城市化建设对鸟类群落多样性的影响调查”为例，教师可引导学生采用“假说—演绎法”的方式，设计调查实验并通过数学模型分析实验结果，得出城市鸟类群落多样性和丰富度随着城市化建设水平的提高而下降。此过程中学生形成了生命观念、发展了科学思维、体验了科学探究、提升了社会责任感。

【关键词】高中生物;课外科技活动;学科核心素养

【中图分类号】G633.91  【文献标识码】A  【文章编号】1671-8437（2021）34-0027-03

本文探讨课外科技活动是一项强有力的提高学生综合能力的方法。生物学作为一门自然科学中的基础学科，其涉及面广、发展迅速、与生活和技术结合紧密，因此，以此学科为基础开展的课外科技活动常参与性、趣味性强，形式丰富多样，蕴含丰富的科学精神、思维方法和科学价值等特点。

基于以上特点，生物课外科技活动能够将学生带入科学世界，帮助学生在观察和实践中形成生命观念，并以此指导其解答实际生活中遇到的问题。下面笔者以“城市化建设对鸟类群落多样性的影响调查”为例，阐述基于核心素养的生物学课外科技活动流程。

1   明确课题

1.1  留心生活，提出问题

在周末观鸟活动中，学生发现：自己所住小区和相邻公园内的鸟类种类和数量存在着差异。学生提问：同属一座城市，拥有相同的温度、光照等自然条件，造成小区和公园内鸟类种类和数量差异的主要原因是什么呢？

1.2  查阅资料，作出假设

资料查阅后，学生筛选出了“城市化”这一概念。城市化是指由原本相对自然的土地转向城市用地的过程，该过程的特点是人造景观取代了自然景观，極大地改变了野生动物的自然栖息环境。学生提出假设：更高的城市化建设程度，可能是导致小区内鸟类种类和数量低于公园的主要原因。

1.3  演绎推理

若上述假设成立，则面积大小相似的小区、商业街和公园内鸟类多样性和丰富度与该样地城市建设综合指数成反比。

2  设计实验

2.1  样地选取

选取重庆市塔山公园、龙头寺公园、鲁能星城街区、观音桥步行街这四个面积相当，绿化覆盖率依次减少的四个样地进行实地调查。

2.2  研究方法

2.2.1  鸟类调查方法

采用样线法调查鸟类，记录样线内观察到的鸟类种类和数量。借助中国鸟类图鉴确定各样地鸟类名录[1]，并计算Shannon-Wiener多样性指数。

2.2.2  城市建设特征调查方法

在样线内设置样方，采集样方内平均噪音、人为干扰、建筑指数、植被盖度四项能体现鸟类城市栖息地的特征参数作为指标，计算城市建设综合指数[2]。

2.2.3  相关性分析

使用SPSS17.0中的双变量相关pearson系数，确定影响鸟类多样性的主要城市化因子。

3   结果分析，讨论交流

3.1  四个样地鸟类群落物种数

根据调查绘制了各样地鸟类物种数柱状图，如图1所示。从种类数而言，塔山公园>龙头寺公园>鲁能星城>观音桥步行街;从数量而言，塔山公园>鲁能星城>龙头寺公园>观音桥步行街。

3.2  四个样地鸟类群落多样性

四个样地鸟类群落Shannon-Winner多样性指数结果如图2所示。从鸟类群落多样性来看，H'>

H'>H'>H'。

3.3  四个样地城市建设综合指数

通过平均噪音、人为干扰程度、建筑指数、植被盖度四个相关参数测算四个样地城市建设综合指数。在该评价体系下，四个样地的城市化建设程度为：观音桥步行街>鲁能星城>龙头寺公园>塔山公园。

3.4  不同城市建设特征参数与鸟类群落丰富度和多样性的相关分析

对四个城市建设特征参数及城市综合指数与鸟类群落参数进行相关性分析，结果如表1所示。结果显示，丰富度与城市综合指数呈负相关，多样性指数与城市综合指数呈负相关，与植被盖度呈正相关。

3.5  得出结论

研究发现，在四个样地中，鸟类物种多样性、丰富度均为塔山公园>龙头寺公园>鲁能星城>观音桥步行街;而城市化建设程度则恰好相反，为观音桥步行街>鲁能星城>龙头寺公园>塔山公园。由此可得出结论：城市鸟类群落多样性和丰富度随着城市化建设水平的提高而下降。

4  活动反思

4.1  培育生命观念

理解生物的本质，是生物学教学的基本价值。相关研究指出，建立生命观念才是理解生命本质的重要途径，而情境创设则是引领学生建立生命观念的教学实施途

径[3]。生命观念是一个抽象且宏大的观点和思想，下辖系统观、生态观、进化观等观念群，本次课外实践活动能较好地帮助学生形成生态观。通过调查活动，让创设的情境立体化、实物化，学生通过实践，切身感受到了鸟类之间、鸟类与无机环境间存在着千丝万缕的联系，又基于调查活动中收集的数据，通过理性的科学分析找出了生物与环境可能存在的逻辑关系。在感性的认识基础上加上理性的分析，有利于帮助学生理解个体与群体、局部与整体、生物与环境之间的复杂联系，初步形成生物与环境的生态观。

4.2  发展科学思维

科学思维是指人对自然界中客观事物的一种认知行为、认知方式和认知品质的反映[4]。基于尊重事实和证据的認知行为，采用科学且正确的逻辑分析和推理，有助于学生客观认识事物间的联系，进而逐步形成生命观，同时培养学生质疑和批判等认知品质。形成和使用正确的认知方式分析事实和证据，是科学思维中最重要的环节。本次课外调查活动从日常生活中提出科学问题：为什么小区内和公园内鸟类的种类和数量存在差异？引导学生通过资料查阅、实地走访、环境对比、数据分析等活动，归纳出可能导致这一现象的因素。最后基于各种分析结果进行逻辑推理，以对观察到的现象做出合理解释。这个过程中使用了分析、归纳、综合、演绎、推理等多种科学思维方法，能够帮助学生在实践中发展科学思维。

4.3  体验科学探究

《普通高中生物学课程标准（2017年版）》中对科学探究的表述是：能够发现现实世界中的生物学问题，针对特定的生物学现象，进行观察、提问、实验设计、方案实施以及对结果交流与讨论的能力[5]。现阶段的高中生普遍面临学习时间紧、压力大的状况，因此，课堂之上难以完整地落实科学探究的设想，在周末和假期开展课外科技活动则是落实科学探究的一种有效途径。本文的探究活动采用“假设—演绎法”，从观察提问到得出结论，让学生亲身参与体验科学探究的闭环过程。这一过程不仅能激发学生的学习积极性，帮助学生自主思考，同时还培养了学生运用生物学思维解决生活问题的能力。

4.4  提升社会责任感

中学生正处在价值观形成的初期，在此阶段，教师应塑造其造福人类的态度和服务社会的意识。本次实践活动充分结合了本地资源，应用生物学方法开展科学实践，让学生切身感受到了人类活动对其他生物的影响。在调查的过程中，学生真正地走进自然，亲近自然，更好地树立和践行了“绿水青山就是金山银山”的理念，同时也在团队合作中，强化了集体观念，形成了纪律意识。

【参考文献】

[1]曲利明.中国鸟类图鉴：全3册[M].福州：海峡书局，2013.

[2]王舒，童玉平，王志洁，等.哈尔滨市城市化建设对鸟类群落的影响[J].野生动物学报，2015（3）.

[3]谭永平.发展学科核心素养——为何及如何建立生命观念[J].生物学教学，2017（42）.

[4]吴成军.试论科学思维及其在生物学学科中的独特性[J].生物学教学，2018（43）.

[5]中华人民共和国教育部.义务教育生物课程标准（2017年版）[M].北京：人民教育出版社，2020.

【作者简介】

胡佐灿（1994～），男，重庆江北人，中学二级教师。研究方向：中学生物学教育。

Extracurricular Scientific and Technological Activities Based on the Core Literacy of Biology

——A Case Study of Investigation on the Impact of Urbanization on Bird Community Diversity

Zuocan Hu， Yao Zhang， Zhi Wang

（Bashu Middle School， Chongqing， 400013）

Abstract：The extracurricular biological science and technology activities based on the core literacy of biology are carried out in senior high schools. Taking the investigation on the impact of urbanization on bird community diversity as an example， Teachers can guide students to design investigation experiments by means of "hypothesis deduction method" and to analyze the experimental results through mathematical models. It is concluded that the diversity and richness of urban bird community is decreased as the urbanization construction is developing. In this process， middle school students form the concept of life， developing scientific thinking， experiencing scientific exploration and improving their sense of social responsibility.

Key words：senior high school biology; extracurricular scientific and technological activities; discipline core literacy