初中生物学综合实践活动探索*

刘 思 杨莉娜 黎锦通

（深圳市龙岗区园山实验学校 广东深圳 518115）

《普通高中生物学课程标准（2017 年版）》提出了包括“科学探究”的四大核心素养为课程的宗旨，同时“科学探究”也是《义务教育生物学课程标准（2011 年版）》中的重要主题之一，这些举措提高了对科学探究素养的重视，推动着义务教育生物学课程的改革。科学探究对于学生掌握科学概念、参与科学实践、理解科学本质、成为独立的思考者和学习者都有重要作用[1]。综合实践活动是以学生的兴趣和认知水平为基础，在教师的指导下，有目的、有组织地开展具有自主性、开放性和体验性的实践活动。因此，综合实践活动契合课程标准指导思想，在拓展学科内容、提升学科能力之余，着重提升科学探究素养，同时能一定程度上解决目前学科活动老旧、单一的问题，并提供可行的措施和案例。

横岗街道地处深圳东部，属于亚热带季风气候，天气较干燥，气候温和，年平均气温22.4℃，适宜暖水性藻类（例如，硅藻、蓝藻等）的生长和繁殖。藻类是低等的水生植物，是水体污染的指示植物，其生长状况能反映水体生态的污染程度。在个别社区中，由于水流较慢、生态系统较简单、污水倾倒等原因导致藻类疯长，但水体藻类的生长状况、数量等问题并没有得到社区管理员的重视。同时，学生在校园的水池中也发现了类似的情况。针对此现状，学生提出问题：小区和校园内水体藻类的种类有哪些？早、中、晚的藻类比例如何变化？说明水质如何？什么原因导致水体产生这种现象？如何治理和调整水质？为了解决这些问题，在教师的指导下，学生进行综合实践活动“探究横岗街道不同时间段水体藻类多样性变化”的探索，在周边环境观察、采样鉴定、定时监测、绘制藻类变化图后，揭示水体藻类的种类及比例变化情况，并推测水质情况，尝试为深圳地区的社区水质治理提供可行建议。

1 过程与方法

本实验在11 月初进行，选择早（7∶00）、中（12∶00）、晚（18∶00）3 个时间点，学生分别在横岗信义御城小区水池和园山实验学校水池0.3～0.5 m水深处采样。对于透明度很小的区域，在下层多取一个样本，并与表层样混合制成混合样。采样时，将采水器扔进水中，灌满水后取出，用所取水样冲洗采样瓶2～3 次，盖好瓶塞。对于比较浅的池塘，直接利用滴管进行吸取，多次取样。采集后，立即送回实验室，置于4℃冰箱保存，抑制生物活性，降低生物化学作用，并在当天完成镜检。

浮游藻类种类的鉴定主要参照《中国淡水藻志》《中国淡水藻类：系统、分类及生态》《植物学》。镜检前，学生通过网络和书籍对藻类的分类、观察和鉴定进行学习，利用藻类一般鉴定过程进行实验。浮游藻类定性分析时，将样品制成临时装片，利用高倍光学显微镜（10×40 倍）进行浮游藻类的类别鉴定，鉴定到属。

利用玻片和滴管将1 个样品制成3 个临时装片，每个装片在显微镜下（10×10 倍）选择10 个不重复的视野，统计每个样品中的藻类数量，利用Excel 计算相应的比例。实验持续1 周，学生3 人一组，每天在相同时间分别取样，最终3 个时间段分别取平均值，绘制成水体藻类时空变化图。

用pH 试纸测定水体的酸碱度，分析水体生物生长状况及水体污染情况。

2 结果

2.1 浮游藻类的种类组成 横岗信义御城小区水池的藻类种类较丰富，主要包括了3 个门，8 个属（图2），其中蓝藻门束丝藻属（Aphanizomenon）数量最多，是该水体的优势种。园山实验学校的水体藻类种类较少，只观察到束丝藻属和栅藻属（Scenedesmus）（图3），其中束丝藻属数量明显多于栅藻属，藻类多样性较差。

图1 横岗信义御城水池藻类组成（16×40 倍）

图2 园山实验学校水池藻类组成（16×40 倍）

2.2 浮游藻类的种类时空变化 水体藻类比例变化，如图3、图4 所示。据图分析，随着时间推移每个属均有改变。信义御城水体中，蓝藻门束丝藻属比例一直高于其他各属，比例随时间逐渐降低；绿藻门中栅藻属比例逐渐增加，水棉属（Spirogyra）、团藻属（Volvox）、刚毛藻属（Cladophora）变化不明显；硅藻门中，各属比例均较低，羽纹硅藻属（Pinnularia）先降低后增加，舟形藻属（Navicula）逐渐增加，直链藻属（Melosira）略有增加后降低。园山实验学校水体中，栅藻属的数量和比例一直明显高于束丝藻属，随时间的推移束丝藻属比例先升后降，栅藻属先降后升，整体变化不明显。

图3 横岗信义御城池塘藻类的时空变化（平均值±标准差）

图4 园山实验学校水池藻类的时空变化（平均值±标准差）

2.3 水体酸碱度 信义御城和园山实验学校的水体pH 值约为6，均呈现弱酸性。弱酸性水质易导致有机物分解速率减慢，物质循环速度较慢，寄生虫大量发生，对鱼类危害性较大。

3 结论及建议

本活动在11 月展开，该段时间的天气晴朗，温度适宜（25℃左右），在此温度下，横岗信义御城的水体藻类丰富度较高，数量也较多，其中，束丝藻属为优势属。而在园山实验学校中，藻类丰富度较少，主要有2 种：束丝藻属和栅藻属。束丝藻属是我国常见的水华蓝藻种类，而以束丝藻属作为优势种的水体，爆发水华的可能性较高。学生在采样时发现，横岗信义御城小区的水质相对较浑浊，藻类数量过多，肉眼可见已有一定的水华现象。而部分的束丝藻属含有毒性，其分泌物将极大程度危害水体生态和其他水生生物，因此，应尽快进行水质调整。

学生针对观察到的现象，结合藻类的生活条件和水体pH 值，建议可适当增加水生动物（例如，鲤鱼），泼洒适量小苏打改善水体酸碱度（水体酸碱度最适为6.5～8.5），对水体生态的平衡有一定的约束作用。同时，可组织人员定期对水质进行检测和更新，例如，增加水体的流动性，每隔一段时间进行一次换水。园山实验学校的水体为半流动水体，藻类较少，可适当加入水草和其他的植物，丰富该水池的生态，提高生态系统的自动调节能力，从而维持基本的生态平衡。

实践活动结束后，学生的探索历程并没有结束。学生查找资料，整理成实验报告，并将治理水体污染、提高水质的建议与小区工作人员和学校水池管理人员进行沟通。由于小区的规划和实际问题，信义御城小区实行了水体更换，一定程度上改善了水体的污染。学生计划在下学期，对2 处的水体进行再次监测，持续关注水体藻类变化，并对水质调整方案进行修正，进一步探索可行的方法。

4 总结

在本次综合实践活动中，学生通过自主设计和实施实验，体验了科学探究的过程，学会了查阅文献，合作探究，研究分析和撰写实验论文，感受了科学研究的不易，培养了学科关键能力，着重提升了科学探究素养。

综合实践活动是开放性、跨学科的综合探究活动，满足了初中生对世界的好奇心和探索欲，激发研究的兴趣。教师在进行综合实践活动时，应选择符合学生认知特点和思维难度的活动，适当地引导和评价学生的成果和不足。例如，在藻类采样过程，学生对藻类的采样方法不清楚，采样存在困难，可利用教师提供的相关书籍和资料，提前学习，并仿照教师的示范方法多次进行采集；在绘制藻类时空变化图时，学生对数据处理不熟练，还停留在单一的纸笔计算和统计上，教师应提前进行数据处理教学，帮助学生掌握一定数据处理原理和方法再进行实验，有利于获得更佳效果。因此，在教师的引导下，综合实践活动有利于提升学生的科学探究素养，锻炼探究能力，凝练科学精神，并使其在活动中更加关注生活，学会解决生活中的问题。