创设“四池鱼”情境 提高复习效率

胡丰华 徐金鹏

(安徽省濉溪中学)

高考试题中常创设任务情境考查学生应用生态学知识解决实际问题的能力。教学中笔者在生态学复习时,通过创设“天然鱼塘” “人工鱼塘” “鱼池放鱼”和“稻田养鱼”这“四池鱼”任务情境,综合检测学生对有关内容的掌握情况。鱼是餐桌常见膳食,学生对淡水养鱼比较熟悉,笔者根据“四池鱼”情境,创设多个问题,引导学生对生态学多个原理思考、表达和应用,获取良好教学效果。

一、创设“天然鱼塘”情境评价生物学重要概念

天然鱼塘受人类活动影响较小,鱼种类较多,种间关系较复杂,各种鱼自然繁殖。利用这个情境笔者提出问题,综合评价学生对种群和群落概念的理解、种群数量增长模型的认识、生态系统的组成成分的判断及具体功能的认知。创设情境如下:

1.此天然鱼塘中全部鱼能否构成一个种群?说出你的判断依据。

2.此天然鱼塘中全部鱼能否构成一个生物群落?说出你的判断依据。

3.一段时间内若不捕获某种鱼,则此鱼种群密度直接受哪些种群数量特征影响?不捕捞情况下,此种鱼种群数量为什么不能呈现“J”形增长?

4.此天然鱼塘中各种鱼在生态系统中属于何种组成成分?在生态系统中有何作用?

笔者呈现“天然鱼塘”情境时,“多年天然鱼塘”这一信息告诉学生鱼塘中鱼可繁殖;“水草茂密”既给学生提供天然鱼塘的发展基础,又给学生展现“欣欣向荣”的生命美,起到让学生热爱自然的育人价值。“鱼资源丰富”则向学生提供“鱼种类丰富,数量多”的信息,让学生真切感受到生物多样性的直接价值。

创设问题任务时,笔者尽量避免低阶思维,多让学生思考生物学现象中蕴含的原理,并能用语言表述自己的观点和见解。如上述问题1和问题2,着重让学生联系种群和群落概念内涵,对天然鱼塘中全部鱼既不是一个种群也不是一个生物群落进行判断和表述,加深对相关概念的认知。问题3引导学生思考天然鱼塘中出生率和死亡率对种群数量变化的直接影响,同时思考种群数量特征与种群数量的关系;分析某种鱼不能呈现“J”形增长的原因,引导学生分析生命现象背后的多因素效应,也有助于学生形成正确的世界观。问题4则从天然鱼塘是生态系统的事实入手,分析各种鱼在鱼塘中的地位和作用,关注各级消费者在生态系统功能中的作用,引导学生树立结构与功能观、物质和能量观等生命观念。

二、创设“人工鱼塘”情境评价人类对资源的开发利用

人工鱼塘受人为因素影响较大,通常体现在利用不同鱼生态位差异进行混养,除去经济鱼的天敌或竞争者,并人工投入饲料等。人工鱼塘在不破坏生态学原理基础上,能增加生态系统总能量并调整能量流动方向以提高经济效益。教学中笔者创设情境如下:

一杭出了窝棚，拾起地上一瓶满的矿泉水向狗扔去，正中狗头。狗嚎叫一声，跑了。雪萤趁机把匕首放回提包，整整衣服，心有余悸地出了窝棚，怀里紧紧抱着提包，仿佛抱着一团火。

某人工鱼塘混养青草鲢鳙四大家鱼,并除去黑鱼和其他杂鱼,定期向鱼塘投放鱼饲料。思考下列问题:

1.人工鱼塘通过混养四大家鱼提高产量,其依据的生态学原理是什么?

2.利用标记重捕法调查人工鱼塘中草鱼种群密度时,若标记物易脱落对调查值会产生何种影响?若调查时两次捕鱼均用大网眼渔网,则调查值会偏小的原因是什么?

3.人工鱼塘中除去某种经济鱼的天敌和竞争者对经济鱼的K值有何影响?在其他资源量不变情况下,捕捞部分经济鱼后对其K值有何影响?

4.假设青鱼在人工鱼塘中可进行“S”形数量增长,利用资源时,一般不在青鱼达到K值进行捕捞的原因是什么?捕捞后通常将青鱼留在K/2的原因是什么?

5.如图1是某人工鱼塘三个营养级间能量流动情况,字母代表不同营养级的能量同化数值。用字母表示以下问题:一段时间流经人工鱼塘的总能量;图中第二营养级和第三营养级间的能量传递效率。

图1

四大家鱼混养是古代劳动人民智慧结晶,蕴含丰富生态学原理,结合人工投放饲料等现代养鱼技术,承古融今,可让学生理解劳动创造价值的真谛,也向学生渗透了热爱劳动的社会责任。问题1让学生思考古人智慧,并从四种鱼生态位的差异角度理解充分利用群落空间结构、提高资源利用效率的举措,培养用科学思维思考生物学现象的习惯。问题2着重让学生回忆标记重捕法的应用及误差分析,创设两次捕鱼均用大网眼渔网的情境,让学生产生认知冲突,思考大网眼渔网和小网眼渔网捕鱼对调查值的影响,提升学生的批判性思维和创新思维,理解调查种群密度时的误差分析。问题3引导学生理解种群K值的内涵和决定因素,让学生明确改变K值的途径和措施。问题4强调合理利用资源的时机与可持续发展的要求,尤其引导学生深度思考为何不在青鱼达到K值时才进行捕捞,让学生从资源总量和种内竞争等角度分析因果关系,有利于科学思维锻炼和提升。问题5则以人工鱼塘特殊能量输入为切入点,引导学生比较天然鱼塘和人工鱼塘输入能量的途径差异,并结合提供的能量流动简图,分析两个营养级间的传递效率是下一个营养级从上一个营养级那里同化的能量与上一个营养级总同化量的比值,学生通过思考能量传递效率的计算公式,即可明确图中d部分能量不能应用于计算公式中的缘由。

三、创设“鱼池放鱼”情境评价信息获取和应用

鱼池为人工控制的小环境,生物种类少,不能长期稳定运转,这种鱼池常为科学研究所用。高考试题中常创设此类情境,考查学生通过获取的信息进行分析问题和解决问题的能力。教学中笔者联系往年高考试题情境,进行优化改编,将原来的选择题改为问答题,提升学生积极思考与表述能力。创设情境如下:

某水池有浮游动物和藻类两个种群,其种群密度随时间变化的趋势如图2所示。思考下列问题:

图2

1.图2中甲和乙为捕食关系,据图可知乙为浮游动物,说出你的判断依据。

2.若向水池投放大量专食浮游生物的某种鱼(丙),则丙和乙的种间关系有哪些?判断依据是什么?一段时间后,此水池甲、乙、丙三个种群中只剩一个种群,此种群应是哪个?说出你的判断依据。

3.上述水池重新处理后投放了一批某种鱼苗,一段时间内该鱼的种群数量、个体重量和种群总重量随时间变化趋势如图3所示,期间鱼没有进行繁殖,则图3中种群数量、个体重量和种群总重量的曲线分别是哪条?说出你的判断依据。

图3

问题1考查学生识图、析图和用图能力,理解捕食关系中捕食者和被捕食者的循环因果关系。问题2中让学生认识到浮游动物和某种鱼既是捕食关系,还有种间竞争关系,让学生感悟到种群间可有一种以上的种间关系,并在思考中体会到种间竞争的对象不仅为有限的食物资源和生存空间,还可为本例中水体中有限氧气等,强化了学生对重要概念内涵的理解。在简单水池中,让学生分析三种生物间的短暂共存后,判断它们消失的先后顺序,这要求学生有较强逻辑思维和理性判断能力,对于提升学生科学思维大有裨益。问题3则通过提供“期间鱼没有进行繁殖”的重要情境信息,让学生判断此鱼池中种群数量只能为图3中C所示,而个体重量增加速率先快后慢但不能下降,可判断出为图3中B所示;对于种群总重量应为图3中A所示,学生观察到A曲线变化趋势后,必然会思考此曲线先上升后下降的原因,进而联系到种群数量、个体重量与种群总重量的因果关联,也感悟到生命现象中的“变化”之理和“变化”之美。

四、创设“稻田养鱼”情境评价生态工程原理的应用

生态农业是人类学习自然生态系统智慧的结晶,是多学科交叉的实践应用。生态工程以生态系统自我调节能力为基础,遵循着整体、协调、循环和自生等基本生态学原理。教学中笔者没有运用教材上学生已经熟悉的“桑基鱼塘”生态农业为情境,而是创设学生相对陌生的“稻田养鱼”这一种养结合的农业生态系统模式。学生在新情境下才会有思考的兴趣和动力,并会主动总结和归纳生态农业中具体的生态、经济和社会价值。教学中笔者创设的情境如下:

南方常利用稻田养鱼,既可获得鱼产品,又可利用鱼吃掉稻田中的害虫和杂草,鱼的排泄物可作为粪肥,鱼翻动泥土可促进肥料分解,为水稻生长创造良好条件,一般可使水稻增产14%～24%,平均亩产鱼50千克左右。回答下列问题:

1.相对于单一种植水稻,稻田中养鱼的生态学意义有哪些?

2.相对于单一种植水稻,稻田中养鱼的经济价值有哪些?

3.稻田养鱼遵循了生态工程的哪些原理?

通过创设稻田养鱼生态农业情境,可让学生融入生产,走进社会,学以致用;既能理解“谁知盘中餐,粒粒皆辛苦”的劳动艰辛,也能产生“一粥一饭当思来之不易”的情感共鸣。问题1让学生结合信息,思考稻田养鱼中鱼对生态系统中物质循环和能量流动的影响;体会减少农药和化肥使用对于环境保护的作用等。问题2让学生思考稻田养鱼对水稻和鱼均增产的双赢效果,理解此举带来的重要经济效益。问题3让学生联系稻田养鱼的整体过程,思考生态工程中的自生、循环和协调等原理的实际应用,达到“知其然,并知其所以然”的认知效果,为以后进入社会和服务生产打下坚实的理论基础。