对于"调查植物的种群密度"的重大改进

摘 要：高中《生物》第3册中安排了一个重要的探究实验"用样方法调查草地中某种双子叶植物的种群密度"。在野外调查存在诸多困难的背景下，本文借鉴大学生态学实验的方法，引入了"棋盘法"这一模拟实验，既能准确地体现实验原理，又能克服实际中的诸多不便，取得了良好的教学效果。

关键词： 种群密度 物种多样性 模拟实验 棋盘法

高中《生物》第3册第四章第一节“种群的特征”中安排了一个探究实验“用样方法调查草地中某种双子叶植物的种群密度”。这个探究实验由于需要野外操作，因而会出现很多制约因素，比如植物识别是否准确，样地选择是否合适，时间安排是否及时，学生安全是否保证等等。本文通过借鉴大学教材《生态学实验》，对其加以改良，将野外实验搬进了实验室，使之成为模拟实验，既能准确地体现实验原理，又能克服实际中的诸多不便。具体操作如下：

一、基本实验流程

教师先给出基本的实验材料。

1.准备一个1m2木盒（10格×10格），将其模拟为野外样地，将木盒内100个小方格编号：00～99，每个小方格相当于一个样方；

2.准备一包一定数量的黄豆（500粒，事先不要告诉学生）。[1]

引导学生分组讨论后续实验步骤如何设计，各组展示设计方案，教师加以总结后补充实验方案如下：

3.以黄豆模拟待测种群，将其随机散布在木盒内；

4.随机抽取样方；

5.分别计数已抽取样方中的个体数量；

6.计算每个样方内平均个体数，然后乘100，即为种群数量的估计值。

之后师生进行了如下对话，

师：各小组讨论一下，这个过程中还有什么疑难问题？

生：如果黄豆压线，如何计数？

师追问：如果全部计数是否准确？

生：不准确，会造成重复计数。

师：对，为了避免重复，应取上边，左边，左上角处计数，即按照取左上原则处理。[2]

二、实验后关键问题的讨论

各组汇总结果后，教师公布每组黄豆真实数量为500粒，之后各组讨论如果误差较大，可能的原因是什么？

经过讨论之后，师生共同总结出可能的原因有3个：

1.散播黄豆时，没有随机进行。比如没有散开，大部分集中在某一区域。[3]

2.抽取样方时，没有随机进行。应该是一位小组成员背对棋盘，随机报样方号，以保证不受主观影响。

3.抽取样方数量太少。取样小于20个样方的小组都有较大误差，为保证准确性和高效性，应取20个样方为宜。

三、由模拟走向现实，由室内走向野外

如果直接进行野外实验，学生因为没有相关知识铺垫，只能被动接受相关知识，而在开展了模拟实验后，便可引导学生进行创新性发散思维，思考野外调查植物种群密度应如何进行呢？经过学生小组讨论后，师生共同总结有以下几个方面：

1.选定样地；

2.根据种群个体疏密程度，确定样方面积及数量，密度大的样方可以小些，需要提前进行预实验加以确定；

3.随机抽取样方，计数样方内的个体数，并计算种群密度。

四、进一步通过模拟实验探究植物的物种多样性

不仅如此，教师还可以引导学生进行小组讨论：如何利用棋盘法调查植物物种多样性（沪教版为必修内容，其他地区教师可针对性指导学生进行拓展实验）。经讨论，总结方案如下：

1.将木盒内100个小方格编号：00～99；

2.将混好的各色豆随机散布在木盒内，其中不同颜色的豆相当于不同植物种群（每组中豆的种类以及各种豆数量有所不同）；

3.随机抽取样方20个；

4.分别计数已抽取样方中的各种豆的数量；

5.利用辛普森指数，计算群落的物种多样性。

经过实验之后，各组展示实验结果，并讨论物种丰富度（取决于豆的种类数）和物种均匀度（取决于各种豆数量的接近程度）对物种多样性的影响。[4]

综上所述，通过实验室模拟的方法开展探究实验，既能准确地体现实验原理，又能克服野外实际中的诸多不便，而且在实验过程中并不是一味将知识灌输给学生，而是只给出基本的模型用具，使用探究性实验教学，让学生分组讨论，充分调动学生的积极性，引导他们充分思考，从而达到良好的教学效果。[5]

参考文献：

[1]李铭红.生态学实验.浙江大学出版社，2010（11）.

[2]朱钧样.“方法调查草地中某种双子叶植物的种群密度”的模拟实验.新课程学习（中）， 2011（4）

[3]朱俊.种群密度的调查及误差分析.考试（高中理科），2014（2）

[4]唐杰.“模拟动物种群密度调查的标记重捕法”实践的一些改进.中学生物，2014（3）

[5]陈蓉.高中生物探究性实验教学探讨.课程教育研，2014（1）

作者简介：

秦海，硕士研究生，毕业于华东师范大学，现在上海市闵行区七宝中学担任生物教师。