1、土壤中小动物类群丰富度的研究 云南省昆明市第八中学 陈玉梅一、使用教材人教版高中生物必修3稳态与环境第四章第3节。二、实验器材自制器材：一体式诱虫器（PVC板、白炽灯、漏斗、灯头、电线）、吸虫器（试剂瓶或试管、橡皮塞、玻璃弯管、洗耳球）。其他器材：土壤环刀、小铁铲、塑封袋、标签纸、白瓷盘、镊子、脱脂棉、长竹签、小烧杯、试管、放大镜等。药品：体积分数为70%的酒精。三、实验创新和改进要点（一） 器材改进：1. 取样器的选择：经过取样器预实验小组的研究，对比了不同材质易拉罐取样难度和效果，最终发现硬质易拉罐可以作为取样器。并发现环刀土壤取样器相较易拉罐取样器更省力，体积更准确。所以最终实验选定环刀
2、土壤取样器作为取样器。2. 吸虫器的改进：教材展示的吸虫器需要用嘴吸，不卫生。结合市售的几种吸虫器对该装置进行改进，在吸口处接上洗耳球，利用洗耳球吸气，如图1所示。图13. 诱虫器的改进：按照教材提示，利用纸盒、三脚架、漏斗、台灯等制作了如图2所示的简易诱虫器，材料易得，但是诱虫效果不佳。故设计了图3的一体式诱虫器（灯泡采用白炽灯，且灯泡离土壤距离较近，同时利用了小动物的避光性和不耐热性）。图2图3（二）预实验的进行通过生物兴趣小组进行的取样器研究、吸虫器研究、诱虫器研究、校园常见取样地点取样采集等预实验，找到适合实验的装置，同时提前发现取样和采集过程中可能遇到的问题，为正式实验摸索条件，减少
3、人力和物力的浪费。在这个过程，学生不断地思考实验装置的改进，不断地进行不同装置的对比实验研究，力争找到易操作、高效、好用的实验装置，极大的培养了学生的创新能力。例如取样器的选择、吸虫器的改进和诱虫器的设计制作。同时在预实验过程中，学生不断地对出现的新问题进行讨论，培养了发现问题、提出假说等等实验探究能力。例如：取样采集过程中，有学生发现有一个样地的土样没有虫子。引发讨论：“是样地本来没有虫子，还是取样误差造成的？”由此确定了重复取样的原则。诱虫器研究组的同学发现用体积分数70%的酒精处理完小动物后，小动物全部死亡。就提出了一个问题：“可不可以用其他的物质或者方法代替酒精处理？”并对此展开讨论和
4、研究。讨论结果一致认为应该将实验后的小动物放回到原来生活的环境中。具体措施：对于体型较大的土壤小动物，放入试剂瓶中，鉴定完后到取样地放生；对于体型较小的土壤小动物，试剂瓶收集后，用昆虫观察盒（盒盖为放大镜）观察鉴定。但是体型较小、活动能力强的小动物容易逃跑，该方法还不是太理想。目前学生已组成研究小组，正在对此问题进行研究。（三）其他1. 兴趣小组的同学通过查阅中国昆虫生态大图鉴和昆虫图鉴编写了土壤小动物类群分类检索表。2. 在实验前，让学生编写安全预案，保障实验安全。四、实验原理土壤中生活着无数的小动物，我们平时很少关注它们。然而，这些小动物对动植物遗体的分解起着重要的辅助作用。很多土壤小动物
5、身体微小，活动能力强，故在研究时，我们采用的是取样器取样的方法进行采集、调查。结果统计中：对于体型较大的、数量有限的小动物采用记名计算法统计；对于体型较小的、数量较多的小动物采用目测估计法进行统计。五、实验教学内容本实验是在学习完群落的结构后进行的，主要包括土壤中小动物类群丰富度的调查和统计。认识一个群落的物种组成包括调查该群落的物种数目即丰富度和各物种的相对数量和比例，土壤小动物类群丰富度研究统计的正是这两个指标。六、实验教学目标1.理解不同环境或空间的土壤中小动物类群的丰富度不同，形成结构与功能相适应和生物与环境相适应的生命观念。2.针对特定情景，提出问题，设计并实施方案，统计结果并进行交
6、流和讨论。3.运用土壤动物调查研究的基本思路和方法进行实践研究。实践过程能及时发现解决问题，勇于创新，乐于并善于团队合作。4.了解土壤动物多样性、动物与环境的关系，形成尊重生命和保护环境的社会责任素养。七、实验教学过程环节教师行为学生行为备注创设真实情境，导入图4图5创设情景：图4和图5土壤小动物丰富度不同的原因？ 根据生活经验，提出了以下假说：1.两个地方土壤的湿度可能不同；2.两个地方土壤表面的落叶或植物覆盖程度可能不同；3.两个地方人类踩踏的程度可能不同；4.可能图2的土壤是被严重污染的。培养学生根据生物现象，发现问题，提出假说的能力。实验设计请学生以6人小组为单位，确定探究问题，设计探
7、究实验。小组合作确定探究问题，设计实验并书写实验方案。培养学生设计实验和小组合作的科学探究素养。引导学生围绕着实验变量和实验设计的基本原则，进行互评，修改实验设计。每个小组派1名代表，进行实验设计和方案的展示。生生互评。在这个过程中，有很多学生提出了以下问题：（1）制作取样器：哪种硬质饮料罐最好？（2）采集小动物：教材所示吸虫器不卫生，有没有其他改进器材？（3）土壤小动物如何分类和鉴定？（4）目测估计法的多度等级如何划分？锻炼学生的语言表达能力和实验评价能力。预实验（生物兴趣小组完成）部分同学按兴趣选择以上问题组成兴趣小组进行研究。按照兴趣选择任务做成兴趣小组对以上问题进行研究并进行预实验。学
8、生共进行了以下研究：（1）取样器研究；（2）吸虫器研究；（3）诱虫器研究：（4）校园常见取样地点取样采集预实验通过预实验找到适合实验的装置，同时提前发现取样和采集过程中可能遇到的问题，为正式实验摸索条件。减少人力和物力的浪费。提供资料和必要的建议。兴趣小组展示交流问题，和老师、同学一起商量解决策略。制定计划请每一个小组围绕调查时间、地点、材料工具和分工制定实验计划。课后制订计划。课堂上进行展示交流。培养学生制订的能力。实施计划和方案提前征得学校有关部门同意，开展实验。对学生进行实验安全教育。同时做好实验室采集小动物有关器材、药品的准备。组织好学生进行实验。以小组为单位开展土壤取样、小动物采集、
9、小动物类群及数量记录。分析结果得出结论。实践实验过程，亲历探究过程。统计分析实验结果。体现核心素养课程标准中提到的教学过程重实践的理念。同时在实践过程中，培养学生的动手能力和科学探究素养。展示交流组织小组代表进行展示交流小组代表进行展示交流，生生互评。总结和反思请学生说说实验过程的收获和感悟。对实验结果进行总结，升华生物与环境相适应，人类活动影响其他生物生存等观念，帮助学生树立尊重生命、保护环境的意识。对学生实验过程进行点评，总结进行实验探究的方法和精神（不厌其烦的细致严谨的工作、求实精神）。讲述自己在整个实验学习过程中的收获和感悟。 总结升华，达到帮助学生形成生物与环境相适应的生命观念，尊重
10、生命、保护环境的社会责任，以及科学探究的方法和精神，从而发展学生的核心素养。八、实验教学效果评价（一）促成核心素养1.通过情景导入，引导学生发现问题、提出假说、设计实验，实施实验并进行结果汇报交流，培养学生的科学探究素养。2.学生在研究过程中，通过提出取样后形成的坑如何处理，如何处理实验后的小动物等问题，形成了保护环境、尊重生命的社会责任素养。3.对实验结果和结论的分析，学生形成了生物与环境相适应的观念。同时经过探究人类踩踏和土壤污染对土壤中小动物类群丰富度影响的实验后，学生意识到了人类活动对土壤小动物生存和分布的影响，形成了保护动物的责任意识。（二）形成创新和合作的意识在实验过程中，通过对装置的改进，取样方法、收集鉴定小动物方法的研究学生通过思考和尝试，培养了创新能力。同时在前期实验设计、预实验和实验方案实施过程中，学生均小组合作完成，每个小组在每项任务中分工明确，然而，遇到疑惑困难时又能一起努力解决，又发现和成果时一起分享喜悦。实验结束后，同学们都很乐于并且善于与小组成员进行合作。
