高中生物种植实验园的开发实践

摘 要 通过种植实验园的开发实践，尝试实验室与种植园相结合的生物实验基地模式建设，组织学生开展多种类型的生物实验探究、农耕劳动等活动以期培养学生自主的探究能力、训练科学的思维方法、形成正确的情感价值观，以至全面提升学生的科学素养。

关键词 种植实验园 实验基地 生物学教学

中图分类号 G633.91 文献标志码 B

1 实践的背景

普通高中生物课程标准指出：生物科学是自然科学中的一门基础学科，是研究生命现象和生命活动规律的科学，它是农业科学、环境科学及其他有关科学和技术的基础。生物实验教学又是生物课程教育中非常重要的一个环节，而实验室则是它不可或缺的物质基础。

国内生物实验室目前多以室内为主，据教育部仪器研究所相关统计，当前国内85%的生物实验室布局为教室式，学生实验活动范围以及时间都局限于一个较小的范围，不利于与自然密切相关的探究展开以及大面积与种植有关的实验活动实施。因此现阶段拓展思路、整合现有实验室的设备资源，建设符合新课程要求的种植实验园就显得更具价值。

所谓“种植实验园”是指以种植蔬菜、花卉等实验农作物为主，兼以养殖鱼虾、蛙类等动物为辅的生物课程实验园地，既是现有生物实验室的拓展和延伸，也是它的一个有效补充。

我校于2014年投资建设了种植实验园，占地20余亩，有菜地、鱼池、果林、大棚等设施，同时，依托生物组、实验室以及高校提供强大的学科指导，为种植实验园的教学实践研究以及各种社团活动提供了广阔的实验场地以及各种实验对象。

2 实践的策略

2.1 规划种植园的功能区块，为生物课堂实验教学提供了“试验田”

2.1.1 区块丰富，设施齐备

种植实验园分为四个区块，包括果林区、露天种植区、大棚区、池塘养殖区。果林区的特点是利用整个园区边沿不规则区域栽种了多种具有江南地域特色的杨梅、樱桃等果树，它主要为果树的嫁接、果树的病虫害防治等选修课程提供实践场地与材料；露天种植区占地面积最大，约10亩，主要为课程实验、课程拓展实验、选修课程、学生自主兴趣探究实验、与高校省市级科研单位合作项目提供场地与生物素材；大棚区四季温暖如春，顶棚与侧方安装的可开关薄膜、排风扇与气温计可以适时调节棚内温度，避免夏天温度过高导致农作物死亡，主要为草莓的栽培、无土栽培以及绿色生态病虫害防治等选修课程提供场地以及材料；池塘养殖区放养了一些普通淡水鱼类以及虾和螺丝等，目前主要以提供实验材料为主；整个园区也为全体师生提供绿色食材以及农业劳动场所，同时也是养殖种植社开展科研活动的基地。

2.1.2 分片管理，责任明确

整个园区由“园长”负责整体规划、协调，生物实验员负责课程实验的开发、种植社团的指导以及与科研合作单位的项目安排与协调，全体生物教师负责选修课的开发实践。进出园区都使用门禁刷卡系统，园区的四面都安有摄像头以保障师生的人身安全。平时园区配有二三名农工进行日常维护，生物学教师根据自己开设的农作物选修课程责任到人，课堂教学以及课间休息时间就由责任教师以及学生负责主要养护工作。每个学年初始，在本学年要使用种植园场地的老师都要到园长处填写种植实验园土地使用预登记表，以便合理预算资金、规划分片管理；每个学年结束后要填写种植实验园土地使用情况反馈表，总结年度经验、汇总年度成果。

2.1.3 多重功能，特色鲜明

种植实验园兼具课本实验室、课题探究基地、农耕实践场所等多重功能。种植园的开发坚持3个特色：① 360°立体的探究空间，里面的每一个生命物体都是学生的实验对象；② 全天候开放，学生可以利用生物课堂时间、中午傍晚的休息时间、下午活动课时间甚至是节假日都随时可以进行他们感兴趣的研究活动；③ 多种类的学生活动形式相结合，分为国家课题训练型、课本实验实践型、自选课题探究型、劳动情感培养型。

2.2 整合校内外各类资源，为学生课内外探究活动创设了“孵化器”

2.2.1 整合高校资源，参与省级立项课题数据的测量与收集，提升科学素养

采用“请进来走出去”的方式，与杭师大和省农科院建立了长期的合作关系，签订了“创新人才培养协议”养正种植园也成为两家单位的的实训基地。

合作單位每学期3或4次各派2位专家教授来种植实验园现场指导，指导学生进行科学实验探究。如2013-2014年种植社的学生参与了国家自然科学基金项目、浙江省自然科学基金项目“大麦品质性状的基因型与环境效应分析”的基础数据测量与记录。学生以小组为单位、以每周一次的频率主要调查了大麦抽穗期、株高、主穗长、芒长、剑叶长宽和百粒重等农艺性状。此项目延续时间近一年，学生在此过程中学到了专业的观察测量方法和实验操作技巧（学会了用微距摄影拍摄大麦生长的各个关键时刻照片、学会设计抽穗期的记录表格、如何精确地判定抽穗期等），养成了耐心、细致、坚持的科学态度和精神。

学生每学期有4次左右的机会前往杭师大与省农科院的实验室现场观看科学家们的研究工作并动手实践。学生还结合以往积累的生物学知识与社会现状，自行设计研究问题“探究5种家用洗涤剂对裸大麦生长情况的影响”，每周3次学生利用下午3：45以后的课余时间由实验老师带领下去杭州师范大学生命科学院实验室做大麦叶片生理生化指标（叶绿素、SOD、POD、MDA）的测定并负责数据的搜集整理，最后形成研究性学习报告。

2.2.2 充分利用实验室设备，开展研究性学习活动，培养探究精神

在进行种植实验园的开发实践过程中，把它和生物实验室作为一个有机的整体结合起来开发和使用。生物实验室是学生进行生物探究实验的主要场所，拥有完善的设备与严格控制的环境，具有不可替代的作用；而种植实验园是生物实验室的一个延伸和有效的补充，它是生命科学研究对象的提供者也同时弥补了实验室场地与空间的不足。如学生在开展“杭白菊从组培苗制作到田间管理”的研究性学习活动时，从种植园取来杭白菊外植体，在实验室利用绿色方式灭菌制作出无菌苗，放入光照恒温培养箱里进行组培，接着在光照培养架上定时光照恒温练苗，到最后再次回到田间繁育。这样让学生同时体验了组培技术在工厂化生产中的作用以及农作物田间管理的各个步骤，引导学生开展课题探究（如探究杭白菊外植体最佳的灭菌方式等）并撰写小论文，大大提高了学生从实践中发现问题并解决问题的能力，学会探究的方法、培养了探究的精神。

2.2.3 开发种植实验园的功能，把生物学抽象理论具体化，训练科学的思维习惯

有了种植实验园，教师不仅可以把孟德尔定律实践一遍还可以引导学生实地验证课本的实验设计以及生物的某些实验题。如已知玉米的子粒黑色和黄色是一对相对性状，由一对等位基因（G、g）控制。现从农科院得到黑色玉米子粒，且黑色为显性，如何判断该玉米籽粒是纯合体还是杂合体？哪种方法最简便？在实验中，学生亲身体验了用自交法和测交法来验证猜想的方法，学会了人工授粉以及套袋技术以及理解了原理，体验到了科学家的思维过程、对科学定律怎么来的有了切身的感受。又如，高中生物必修三中“探究生长素类似物促进植物插条生根的最适浓度”，一些学生在学到这块内容时提出来：可否使用混合激素、可否用土培进行实验？结果会是怎么样？于是设计了这样一个实验：选择常见的生长素类似物NAA和IBA作为刺激生根的药物，采自园内的一年生金银花枝条作为实验对象，结果发现，即使很小心地挖出根有泥土的金银花，在用清水漂洗泥土之后仍有些根会折断；土培虽然比水培的透气性好、不容易烂根，但每次测量过程中对已生长出来的根造成损伤会影响之后的检测结果；除了以上因素的影响，混合激素NAA+IBA效果最好，因此课本利用水培的方法还是有它的道理。

2.3 提升种植园的应用功能，为校园科普农耕活动构建了实践基地

2.3.1 关注情感价值培养的农耕体验

在开放种植园的同时，教师鼓励住校生到种植园观察并思考，尝试发现问题，了解一些田园常识，以班级为单位，采取轮值制度，利用课余时间到种植园开展拔草、施肥、采摘蔬菜等农业劳动，同时利用提示板、校园小广告等形式让学生观察种植园的农作物不同时期的成长规律。以一定的形式予以班级活动考核评价。以采摘玉米为例，每个班在同等面积的玉米地里开展劳动竞赛，在规定时间内根据采摘数量、漏摘数量少决出优胜，奖品即晚餐免费享用劳动果实。同时将劳动的参与程度与班级综合评分挂钩，列入期末年级评选优胜班级的考核指标。开展小型竞赛活动，扩大参与面并进一步提升影响力。

2.3.2 关注实验习惯培养的花卉栽培

我校种植社和杭州花圃开展合作，作为他们的科研推广基地，“国内外草花良种及其F1代杂种引进与技术推广研究”项目在种植园里进行部分试验。学生在专业工程师指导下体验了整个花卉的生长过程，从做苗床、育种等过程直至成为成为成品花卉。这些花卉部分被移栽到校园各处美化环境，部分作为全校性的“我爱校园草花领养活动”的材料。教师事先发给每个班级领养代表3盆不同种类的花卉、养护说明，要求他们按规定填写表格、记录养护日记，定期拍摄花卉的生长照片，3个月之后上交以上资料，种植社的成员根据上述材料无记名投票统计评选出一、二、三等奖的班级，获奖班级在一学年之内无偿取得不等数量的种植园自产花卉作为奖品美化教室。

2.3.3 关注知识拓展的讲座培训

在此期间，以大讲堂的形式特地邀请到市园文局的园林景观高级工程师来给同学们开设有关“园林景观艺术与花卉养护栽培知识”的培训课，让学生了解基本的花卉养护知识、园林景观艺术，让学生在职业生涯规划过程中多了解一个方面。

3 实践的成效

3.1 种植实验园的建立提供了农业劳动的场所，提高了学习效率和社会效益

我校种植社团以各种不同的形式组织学生在种植园里开展农业劳动、花卉栽培等活动，让学生充分感受到了劳作的艰辛与快乐、体验到了生命的成长过程。有的学生紧张学习之余跑到种植园放松心情；有的学生把自己收获的萝卜拿回去与家人分享，让家长也体验到收获的喜悦。校种植社因此获得2016年度杭州市中小学优秀社团称号。

3.2 种植实验园的建立提供了观察生命活动的窗口，成为了新课程开发的沃土

種植园这个天然生态实验室给学生打开了一个立体动态充满变化的生物世界窗口。参与无土栽培课程的一位学生说过：“种植活动的亲身体验让我意识到了生命的宝贵，无论动物、植物还是人……”此课程获得了2015年杭州市第六批精品课程称号，我校的生物创新实验室也因此于2016年获得杭州市创新实验室优秀案例。

3.3 种植实验园的建立提供了动态资源，让对生物科学感兴趣的学生有了进一步深入探究的空间

开放的种植园给学生提供了一个探究生物问题的资源库，也给学生搭建了一个探究各类生物问题的实践平台。在这里学生可以取得课堂实验需要的各种材料；也可以把课堂实验中的疑问或练习本上的探究题拿到这里试一试；甚至可以在老师的指导下自己根据现场资源设计研究性学习活动，让对生物科学感兴趣的学生有了进一步探究的空间。我校2013届高一学生参与了杭州师范大学和浙江省农科院合作的国家自然科学基金项目、浙江省自然科学基金项目“大麦品质性状的基因型与环境效应分析”的基础数据测量与记录，现该项目已顺利结题。

总之，生物学的发展和研究离不开良好的科学实验与探究的场所，高中生物种植实验园的开发实践为学生的情感培养提供广阔的天地、为各种类型的学生探究活动提供了沃土，加深了学生对科学态度、科学精神的认识，对学生的生物科学素养以及创新潜能的发展都起到了积极的促进作用，帮助他们提升社会责任感与人生规划能力，对学生个人终身的发展都有重要意义。

参考文献：

[1]吕淑平，管风旭，张爱筠.创新实验基地的建设与探索[J]. 实验室研究与探索，2009（4）：187，200.

[2]李名钢.园林园艺类专业校内创新创业型实训基地建设与管理研究[J].太原城市职业技术学院学报，2016（12）：9-11.

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