探究蝴蝶科技教育活动的设计与实施

石进德

(福建省厦门市集美区灌口中学 361023)

1 活动背景

蝴蝶相关监测数据在许多国家被广泛用于生物多样性保护、土地利用规划、教育科研及公众环境教育等方面。厦门园博苑生态园蝴蝶馆有近千只彩色蝴蝶，还设有一个蝴蝶的羽化室，学生可观察到由卵→幼虫→蛹→成虫(蝴蝶)的整个过程，园中投放的蝴蝶主要是从云南采购，平时采用往园内植物上喷洒蜜水形式来喂养。欣赏蝴蝶在花丛中安静地休憩或飞舞采蜜，这种自然生态的和谐动人情景，是一种美的享受。最近，学生经过调查发现厦门市蝴蝶数量有减少的趋势。因此，设想通过探究厦门蝴蝶的活动情况,从生态环境保护的角度出发,探索研究蝴蝶保护、利用和管理的新形式[1]。

2 活动目标

活动目标： ①了解蝴蝶生活史、种类及对生态变化的响应和作为生态环境指示生物的研究现状、目的和意义；②在探究中了解蝴蝶的生活环境、分类，个体密度及多样性指标等；③培育蝴蝶、放飞蝴蝶，传递保护生态理念；④拓展延伸、寻找与蝴蝶相关的研究课题，并开展研究。

3 实施过程

3.1 初识蝴蝶 教师利用研究性学习时间，组织学生学习蝴蝶的形态、生活史、分类和种类识别；掌握蝴蝶种群、物种多样性、物种的多度和丰富度等概念；了解指示生物的选择条件；了解蝴蝶作为指示生物的研究现状、目的和意义；学习蝴蝶的采集和调查方法、标本制作等；启发学生开展头脑风暴，拟定相应的小课题研究规划。

3.2 探究蝴蝶 带领学生走出校门，根据“组间同质、组内异质”原则组成活动小组，监测调查不同生境蝴蝶的种类和生存密度，进一步了解种群数量、种类丰度和多样性等指标参数，了解蝴蝶的特征变化趋势与环境变化的相关性,为了解蝴蝶物种组成和生存密度的变化提供依据，为探究蝴蝶作为生态环境指示生物研究提供参考。

3.2.1 生态监测 具体方案如下：

(1) 确定监测内容 调查蝴蝶的寄主及主要蜜源植物种类，蝴蝶的取食部位，可观测蝴蝶的数量、活动动态，蝴蝶生活的空间分布、生境状况。

(2) 选择监测地点 厦门海沧天竺山、同安蝴蝶谷、十里蓝山、厦门杏林园博苑昆虫馆、厦门市园林植物园、厦门五缘湾温地公园和厦门市碧溪公园太空农场。

(3) 监测方法 采取7条监测样线，每条长度1～2km，在每年的4月～11月，每个月监测1次；在选定的监测区域采用随机监测、定点监测(每次10min)和用样线监测3种方法进行监测。一旦发现蝴蝶，立即利用手机或单反相机迅速拍照记录，实时记录蝴蝶的相关监测信息和照片。

(4) 分组监测记录 每组3～4位学生，由教师和家长共同带队，每组固定路线、以正常的行进速度，远观蝴蝶，每次监测时间1h、观测记录前方5m范围内的蝴蝶种类和数量，尽可能进行拍照，初步认为新的物种才可捕捉存档，以便鉴定参考。将所发现蝴蝶的相关监测信息及照片及时存档和分类整理，完成监测记录和统计分析(表1、表2)。

3.2.2 控制实验 具体如下：

(1) 育蝶实验——体验蝴蝶的生命历程 观察幼虫是如何变态发育成美丽的蝴蝶。通过采集不同种类的蝴蝶卵，进行实验室培养和繁殖，观察记录蝴蝶由卵→幼虫→蛹→成虫的变态发育过程，了解其生活史，在这个活动中促进学生体验生命历程、关爱生命和践行生命观念。

表1 蝴蝶监测记录表

表2 蝴蝶监测情况统计表 时间： 年 月 日

(2) 护蝶实验——提供保护的理论支撑 探究理化性质的改变对蝴蝶发育的影响，主要有以下几个： ①护蝶实验一： 探究不同理化性质对蝶卵的孵化率影响，提高蝶卵的孵化率(表3、4);②护蝶实验二： 探究幼虫蜕皮影响因素，早日成蛹;③护蝶实验三： 探测不同种类的杀虫剂、不同种类的重金属对幼虫生长发育的影响(表3、4);④护蝶实验四： 探究不同土壤pH、土壤水分、土壤质地和土壤结构等环境因子对同种(不同种)蝴蝶蛹的影响(表5)；⑤护蝶实验五： 模拟生境变化，探究不同理化性质的改变对蝴蝶的胁迫效应(主要探究半致死效应、存活率、运动机能和应激性等为指标)。例如，探究不同温度对不同蝴蝶的影响(表6)，生态系统环境条件改变对蝴蝶可能造成的生理胁迫性，进行生态评价；⑥护蝶实验六： 以厦门园博苑生态园蝴蝶馆为基地，探究蝴蝶死亡成因，提高异地迁养的适应性。

表3 不同种类的杀虫剂对蝶卵孵化率及幼虫生长发育的影响

表4 不同种类的重金属对蝶卵孵化率及幼虫生长发育的影响

表5 环境因子对不同种类蝴蝶蛹生长发育的影响

表6不同温度(℃)对不同种类蝴蝶生长发育的影响(对温度耐性的研究)

温度蝴蝶种类 5012141618202224青凤蝶大凤蝶菜粉蝶金斑蝶紫斑蝶亮灰蝶其他

3.3 数据整理及宣传教育 具体如下：

3.3.1 编蝴蝶录、留蝴蝶史 收集整理厦门常见蝴蝶标本，编录厦门常见蝴蝶生活史、厦门蝴蝶种类名录。

3.3.2 蝴蝶绘本、引蝶入册 以厦门常见蝴蝶为蓝本，进行绘画创作，形成蝴蝶绘本手册，内容含学名、中文名、生活史和成虫，通过绘本让参观者认识并能保护它。

3.3.3 建言献策、保护蝴蝶 根据监测的数据和研究的成果，提出合理的保护生态和环境的建议，从而为保护蝴蝶与监测建言献策。

3.3.4 培育幼虫、放飞蝴蝶 以实验室、厦门园博苑生态园蝴蝶馆和厦门碧溪公园太空农场为实践活动基地，培育蝴蝶幼虫、放飞蝴蝶，尝试构建小型蝴蝶园。

3.3.5 保护环境、引蝶回归 将蝴蝶的生活史、生态环境、活动的过程、蝴蝶的种类、蝴蝶的优美姿态制成PPT和微视频和动画在学校或社区里进行宣传，引蝶归来。

(基金项目：2017年福建省中青年教师教育科研项目基础教育研究专项课题“基于核心素养培养的高中生物STEM教育实证研究”，No.JZ170399)