无课本模式下的科学研究

在传统教学模式中，课本是传递知识的主要媒介。随着教育理念的更新，越来越多的教育工作者意识到，脱离课本，通过研究性学习也能很好地激发学生的学习兴趣和创新能力。

本研究以宜章县第一中学（以下简称“宜章一中”）后山树干上苔藓植物与蕨类植物的共生现象为研究对象，探讨如何在无课本模式下，组织高中生开展科学研究活动。

一、研究背景与意义

高中研究性学习被赋予促进学生自主探索深化、理解课程内容的使命，在这种学习模式下，传统的课本知识传递方式被置于次要地位，取而代之的是以学生为主导的探究活动。本研究旨在探讨在缺少课本资源的条件下，如何有效开展“宜章一中后山树干苔藓植物与蕨类植物共生关系”的科学探究。

生物间的互动构成了生态系统的核心，其中共生现象是最引人入胜的一种。宜章一中后山植被丰富，为观察和研究植物间复杂的共生机制提供了绝佳的场所。在该地区树木的树干上，苔藓植物与蕨类植物的共生关系不仅对保持当地生物多样性和生态平衡至关重要，对环境监测也有不可忽视的作用。

从教育的视角来看，将这一自然现象纳入高中研究性学习项目，能让学生深入理解生物学的基本原理和生态学的复杂性。在无课本指导的情况下，学生需用网络资源、图书馆资料等进行自主学习，这不仅能激发他们的学习兴趣，还能锻炼其提出问题、分析问题和解决问题的综合能力，提升独立思考和科学研究的能力。

二、目标任务

（一）调查生态环境

1.组织学生前往宜章一中后山，执行一次全面的生态环境调查。

2.教授学生使用定位工具记录样本位置，描述植被的生长环境和生态条件。

3.指导学生绘制简易的植被分布图，可视化记录苔藓植物与蕨类植物的分布情况。

（二）收集样本

1.指导学生正确采集苔藓植物与蕨类植物的样本，并保证样本的多样性和完整性。

2.在实验室进行显微观察，了解样本的细胞结构特征。

3.进行分类鉴定，查阅相关文献和数据库，确定样本的种类，并记录其生物学特性。

（三）分析共生关系

1.通过实验观察和数据分析，探讨苔藓植物与蕨类植物之间的相互作用和共生机制。

2.讨论这种共生关系对当地生态系统的意义，包括它们在物质循环、能量流动和维持生物多样性中的作用。

3.分析环境因素，比如湿度、光照、温度等对共生关系的影响。

（四）撰写研究报告

1.强调学术诚信的重要性，指导学生引用参考文献、撰写科研报告，包括研究背景、方法、结果和结论等。

2.鼓励学生以不同方式分享研究成果，如举办展示会，或在学校的科学会议上进行演讲。

通过这些任务，学生将学会如何从观察现象出发，提出研究问题，设计实验方案，收集和分析数据，最后得出结论。

研究过程不仅涉及生物学知识，还包含对数据科学、统计学和环境科学等多学科的综合应用。这样的跨学科研究项目有助于学生构建完整的知识体系，为未来开展学术研究或职业生涯规划打下坚实的基础。

三、研究步骤

（一）调研文献

在实地考察和样本收集之前，需进行文献调研，以获取关于苔藓植物与蕨类植物的基本知识，如植物种类、形态特征、生长习性及其生态作用。

学生可查阅数据库等网站，以及图书、期刊的相关文章。教师在此过程中帮助学生评估信息的准确性，并进行筛选。

（二）实地考察

组织学生到宜章一中后山进行实地考察前，教师应制订活动计划，并向学生介绍基本的野外调查技巧和安全准则。在现场，学生需记录苔藓植物与蕨类植物的生长位置、数量、分布状况，以及土壤湿度、光照情况、其他植物种类等环境特征。拍照记录和实时定位也是重要的考察手段。

（三）收集样本

教师教授正确的采样方法，学生采集苔藓植物与蕨类植物的样本时，需确保样本具有一定的代表性，且完整性较好，最重要的是不能破坏自然环境。将采集的样本妥善保存，标记清晰，带回实验室进一步分析。

（四）实验观察

用显微镜观察样本，了解其细胞结构，同时进行生理生化实验，比如测定叶绿素含量、pH值等，并记录实验数据。

（五）分析数据

整理、分析数据是研究的关键步骤，教师应教授学生如何使用统计软件或工具处理数据。学生需使用适当的统计方法，如计算平均值、方差等得出实验结果，以及绘制图表来直观展示数据。

（六）讨论结果

根据分析结果，讨论苔藓植物与蕨类植物的共生机制及其生态意义。这一步骤要求学生批判性地思考数据背后的含义，并与已有的科学理论和文献调研成果结合。

（七）撰写报告

报告应包含研究目的、方法、结果和结论等内容。学生还需要学会引用参考文献，确保学术诚信。报告完成后，学生可进行展示交流，分享他们的研究成果。

通过以上步骤，学生在无课本的情况下，通过实地考察与实验探究，深入了解了苔藓植物与蕨类植物的共生关系，提升了自身的研究能力和科学素养。

四、存在的问题

在进行无课本的研究性学习时，可能会遇到学生基础知识不扎实、实验技能欠缺、时间管理不当等问题。因此，教师需要提前做好准备工作，如提供预习材料、设计实验操作指南、制订详细的活动计划表等。

五、结论

无课本的研究性学习是一种有效的教学模式，它能培养学生的自主学习和科学研究能力。通过对宜章一中后山树干苔藓植物与蕨类植物共生现象的研究，学生不仅学习到生物学知识，还能掌握开展科学探究的方法，为其未来的学术发展奠定坚实的基础。