跨學科教學軟件研究

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摘要：生物既是地理環(huán)境的產物，又是地理環(huán)境的創(chuàng)造者?？梢哉f，地理與生物兩門學科有著很強的聯(lián)系性。在授課過程中，為結合兩個學科的特征并綜合分析教材內容，可將一款流行的生物多樣性調查軟件——iNaturalist引入生物、地理兩學科教學之中,旨在為有志于保護中國生物多樣性以及對國內外生態(tài)系統(tǒng)、生物群落和生物物種感興趣的學者、教師與學生提供一個典型案例。

關鍵詞：跨學科教學；生物多樣性調查；軟件；iNaturalist

中國生物多樣性監(jiān)測網絡正處于飛速發(fā)展之中，其中較為完備的有中國自然標本館、甘肅生物多樣性數據平臺及監(jiān)測網絡、中國森林生物多樣性監(jiān)測網絡以及“臺灣生物多樣性網絡”等，但這些圖像或樣本的呈現(xiàn)方式都是靜態(tài)化或過于專業(yè)化，給初學者閱讀和認知帶來了一定的困難。筆者通過調查發(fā)現(xiàn)，目前，中國應用市場相關軟件或微信小程序均有拍照識圖功能，雖有助于師生借此識別一些不認識的動植物，但給科學性調查帶來了一定局限性。例如，科學性調查不但對圖片拍攝的分辨率要求高，而且對特征識別度的要求也高，否則會出現(xiàn)錯誤識別情況。為解決以上問題，筆者試用了不同應用軟件，發(fā)現(xiàn)iNaturalist軟件能很好地建立起地理與生物之間的聯(lián)系。該軟件的一大優(yōu)勢是，它并不是通過簡單的數據處理分析給出一個結果，而是由全球生物多樣性學者共同對你所拍照片進行鑒定。當對鑒定有異議時，可以在圖片下方進行討論。也就是說，不同地區(qū)的生物將會出現(xiàn)在不同的經緯度，并由生物學家進行辨識。據此可知，該軟件具有很強的互動性與實時性。

1iNaturalist軟件的簡介

這款軟件是由美國加利福尼亞大學伯克利分校的研究生NathanAgrin，JessicaKline和Ken-ichiUeda3人基于對自然觀察的熱情而聯(lián)手開發(fā)的，目的是將專業(yè)研究者與公民科學家連接起來，同時讓業(yè)余觀察者隨手記錄的資料成為生物多樣性研究的重要來源。例如，當用戶上傳一張動植物照片時，就有許多自然科學家和博物學家對此進行鑒識，這是iNaturalist回饋機制的具體表現(xiàn)。在鑒識過程中，專家一般圍繞清晰度、研究價值等方面對用戶上傳的圖像數據進行嚴格的篩選與審核，如滿足條件就會共享到GBIF（GlobalBiodiversityInformationFacility，全球生物多樣性數據共享系統(tǒng)），從而成為未來研究生物多樣性的重要數據。該軟件支持多國語言，使用者可以選擇簡體中文。

2iNaturalist軟件的使用

使用者將觀察記錄到的照片提交至平臺，如照片左上方標識為“RG”即為研究級（ResearchGrade）照片，將共享至GBIF。上傳者可以選擇是否定位自己所拍攝照片的經緯度與拍攝時間（位置可選擇關閉按鈕，即可隱藏坐標），以此實現(xiàn)坐標共享；也可以欣賞其他國家觀察者拍攝的特有物種，以便擴大學習者的知識面。當觀察者上傳的圖片被鑒定完畢后，將自動歸入所屬生物分類階元。iNaturalist軟件的操作界面如圖1所示。

3iNaturalist軟件的回饋機制

對于iNaturalist軟件的回饋機制，圖2所示給予了直觀描述，筆者在此不再贅述。

4iNaturalist軟件在初中生物、地理學科中的應用前景

截至目前，全球各地研究者和專家學者為該軟件資源庫提供的物種計有19萬余種，累計拍攝照片數量達1526萬余張（圖3）。我們要知道，蝶類是一類環(huán)境監(jiān)測與評價的有效指示物種。以中國鱗翅目蝶類為例，中國大陸目前有9907條記錄，共376個蝶類物種；中國香港有8288條記錄，218個蝶類物種；中國臺灣有1718條記錄，226個蝶類物種。有上海學生通過調查發(fā)現(xiàn)，上海市蝶類數量呈減少趨勢。因此，他們設想從生態(tài)環(huán)境保護的角度出發(fā)，收集整理蝶類信息，編錄上海常見蝶類名錄，并進行繪畫創(chuàng)作［1］。在此基礎上，探索與研究蝶類保護、利用和管理的新形式。在初步研究過程中，學生將軟件中常見的蝶類進行分類，并記錄某段時間內出現(xiàn)頻次與出現(xiàn)地點，以此推測整個種群的生活史與遷徙時間。地理學科與生物學科雖同屬基礎型課程，但兩者的綜合性都很強。為適應發(fā)展學生核心素養(yǎng)的課改要求，打破學科界限、實施跨學科教學和深度學習將成為必然選擇。毫無疑問，自然環(huán)境的演變規(guī)律、生態(tài)系統(tǒng)的空間結構變化等都會影響到周圍生物的生存與發(fā)展。針對這一現(xiàn)實，教師有必要將兩者的共通之處加以巧妙挖掘，并進行跨學科整合，以使生物、地理兩門學科相輔相成。中國幅員遼闊，地大物博，生態(tài)系統(tǒng)的多樣性讓一些特殊的生態(tài)群落得以生存與繁衍，但并不為公眾所知。如果僅憑數量有限的研究者采集標本、拍攝照片或以在植物園和動物園展示的形式對公眾開放，往往很難提高公眾對保護生物多樣性的重視程度。在這方面，iNaturalist軟件有其獨特的優(yōu)勢。人們利用該軟件除了可以查看物種身份信息、參與鑒定外，點擊該物種照片，便可瀏覽該物種的其他信息，如動物的發(fā)情期、物種遷徙、昆蟲的產卵期等，非常便于師生系統(tǒng)地調查和研究某一物種的生活史。此外，也有助于學生和生物愛好者了解全世界瀕危物種的生存現(xiàn)狀與分布區(qū)域，以便更好地了解和保護瀕危物種。最后筆者要強調的是，教師在使用該軟件進行跨學科教學時，只有從學生的興趣點出發(fā)，并在了解學生的智力基礎和學習規(guī)律后，才能更好地激發(fā)學生的學習動機，吸引更多學生積極關注與參與相關教學活動與學習活動。同時，教師還要根據學生學習能力的不同，制定相應的跨學科教學規(guī)劃和學習任務，科學合理地安排教學內容，只有這樣，才能全面發(fā)展學生智能，提高學生的綜合素質。

參考文獻

［1］石進德.探究蝴蝶科技教育活動的設計與實施［J］.生物學教學，2018（5）：57～58.

作者：宣志杰 康順 單位：上海市浦東模范中學東校