跨學(xué)科教學(xué)軟件研究

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摘要：生物既是地理環(huán)境的產(chǎn)物，又是地理環(huán)境的創(chuàng)造者。可以說(shuō)，地理與生物兩門學(xué)科有著很強(qiáng)的聯(lián)系性。在授課過(guò)程中，為結(jié)合兩個(gè)學(xué)科的特征并綜合分析教材內(nèi)容，可將一款流行的生物多樣性調(diào)查軟件——iNaturalist引入生物、地理兩學(xué)科教學(xué)之中,旨在為有志于保護(hù)中國(guó)生物多樣性以及對(duì)國(guó)內(nèi)外生態(tài)系統(tǒng)、生物群落和生物物種感興趣的學(xué)者、教師與學(xué)生提供一個(gè)典型案例。

關(guān)鍵詞：跨學(xué)科教學(xué)；生物多樣性調(diào)查；軟件；iNaturalist

中國(guó)生物多樣性監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)正處于飛速發(fā)展之中，其中較為完備的有中國(guó)自然標(biāo)本館、甘肅生物多樣性數(shù)據(jù)平臺(tái)及監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)、中國(guó)森林生物多樣性監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)以及“臺(tái)灣生物多樣性網(wǎng)絡(luò)”等，但這些圖像或樣本的呈現(xiàn)方式都是靜態(tài)化或過(guò)于專業(yè)化，給初學(xué)者閱讀和認(rèn)知帶來(lái)了一定的困難。筆者通過(guò)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，目前，中國(guó)應(yīng)用市場(chǎng)相關(guān)軟件或微信小程序均有拍照識(shí)圖功能，雖有助于師生借此識(shí)別一些不認(rèn)識(shí)的動(dòng)植物，但給科學(xué)性調(diào)查帶來(lái)了一定局限性。例如，科學(xué)性調(diào)查不但對(duì)圖片拍攝的分辨率要求高，而且對(duì)特征識(shí)別度的要求也高，否則會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤識(shí)別情況。為解決以上問(wèn)題，筆者試用了不同應(yīng)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(shì)是，它并不是通過(guò)簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)處理分析給出一個(gè)結(jié)果，而是由全球生物多樣性學(xué)者共同對(duì)你所拍照片進(jìn)行鑒定。當(dāng)對(duì)鑒定有異議時(shí)，可以在圖片下方進(jìn)行討論。也就是說(shuō)，不同地區(qū)的生物將會(huì)出現(xiàn)在不同的經(jīng)緯度，并由生物學(xué)家進(jìn)行辨識(shí)。據(jù)此可知，該軟件具有很強(qiáng)的互動(dòng)性與實(shí)時(shí)性。

1iNaturalist軟件的簡(jiǎn)介

這款軟件是由美國(guó)加利福尼亞大學(xué)伯克利分校的研究生NathanAgrin，JessicaKline和Ken-ichiUeda3人基于對(duì)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(xué)家連接起來(lái)，同時(shí)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(lái)源。例如，當(dāng)用戶上傳一張動(dòng)植物照片時(shí)，就有許多自然科學(xué)家和博物學(xué)家對(duì)此進(jìn)行鑒識(shí)，這是iNaturalist回饋機(jī)制的具體表現(xiàn)。在鑒識(shí)過(guò)程中，專家一般圍繞清晰度、研究?jī)r(jià)值等方面對(duì)用戶上傳的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行嚴(yán)格的篩選與審核，如滿足條件就會(huì)共享到GBIF（GlobalBiodiversityInformationFacility，全球生物多樣性數(shù)據(jù)共享系統(tǒng)），從而成為未來(lái)研究生物多樣性的重要數(shù)據(jù)。該軟件支持多國(guó)語(yǔ)言，使用者可以選擇簡(jiǎn)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(tái)，如照片左上方標(biāo)識(shí)為“RG”即為研究級(jí)（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(jīng)緯度與拍攝時(shí)間（位置可選擇關(guān)閉按鈕，即可隱藏坐標(biāo)），以此實(shí)現(xiàn)坐標(biāo)共享；也可以欣賞其他國(guó)家觀察者拍攝的特有物種，以便擴(kuò)大學(xué)習(xí)者的知識(shí)面。當(dāng)觀察者上傳的圖片被鑒定完畢后，將自動(dòng)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(jī)制

對(duì)于iNaturalist軟件的回饋機(jī)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(xué)科中的應(yīng)用前景

截至目前，全球各地研究者和專家學(xué)者為該軟件資源庫(kù)提供的物種計(jì)有19萬(wàn)余種，累計(jì)拍攝照片數(shù)量達(dá)1526萬(wàn)余張（圖3）。我們要知道，蝶類是一類環(huán)境監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)的有效指示物種。以中國(guó)鱗翅目蝶類為例，中國(guó)大陸目前有9907條記錄，共376個(gè)蝶類物種；中國(guó)香港有8288條記錄，218個(gè)蝶類物種；中國(guó)臺(tái)灣有1718條記錄，226個(gè)蝶類物種。有上海學(xué)生通過(guò)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，上海市蝶類數(shù)量呈減少趨勢(shì)。因此，他們?cè)O(shè)想從生態(tài)環(huán)境保護(hù)的角度出發(fā)，收集整理蝶類信息，編錄上海常見(jiàn)蝶類名錄，并進(jìn)行繪畫創(chuàng)作［1］。在此基礎(chǔ)上，探索與研究蝶類保護(hù)、利用和管理的新形式。在初步研究過(guò)程中，學(xué)生將軟件中常見(jiàn)的蝶類進(jìn)行分類，并記錄某段時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)頻次與出現(xiàn)地點(diǎn)，以此推測(cè)整個(gè)種群的生活史與遷徙時(shí)間。地理學(xué)科與生物學(xué)科雖同屬基礎(chǔ)型課程，但兩者的綜合性都很強(qiáng)。為適應(yīng)發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)的課改要求，打破學(xué)科界限、實(shí)施跨學(xué)科教學(xué)和深度學(xué)習(xí)將成為必然選擇。毫無(wú)疑問(wèn)，自然環(huán)境的演變規(guī)律、生態(tài)系統(tǒng)的空間結(jié)構(gòu)變化等都會(huì)影響到周圍生物的生存與發(fā)展。針對(duì)這一現(xiàn)實(shí)，教師有必要將兩者的共通之處加以巧妙挖掘，并進(jìn)行跨學(xué)科整合，以使生物、地理兩門學(xué)科相輔相成。中國(guó)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(shù)量有限的研究者采集標(biāo)本、拍攝照片或以在植物園和動(dòng)物園展示的形式對(duì)公眾開放，往往很難提高公眾對(duì)保護(hù)生物多樣性的重視程度。在這方面，iNaturalist軟件有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。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(diǎn)擊該物種照片，便可瀏覽該物種的其他信息，如動(dòng)物的發(fā)情期、物種遷徙、昆蟲的產(chǎn)卵期等，非常便于師生系統(tǒng)地調(diào)查和研究某一物種的生活史。此外，也有助于學(xué)生和生物愛(ài)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(hù)瀕危物種。最后筆者要強(qiáng)調(diào)的是，教師在使用該軟件進(jìn)行跨學(xué)科教學(xué)時(shí)，只有從學(xué)生的興趣點(diǎn)出發(fā)，并在了解學(xué)生的智力基礎(chǔ)和學(xué)習(xí)規(guī)律后，才能更好地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，吸引更多學(xué)生積極關(guān)注與參與相關(guān)教學(xué)活動(dòng)與學(xué)習(xí)活動(dòng)。同時(shí)，教師還要根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)能力的不同，制定相應(yīng)的跨學(xué)科教學(xué)規(guī)劃和學(xué)習(xí)任務(wù)，科學(xué)合理地安排教學(xué)內(nèi)容，只有這樣，才能全面發(fā)展學(xué)生智能，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。

參考文獻(xiàn)

［1］石進(jìn)德.探究蝴蝶科技教育活動(dòng)的設(shè)計(jì)與實(shí)施［J］.生物學(xué)教學(xué)，2018（5）：57～58.

作者：宣志杰 康順 單位：上海市浦東模范中學(xué)東校