基于加涅九段教学法的数学智慧课堂教学实践——以“三角形的三边关系”为例

智慧教学是当前教育领域技术与教育深度融合的趋势,它不断推动着教育理念、教学模式和学习方式的变革。加涅九段教学法是一种将认知学习理论应用于教学过程的教学策略。文章呈现了基于加涅九段教学法设计的数学智慧课堂教学案例“三角形的三边关系”,通过将智慧教学技术融入课堂教学的九个关键环节,利用数学微课激发学习兴趣,突破教学难点,运用交互平台动态呈现新知、开展线上交流,借助在线练习平台精准反馈数据、优化作业管理,有效解决了传统数学教学中自主性、互动性和智能化不足的问题,激发了学生的学习潜能,发挥了教师的过程指导作用,推进了智慧课堂的教学创新。

长江口九段沙近期冲淤演变及对湿地自然保护区的影响

基于1998—2021年长江口系列水下地形资料,分析了九段沙近期冲淤演变情况及其对湿地自然保护区的影响。结果表明:近期,九段沙呈长“高”不长“大”、北侧受工程守护稳定淤涨、南侧局部冲淤变化显著的演变特征;长江口深水航道治理工程南导堤使江亚南沙头部和九段沙北边界得以稳定,促进了江亚南沙、九段沙高滩的淤涨;南槽航道治理一期工程促使江亚南沙上部窜沟由冲转淤,增强了江亚南沙稳定性;流域减沙和周边涉水工程引起九段沙南沿及尾部低滩冲刷,减少了九段沙保护区的湿地面积,破坏了九段沙湿地的完整性和稳定性。未来,流域来沙可能继续维持较低水平,九段沙南沿及尾部面临进一步冲蚀的风险,亟需研究守护九段沙保护区湿地的工程措施。

长江口九段沙潮间带大型底栖动物季节分布特征的初步研究

2005年4月(春季)、7月(夏季)、10月(秋季)和2006年1月(冬季)。对长江口九段沙潮间带大型底栖动物进行了定性和定量调查。共采集到大型底栖动物73种,平均丰度442.94ind.m-2,生物量40.78 g.m-2。与历史资料比对,大型底栖动物的种数显著增加,新记录31种,曾经有过报道但未采集到标本的有3种;大型底栖动物的丰度变化不大,生物量有明显增加,多样性指数增大。大型底栖动物的丰度、生物量、多样性指数和相对重要性指数随季节的不同而有所变化,其中丰度和生物量以秋季最高,夏季次之,春季和冬季较低;多样性指数冬季最高,夏季次之,春季和秋季较低。优势种为谭氏泥蟹、梨形环棱螺、绯拟沼螺、琵琶拟沼螺、河蚬、焦河篮蛤、中国绿螂和丝异蚓虫;相对重要性指数值较高的有无齿相手蟹、天津厚蟹、谭氏泥蟹、中华拟蟹守螺、堇拟沼螺、绯拟沼螺、琵琶拟沼螺、梨形环棱螺、中国绿螂、焦河篮蛤、河蚬和丝异蚓虫。大型底栖动物的分布主要受水温、水文和工程的影响,此外,工程建设和互花米草扩散对其也造成了一定的影响。

长江口九段沙水域环境及生物体内多氯联苯分布

对长江口九段沙湿地自然保护区的滩涂水样、泥样以及水生生物体内的多氯联苯进行GC-MS检测,研究多氯联苯各单体在不同环境介质及生物体中的分布状况.结果表明：水样、泥样中的多氯联苯检出率为100%,其中四氯联苯（PCB52）含量最高;与其他河口地区相比,九段沙水域水体中多氯联苯（PCBs）含量处于中等水平,ρ（PCBs）为23～95 ng/L;滩涂泥样多氯联苯含量则较低,w（PCBs）为1.77～4.51 ng/g;该水域水生生物多氯联苯检出率为100%,w（PCBs）为0.12～9.40μg/kg,低于国家标准限量;软体动物、甲壳类以及鱼类检出单体均以高氯类PCB118和PCB138为主,而非环境中含量较高的PCB52,反映了水生生物对于高氯类多氯联苯富集能力强于低氯类多氯联苯。

互花米草入侵九段沙河口湿地对当地昆虫多样性的影响

为认识因互花米草(Spartinaalterniflora)入侵而给九段沙河口湿地昆虫多样性带来的影响,我们于2004年5月到2005年10月间用网捕和收割植株两种方法对3个典型植物群落中昆虫多样性作了连续调查。研究期间,共采集到昆虫11,300头。经鉴定为97个种,隶属于12目69科。互花米草群落中昆虫的物种数、个体数量以及Shannon-Wiener多样性指数均显著低于土著植物芦苇(Phragmitesaustralis)群落和海三棱藨草(Scirpusmariqueter)群落中的;而Simpson优势度指数较土著植物群落中高。聚类分析结果表明:芦苇与海三棱藨草群落中昆虫群落结构更为相似。互花米草的入侵将可能导致九段沙湿地昆虫多样性的降低和群落结构的改变。

长江口九段沙湿地不同生境中大型底栖动物群落结构特征分析

2004年10月至2005年1月对九段沙湿地大型底栖动物的群落分布特征及环境因子进行了调查。选取6种主要生境的57个样方,分析大型底栖动物的种类、密度、生物量、多样性指数及均匀度指数等群落特征。共记录到28种大型底栖动物,主要由甲壳动物、环节动物、软体动物及昆虫幼体组成,优势种为谭氏泥蟹(Ilyrplaxdeschampsi)、光滑狭口螺(Stenothyraglabra)、堇拟沼螺(Assimineaviolacea)、绯拟沼螺(A.latericea)和霍甫水丝蚓(Limnodriuhoffmeisteri)。6种生境类型中以低潮位光滩大型底栖动物种类最为丰富,但其密度最低;海三棱藨草(Scirpusmariqueter)带底栖动物密度最高,并且其均匀度与其他生境存在显著差异;互花米草(Spartinaalterniflora)带下底栖动物的种类组成与其他生境有一定差异,但种类数、密度和多样性处于平均水平,总体群落结构没有显著差异。

长江口九段沙湿地大型底栖动物群落结构的季节变化规律

2004年11月至2005年10月,调查了长江口九段沙湿地大型底栖动物群落特征的季节变化及其土壤因子影响,共调查到大型底栖动物30种,主要由甲壳动物、环节动物、软体动物及昆虫幼体组成,光滑狭口螺(Stenothyraglabra)、堇拟沼螺(Assimineaviolacea)、焦河蓝蛤(Potamocorbulaustulata)、中国绿螂(Glau-comyachinensis)和谭氏泥蟹(Ilyrplaxdeschampsi)为优势种,且生物密度四季变化明显.春季大型底栖动物生物密度和生物量处于最高水平,多样性指数最高.夏季密度和生物量最低,物种多样性也较低,分布较不均匀.秋、冬季生物种类数与生物量差异不显著,生物密度冬季较秋季高.春、夏、秋季底栖动物种类数、密度和生物量均未与土壤因子达到显著相关水平.冬季土壤湿度与有机质含量与底栖动物密度显著相关.

近半个世纪长江口九段沙湿地的冲淤演变

根据1958—2004年的系列地形图，在地理信息系统软件ArcGis8．2的支持下，探讨近半个世纪九段沙湿地演变过程。研究表明：九段沙在长期的自然淤积过程中既具有趋势性的渐变，又存在非趋势性的突变，北槽深水航道工程改变了九段沙的自然冲淤模式，使九段沙顶端至江亚南沙大片区域显著淤积，工程后期，淤积速率回落，九段沙形态稳定。

九段沙湿地植被群落演替与格局变化趋势

长江口新生湿地九段沙由上沙、中沙和下沙三部分组成。2004年对湿地植被群落的演替与格局变化进行了研究。结果表明，九段沙湿地植被群落由芦苇（Phragmites australis）、互花米草（Spartina alterniflora）、海三棱蔗草（Scirpusmariqueter）和蔗草（S．triqueter）构成。芦苇和互花米草生长于潮滩高程，海三棱蔗草和蔗草生长于低潮位。1998--2004年，上沙植被覆盖面积年平均约增长17％，中沙22％，下沙38％～39％，植被群落处于快速增长演替状态，这可能与沙洲发育速度有关。由于在中沙、下沙人为种植过外来物种互花米草，其增长速度最快，覆盖面积占九段沙植被总面积的比例从1998年不足1％上升到2004年的22％，地上部分总生物量的年平均增长率为79．79％，互花米草对蔗草．海三棱蔗草的竞争压力较大。鉴于互花米草对九段沙的影响尚无定论，本文提出了初步的植被管理措施。

长江口北槽深水航道工程对九段沙冲淤影响研究

根据1989～2003年长江口九段沙附近地形图,在地理信息系统软件MapInfo的支持下,分析了北槽深水航道工程对九段沙冲淤演变的影响.在长江来沙减少总的情势下,九段沙总的淤积速率在明显下降,但北槽深水航道工程使局部冲淤形势发生逆转:九段沙顶端到江亚南沙大片区域淤积速率显著增强,沿北槽深水航道南导堤外缘形成一个10 km长的淤积带;九段沙东侧水下三角洲受工程的影响不大,淤积速率持续降低并底端发生冲刷.

长江口九段沙水域中华绒螯蟹汛期特征及影响因子

对长江口九段沙水域中华绒螯蟹(Eriocheir sinensis)洄游群体渔获规格及汛期特征进行了调查研究。2006-2011年单船全汛期捕捞量为93.3-769.5 kg,年均值为481.5 kg;日均捕捞量为6.2-26.5 kg,均值为18.5 kg;总捕蟹个数为984-7547只,均值为4 129只;平均体质量为89.5-114.5 g/ind,均值为100.7 g/ind;雄蟹比例为65.80%-80.54%,均值为74.35%;2006-2011年单船全汛期捕捞量呈波动上升趋势,峰值出现于2010年;平均体质量则先升后降,峰值出现于2008年。各年汛期内最高日捕捞量基本出现于12月初,其中最早出现于11月24日(2009年),最晚出现于12月12日(2010年)。初汛期、旺汛期和尾汛期捕捞量比例分别为4.25%-38.48%、37.92%-72.81%和1.77%-34.00%。各年汛期内初汛期渔获物中大规格个体所占比例较高,雄蟹比例显著高于雌蟹;随着汛期后延,小规格个体的数量逐渐增多,总体渔获规格呈下降趋势,同时雌蟹比例逐渐增加,雌雄比例相对接近。水温和潮汛与捕捞量关系密切,通常水温降至13℃附近时开始进入旺汛期,各年份最高日捕捞量对应的水温介于10℃至13.5℃之间,平均为11.7℃;调查期间小潮期捕捞量占汛期总捕捞量的比例显著高于大潮期,其中小潮期捕捞量比例最高为95.79%(2008年),最低为73.41%(2010年)。

九段沙湿地植被时空遥感监测与分析

收集了研究区近20年以来的陆地卫星影像,结合以往实地调查资料,探讨了九段沙湿地优势植被群落多光谱遥感的分类方法,并对分类结果进行了现场校核,得出(1)多光谱遥感数据能够区分海三棱藨草与芦苇、互花米草植被群落;(2)季相变化的多光谱遥感数据可进一步区分芦苇与互花米草。分析了自20世纪80年代以来九段沙草滩及优势植被覆盖的时空变化,基本分为两个阶段80年代至1999年的自然演替阶段,2000年至今的人工干预阶段。结果表明(1)自然演替阶段。0m以上潮滩面积自然淤涨平均每年3.6km2;草滩平均每年增长1.2km2;芦苇仅出现于上沙的中部(除中沙1997年人工种植芦苇和互花米草外),其余均为海三棱藨草并占整体植被的80%以上,湿地自然演替速度相对较慢。(2)人工干预阶段。0m以上潮滩面积自然淤涨平均每年8.2km2,比自然淤涨速度快一倍以上;草滩平均每年增长7.86km2,增长速度远超过自然演替阶段;中沙人工引种的芦苇和互花米草群落扩散迅速,其覆盖占中下沙草滩的53.70%,其中互花米草扩散速度远快于芦苇,在中、下沙上占据了优势地位,而先锋植被海三棱藨草所占比例显著下降。

长江河口九段沙沙洲形成和演变过程研究

九段沙继崇明岛、长兴岛和横沙岛后成为长江河口第三代新生冲积沙洲(岛),为河口第三级分汊口沙洲,如今0m以上沙洲面积为126km2,5m水深包络的面积为448.7km2,平面外形成长椭圆沙洲。自从上世纪50年代中期九段沙成为独立沙体以来,在河口水流的作用下,不断地承接上游河道推移而来的底沙,沙洲持续淤涨,0m以上沙洲面积是原始面积的3.3倍,2m水深包络的平面面积是原始面积的2.5倍,5m水深包络的平面面积是原始面积的2.0倍多。与此同时,在陆海相互作用及南北槽分水分沙比值不断更替变化过程中,九段沙沙体本身也发生了较大变化,表现为沙头冲刷后退,沙尾淤涨延伸,南侧淤涨幅度大于北侧,而沙洲基座长轴位置移动不大。目前九段沙头部鱼嘴和北部导堤工程的建设改变了九段沙浅滩的水沙运动过程,因九段沙北侧边界基本固定,导致南侧边滩冲淤变化必将会增大,需采取相应的人工干预措施,才能使国家级生态保护区九段沙朝着健康的演变方向发展,同时减少对与沙洲相邻的南北槽通海航道水深的影响,确保通海航道畅通无阻。

九段沙不同演替阶段湿地土壤微生物呼吸的差异性及其影响因素

通过分析九段沙不同演替阶段湿地土壤微生物呼吸及其土壤微环境因子,研究了不同类型湿地土壤微生物呼吸的差异性及其影响因素。结果表明,处于不同植被演替阶段的湿地土壤微生物呼吸具有显著差异(P<0.05),海三棱藨草区高于芦苇区,互花米草区最高(0.367 mg.g-1.(24h)-1),互花米草的引种及蔓延增强了入侵区域土壤微生物呼吸。综合考虑不同植被类型湿地土壤微生物呼吸及植被生物量,芦苇区呼吸微弱、植被生物量最高,在理论上具有更高的有机碳碳汇聚能力。通径分析结果显示,影响土壤微生物呼吸强度的主要生物因素有:原核微生物多样性(Shannon指数)和土壤微生物生物量;土壤有机质、硝态氮及土壤含水量对上述微生物活性指标有显著影响,因此也属于土壤微生物呼吸的主要影响因素。

九段沙湿地鸻形目鸟类迁徙季节环境容纳量

根据对九段沙湿地2005年春、秋季食物资源调查来计算迁徙期鸻形目鸟类的环境容纳量。结果表明，九段沙湿地春季食物总量为4541．20kgAFDW（去灰分干重），秋季为2279．64kgAFDW，按鸻形目鸟类有效栖息生境计算，春季鸟类可利用食物资源量为3429．03kgAFDW，秋季为1700．92kgAFDW。通过鸟类体型类群分类（根据去脂净重、基础代谢率和体长）和能量消耗模型可以得出，九段沙湿地迁徙季节总食物量理论上可维持的鸻形目鸟类最大数量约为春季350万只，秋季175万只。按有效生境计算，春季约为260万只，秋季约为130万只。考虑到食物取入率的影响，九段沙湿地实际可容纳约13～26万只鸟类。根据地理信息分析可知，高潮位期有效栖息地的缺乏可能是限制鸟类数量达到估计上限的主要原因，建议在不危害保护区生态安全的前提下，开辟一些隐蔽性强的裸地和浅水塘，以提高鸻形目鸟类对九段沙湿地资源的利用率。

九段沙上沙湿地植物N、P、K的分布特征与季节动态

2005年4-12月逐月对长江口九段沙上沙湿地生态系统主要植物进行定位样品采集与生态环境因子监测。通过对该区典型湿地植物群落海三棱藨草(Scirpus mariqueter)、互花米草(Spartina alterniflora)和芦苇(Phragmites australis)3种植物样品中N、P、K元素含量的分析,揭示了上沙主要类型湿地植物N、P、K元素的分布特征与季节变化规律。结果表明:3种湿地植物N、P、K元素分布特征不同,不同植物以及同一植物的不同构件营养元素含量随植物生长节律发生变化。植物中元素贮量与含量之间分布特征并不相同,其原因主要在于生物量是制约元素贮量的主要因素,N、P、K贮量排序均为芦苇>互花米草>海三棱藨草。不同构件营养元素含量的变化规律存在差异:4-5月茎中K含量逐渐减少,N含量呈现增加趋势;5-6月各构件P含量呈减少趋势;6-10月叶中N含量普遍高于其他构件。

长江河口九段沙互花米草湿地生态系统N、P、K的循环特征

研究了九段沙外来入侵种互花米草(Spartina alterniflora)湿地生态系统的营养元素含量、分布规律与循环特征。结果表明,九段沙的上沙、中沙和下沙互花米草湿地土壤全量养分含量差异相对较小,而速效性养分含量差异相对较大。土壤剖面中TK含量大大高于TN和TP含量,排序为:TK>TN>TP。各沙洲速效性养分含量排序为:速效K>速效N>速效P。土壤速效性养分与全量养分的空间分布规律并不一致,土壤剖面营养元素的垂直分布差异比较明显,速效性养分土壤剖面垂直分异比全量养分显著。各深度土壤营养元素含量均存在差异,不同沙洲同一深度土壤营养元素含量也存在差异。各沙洲不同深度土壤TN含量的差异明显大于TP和TK含量差异。植物中3种营养元素含量以K最高,N其次,P最低。湿地生态系统营养元素归还量远大于存留量。吸收系数排序为:N>P>K。不同沙洲营养元素的利用系数和循环系数存在明显差异,上沙P元素、中沙与下沙K元素利用系数最大,上沙K元素、中沙P元素与下沙N元素循环系数最大。

长江河口九段沙近期冲淤演变过程研究

1998年以前,九段沙是一个人类活动干预很小的天然河口江心沙洲。北槽深水航道治理工程建设,使九段沙头部和北边界基本固定,南北槽分流分沙比改变,水沙交换减少。同时,随着流域来沙和河口河道底沙来源减少,近期九段沙冲淤演变发生新的变化。如今的九段沙0m水深线包络体在不断地淤高扩宽。上沙沙头迅速淤涨,并越过南导堤向北偏伸入北槽,沙尾则快速向南槽延伸,并与南导堤和中沙之间形成新的涨潮沟通道;九段沙南北侧由于冲淤不均其水边线形态出现明显不规则变化,下沙尾部东南端冲蚀,东北端淤涨,沙洲长轴线逆时针转动,但洲体整体位置摆动极小。作为国家级自然保护区,其上沙沙尾的快速延伸和沙洲南侧局部冲淤不平衡须引起重视,确保九段沙沙洲整体稳定。

长江口九段沙湿地土壤有机碳及微生物陆向分布

通过分析九段沙湿地土壤有机碳及微生物因子的陆向分布,研究了土壤有机碳的空间差异性及其与土壤微生物因子的相互关系。结果表明,九段沙土壤有机碳的陆向分布具有显著差异(P<0.05),随着高程上升,其含量整体呈现增大趋势,互花米草区/芦苇混合区最高(9.18g·kg-1);土壤微生物因子的陆向分布与土壤有机碳相似,且与土壤有机碳含量呈显著正相关关系(P<0.01),其中以土壤微生物呼吸和土壤脱氢酶最为明显;互花米草的引种及蔓延,增加了区域土壤有机碳含量,也增强了土壤微生物活性。

基于数字化海图与多时相卫星遥感的长江口九段沙形成演化研究

九段沙位于长江河口南北槽之间,为新形成的河口沙洲,其形成距今只有50年的历史.利用对大通水文站1950～2003年的水沙资料的分析,结合对数字化海图和多时相卫星遥感影像的解译及野外现场考察,对九段沙形成过程和演化过程中的面积、体积、高程和地貌特征等进行了综合研究,研究结果表明九段沙自形成以来面积、体积总体上是处于增大过程中,高程也在增高,成陆化作用明显.但由于来水来沙的不同和河口动力作用,这种增长不是线形的,有时因受到冲刷而面积减小,高程降低.利用采自九段沙上沙的短柱状样分析发现潮间带和潮上带的沉积速率不同,植物群落对九段沙的形成演化具有一定的影响,但总体上九段沙正处于从河口沙洲向河口沙岛的演化过程之中.九段沙的植被保持着自然演替的原生状态,植物群落结构简单,生物多样性尚较低,以芦苇群落为代表的高等湿地植被主要分布在九段沙潮间带上部和潮上带,九段沙属于发展过程中的河口湿地.