在这个活动中，学生们将通过一个简单的课堂活动来设计和测试解决金枪鱼捕捞中兼捕问题的方案。学生要收集和使用数据来优化自己的设计，并考虑这个模型如何在现实生活中应用。

   把学生分成4人小组开展活动，将具有不同才能和技能水平的学生混合在一起的做法，曾在我们的教学中产生了非常好的效果。在活动开始时，教师先问问学生是否吃过海产品，可以用金枪鱼罐头和虾等常见的食物提醒他们。向学生说明要用日常的材料（图表1）来模拟渔业的某一个生态效益。

  首先，用一个涮拖把的大桶来代表海洋，向学生解释里面的每一样物品所代表的物种（例如用红豆代表乌贼、弹珠代表金枪鱼、乒乓球代表海豚等），把这些记在黑板上。然后让一个学生来扮演抓金枪鱼（弹珠）的渔夫角色。渔夫把纸杯投入海洋（大桶）里，在不允许他看的情况下捞起“一网鱼”。渔夫小心地把捕捞物倒在一个纸盘上。参考下面的问题来讨论捕捞的成果：渔夫捞到了多少条金枪鱼？渔夫还捕获到了什么？如果是在现实生活中，这种情况为什么会成为一个问题？

教师向学生介绍，兼捕是渔业中的常见现象，通常兼捕渔获物会被丢弃。教师先让学生辨认这次模拟活动中被“捕捞”的非目标物种，然后讨论能被渔具抓获的其他非目标物种，例如鲨鱼、海洋哺乳动物或者海龟等。引导学生反思这些物种在捕捞过程中遇到的不必要的个体损失，其中的一些物种正受到威胁或者濒临灭绝。把兼捕工具设计数据表（图表2）发给学生，指导学生在“初始网”一行记录捕捞到的目标物种和非目标物种的个体数量，然后分别计算非目标物种和目标物种占捕捞总数量的百分比。

接下来，让学生阅读关于渔业可持续发展的文章（见“网络资源”）或者其他相似的文章，并让他们用自己的话简要总结文章的中心思想。我们让学生通过拼图策略来完成这部分活动。小组中的每一位成员聚焦于文章的某一部分，然后和组里的其他同学进行讨论。他们使用一种图形组织工具来记录自己的理解（见“网络资源”中关于“图形组织工具”的链接和已完成的用图形组织工具做出的图像的照片链接）。为了节约时间，可以让学生把文章阅读作为家庭作业在活动开展前完成。

建议通过下列问题对文章进行讨论：你如何用自己的话来解释渔业的可持续发展？什么是兼捕？为什么兼捕是一个问题？什么是过度捕捞？为什么过度捕捞是一个问题？使用在线视觉教具（参考“网络资源”）比较不同类型的渔具、不同的捕鱼方式和它们可能的兼捕渔获物。提问：哪种捕鱼方式会导致大量的兼捕？（围网、刺网、多钩长线、钓竿钓、鱼叉捕）哪种捕鱼方式导致兼捕的可能性小一些？为什么？对于渔民来说，每一种方式的优点和缺点是什么？从对环境的影响角度看呢？

教师向学生解释任务：设计一个新型的渔网，用于减少我们的模拟海洋（大桶）中的兼捕情况，并在捕捞时把海豚排除在外。向学生展示他们可用的材料，需要注意的是，他们的网必须能够从大桶中捕捞到“金枪鱼”（弹珠）。指导学生分析他们的数据表，并告诉他们每个组要想出2种设计方案，并把其中1种做出原型（图表3）。教师为学生提供设计评价量规表（见“网络资源”），学生可以在本组的小容器或者班级的大桶中测试自己的模型，测试后他们就可以记录捕鱼网中的个体数量，然后和小组成员讨论如何优化设计。在课堂上演示他们的最终模型之前，每个小组应该把“测试—优化”过程至少重复3次。教师要提醒学生把每一次的数据记录在他们的数据表里，并且计算所捕获的目标物种和非目标物种的百分比。

要给学生一个清楚的时间限制，例如：16-18分钟之内准备好最终的模型。这也是在表明，在工程设计领域的现实情况中，时间通常也是一个限制条件。用在线计时器或者其他可视的时间管理工具来帮助各小组开展工作。在小组活动过程中，教师可以在教室里巡视并提出一些能了解学生想法的问题，例如：上一次测试完后，你们做了什么调整？为什么？基于数据你们如何判断后一个模型比前一个更好？当学生在工作时，教师可以在黑板或者白板纸上画一张兼捕数据表（也可以在课前准备好）。任务结束时间到，教师要请各组停止手头工作并把他们的模型放在教室前面的展示桌上。

指定1名记录员把各组的数据填写在准备好的班级数据表格里，指定2名学生负责计算百分比（让2位同学进行计算是为了让他们可以互相核查）。每组都到大桶前展示他们的装置，然后快速计算他们的“捕获物”，并把“海产品”放回大桶里。各组在展示之前还需要简要介绍一下最终模型产生的设计流程，要专门谈谈他们是如何基于收集到的数据来优化模型的。各组展示完毕后，教师引导学生讨论各组设计的成功之处。鼓励学生引用班级数据表中的数据来支持他们的答案，可以使用的问题诸如：哪种设计方案最为成功？你的模型从开始到最后有了哪些改变？为什么？提醒学生围绕设计流程（图表4）进行讨论。

先要求学生在本组内讨论最佳的设计方案在现实生活中如何实现，即要用渔网和渔线代替实验中所用的管道清洁器和咖啡过滤网，然后再进行全班讨论。还要讨论工程师是如何与科学家合作，先造出一个模型，然后再做出现实生活中使用的原型，以进行测试和优化。教师要引导学生描述真正的工程师需要考虑的限制条件和注意事项，例如：成本、安全性、设备的易于部署性、可靠性等。当考虑到这些因素之后，在现实生活，中哪一个设计将是最佳设计？为什么？

学生还要考虑除了尺寸以外，还有哪些因素可以把目标物种从兼捕渔获物中分离开来。让学生按照“思考-对话-分享”这个步骤开展活动：一开始学生需要对问题进行独立思考，然后和同伴讨论，最后再班级中分享他们小组的观点。可能的答案包括通过目标物种的栖息地分离物种，避开那些非目标物种迁徙的区域或者改变每天捕捞的时间段。

通过展示美国国家海洋和大气管理局（NOAA）的视频分享成功减少兼捕的案例（见“网络资源”）。讨论科学家是如何使用数据来确定解决方案是否是有效的。强调科学家和工程师是共同工作的，他们用科学的数据来评估工程设计的有效性，就像学生们在课堂上对于模型的测试一样。作为海洋的消费者，我们如何利用海洋资源取决于我们自己的想法，例如，我们该支持哪些捕鱼方式。当我们在商店或者餐厅购买海产品时，我们应该了解它们的来源。现在许多商店已经给鱼贴上了原产地和捕获方式的标签。向学生介绍一些资源，这些资源能够提供给我们如何选择支持可持续发展的海产品的信息。一些推荐的网站还支持移动应用程序可以帮助消费者作出决定。作为延伸活动，可以让学生在当地的超市或者餐馆进行调查，对一些可持续发展选择的有效性进行评估。

将讨论引回到一开始学生们阅读的文章上。教师要提醒学生兼捕只是渔业可持续发展这个大问题中的一小部分。组织全班开展头脑风暴，针对过度捕捞问题提出一些解决办法。让学生思考为什么全球海洋渔业管理是如此大的挑战。

将下列任务作为家庭作业布置给学生，并提供本文“网络资源”部分的链接。同时还要给学生提供评价量规表来引导他们完成任务。家庭作业：写2-3段话来回答下列问题。要用《可持续发展的渔业》一文中的例子（观点、引用和数据），在课堂上参与的活动和工作单，以及在线资源来证明你的观点。

案例来源：《国外优秀STEM教育案例集》      出版单位：《中国科技教育》杂志社