問題導學在生態系統能量流動中的應用

張順昌

摘要：本文結合生態系統中的能量流動這節課，具體講解問題導學在課堂教學中的應用。首先，從生態系統能量流動這一節的背景分析入手，闡釋這節課的設計理念。本節課在課堂中采用建構主義教學，以問題導學的形式通過在情境中創設問題，組織引導學生的學習過程，同時通過設置一系列有一定難度的問題，讓學生發現認知上的不足，并起到鞏固提高的作用。基礎部分，在充分利用原有知識的基礎上，通過問題引導分析得出新概念；重難點部分，通過豐富有趣的素材提供學生充分的討論空間，教師圍繞尋找錯誤——展示錯誤——解決錯誤的過程組織教學。

關鍵詞：問題導學；建構主義；錯誤利用

中圖分類號：G632.0 文獻標識碼：A 文章編號：1992-7711(2017)02-0112

一、課堂背景及理論分析

生態系統中的能量流動是在學習了生態系統的結構的基礎上，對生態系統功能的繼續學習。在之前生態系統營養結構的學習中，已經基本掌握了生態系統的成分包括生物群落以及非生物環境，生態系統的營養結構為食物鏈、食物網，是能量流動的渠道。而能量流動和物質循環是生態系統自我調節維持穩態的基礎。這節課在整個生態系統的學習中起到承上啟下的作用，是生態系統中的核心概念。因此，本節課的教學，應在充分利用原有知識結構的基礎上加以突破，進一步理解能量流動的源頭、渠道、具體形式；同化量與攝入量的關系；某一營養級同化量的具體去向；能量的傳遞效率。其中同化量與攝入量的關系、某一營養級同化量的具體去向、能量的傳遞效率用攝入量還是同化量計算這些問題相對都比較抽象，在具體應用中容易出錯。在學生的認識中落葉對作物是有幫助的，可以為其提供營養成分。但在部分學生的前概念中，對營養成分的理解是模糊的，枯枝落葉為作物提供的是能量還是物質并不是很清楚。同時，這節課還需要結合必修一新陳代謝的有關知識，學科綜合性強。學生認知上的一些缺陷，需要教師創造機會暴露問題，才能在課堂上有效解決。在課堂中設置合理的問題顯得尤為重要。

本節課之前已有良好的知識鋪墊，學習過程中若是簡單地由教師講解重難點，學生被動接受知識，學生在課堂上也能清晰說出書本上的基本概念。看似簡單快速高效的同時，學生在具體應用中卻還是要連連犯錯，其根本原因是學生并沒有真正完成對知識的重新構建。正確構建新的知識結構，必須先對原有知識結構有清晰準確的認識，在此基礎還要發現認知上的缺陷與不足，并通過自主參與到活動中引發更深層次的思考，形成新的正確認識，建立新的知識結構。建構主義學習是以學生為主體的課堂學習，教師通過在情境中創設問題，組織引導學生的學習過程，同時通過設置一系列有一定難度的問題，讓學生發現認知上的不足，并起到鞏固提高的作用。

二、問題設置的主要環節

1. 設置情境，引入新課

展示圖片荒島求生：假如你獨自一人漂流到一座荒島，你又很幸運，島上留有一些一些玉米，同時還有以這些玉米為食的雞。

設疑：為了更好地生存下去，你會怎么做？

備選策略1：先吃雞，再吃玉米；

備選策略2：先吃玉米，同時用一部分玉米喂雞，吃雞產下的蛋，最后吃雞。

學生活動：較多的學生選擇策略2：先吃玉米，同時用一部分玉米喂雞，吃雞產下的蛋，最后吃雞。

設計意圖：通過學生的思考討論，引起學生的興趣，引導初步思考。希望學生產生不同的觀點，但不深入討論。以此引出課堂主題：生態系統中的能量流動。

2. 師生互動，回顧提升

復習回顧原有知識，同時解決新的基礎知識。

第一組問題：

生態系統的基本機構包括哪兩個方面？

生物如何從無機環境中獲得能量？

能量進入生產者之后又會進入哪里？

傳遞過程是否會有能量損耗？

設計意圖：回顧生態系統的基本組成、生產者與消費者分解之間的關系。

第二組問題：

生態系統的能量源頭是什么？

能量又是怎樣流入生態系統的？

能量流動的渠道是什么？

能量如何散失？

從以上過程看能量的轉化形式是什么？

提示：從能量源頭、生物體內的存在形式、散失形式三個方面思考

學生活動：通過不同的解答，形成完整的表述。

設計意圖：通過簡單的問題組合完成對原有知識的回顧，稍作引導便可得出能量的源頭、能量流動的渠道、能量的轉化形式。

3. 由淺入深，歸納總結

引出話題討論：小美為了減肥，今天的早餐只吃了一些青菜。

(1)討論青菜中能量的來源和去向。(注意結合新陳代謝的有關內容)

引導學生得出青菜的能量流動來源與去向。

(2)討論當青菜被小美取食以后的去向。(例如：小美取食的蔬菜都被她消化吸收進入她體內了嗎？)

引導學生得出小美的能量流動來源與去向

(3)假設不是小美吃蔬菜，而是兔子吃蔬菜，那又有什么異同點呢？

(4)我們能不能從這個特例推廣到一般，畫出生態系統能量流動全過程圖？

設計意圖：在深入學習能量流動的過程中，以青菜——小美，青菜——兔子——狐貍為主線，開展每一營養級能量來源與去向的分析討論，逐步總結出某一營養級同化量去向的共同點，進一步總結生態系統能量流動全過程。

4. 深入探討，化難為易

思考：在討論某一營養級同化量去向的過程中，兔子的糞便包含在兔子的同化量里面嗎？

設計意圖：通過討論暴露隱藏在學生中的錯誤認識，把某一營養級的糞便量看成是該營養級的同化量。通過學生發表不同看法進一步明確同化量與糞便量之間的關系。

展示：賽達伯格湖生態系統能量流動圖(圖略)

思考：(1)圖中未利用指的是什么？

學生討論：未利用指的是糞便中的能量。糞便中的能量被分解者利用了……

設計意圖：通過討論發現部分學生分析當中的錯誤并再糾正進一步明確糞便量屬于上一營養級未被下一營養級同化的部分，但不等于未被利用，而是被分解者利用了。從而逐步形成對未利用的正確認識：生物體內尚未被下一營養級利用、未被分解者分解、未通過呼吸消耗，還留在生物體內的能量。

(2)流經該生態系統的總能量是多少？流入植食動物和肉食動物體內的能量又是多少？

(3)如何計算能量的傳遞效率？

思考：結合之前的例子兔子被狐貍捕獲后的能量流動過程中，如何計算從兔子到狐貍的能量傳遞效率？

學生活動：有的選擇攝入量進行計算，有的選擇同化量進行計算……

設計意圖：利用賽達伯格湖能量流動圖中的具體數字計算能量傳遞效率，初步得出能量傳遞效率的計算，再此基礎上再次結合青菜——兔子——狐貍的例子，計算兔子到狐貍的傳遞效率，通過學生不同分析的討論，明確不能用攝入量計算傳遞效率，而是利用同化量計算。

5. 鞏固提高，實戰應用

趣味討論：結合生態系統中有關能量的知識討論：(1)誰能說明為什么豬肉比白菜貴？(2)食物鏈中的營養級能不能無限多？(3)為什么一山不容二虎？(4)誰能舉一些生態農業中充分利用生產者固定的能量的例子。

在討論過程中可適當提供桑基魚塘、稻田養魚等例子供學生進一步討論。

設計意圖：這些問題都能很好地引起學生興趣，通過引導讓學生可以用更加科學規范的語言表達解釋的問題。

三、對問題導學應用的看法

1. 注意利用“錯誤”的方式方法

課堂中對重難點問題的解決非常強調對學生生成性資源“錯誤”的利用，在利用好“錯誤”的同時，也容易對“犯錯”的學生形成不必要的傷害，打擊其討論回答問題的積極性。因此，在課堂中應注意以下幾點：

(1)鼓勵肯定學生的想法

多給予學生鼓勵性評價，對于一些片面的與課堂主題不貼切的一些回答要積極引導。比如課堂中的情景題，對選擇“用玉米喂雞，先吃雞蛋，然后再吃雞”并勇于表達自己想法的學生，教師可以說：某某同學很有想法，這樣的選擇可以盡可能地豐富食物的種類，但能否更好地結合能量流動的知識來思考這個問題？其他同學還有不同的想法嗎？

(2)不要急于輕易直接指出學生的錯誤

對討論中學生出現的不合理解釋，也許組內的同學就可以幫助他解決錯誤。若沒有正確解決問題，則可以給與分析方法的指導，也許自己就能發現問題的癥結。對學生而言，與其被教師在全班面前說出自己的錯誤肯定不如自己解決問題或讓同學糾正更能保留自己的面子。

(3)給“犯錯”的學生多一些表現的機會

之前在全班面前分享過自己的“錯誤”的學生，在另外一個較有深度的討論中有較好的想法時，教師要及時發現并給其表現的機會。從而讓其他同學認識到，課堂中“犯錯”是難免的，有想法很重要。

2. 懂得有舍才有得的道理

(1)時間上敢于舍棄過多的教師講解，才能得到充分的學生討論

建構主義認為知識不是由教師傳授得到的，而是通過學生自身的與外部環境交互活動的過程中掌握的。只有充分保障學生的自主活動時間，學生才能完成問題的形成、創造性思維的發散、深入的探討分析，最終形成更加優化的解決方案，達到對問題更加準確的理解。教師作為學習交互活動的組織者，自然應該把時間交給學生，為學生的學習提供支持。

(2)舍棄教師對學生的萬般不放心，得到學生解決問題的自信心

對學生不放心，是教師不愿放手的癥結。如果擔憂學生自主討論學習能否出成果，教師應該更多地去思考課堂上提供的素材、問題的設置、難度的把握等是否合理，而不應該用自己的分析取代學生自主構建知識的過程。當學生發現討論過程中，自己不僅僅會犯錯，而且也能自己發現問題或者幫助別人解決問題，這時候自然也就多了幾分學習的自信。