在高中生物學教學中通過合作探究來建構核心概念

何 波

(廣東省廣州市花都區新華中學 510800)

核心概念是生物學科的主干知識，對學生學習生物學及相關科學具有重要的支撐作用。核心概念的形成有助于幫助學生深入理解和應用知識，有利于發展學生的生命觀。從課標要求和歷年高考題來看生態系統的結構都是高中生物教學的核心概念，現以“生態系統的結構”一節教學為例，運用合作探究教學方式來降低學生學習概念的難度，提高概念教學的有效性，提升學生生物科學素養。

1 分析教學內容，把握核心概念

“生態系統的結構”是人教版高中生物學教材必修3《穩態與環境》第5章第1節內容，本節需要學習和掌握的重要概念有：①生態系統是指一定區域內的所有的植物、動物、微生物以及非生物環境(種類)；②依據生物在生態系統中的不同作用，一般可分為生產者、消費者和分解者(成分)；③生產者通過光合作用把太陽能轉化為化學能，然后通過食物鏈(網)傳給消費者、分解者(功能)；④生物圈是最大的生態系統(范圍)。可將本節重點概念劃分為核心概念、一般概念和具體概念并以概念圖形式呈現(圖1)。

圖1 生態系統相關概念的結構層次圖

2 巧用教材插圖創設情境，導入概念

教學過程中導入教學活動的形式是多種多樣的，可以教師口頭提問、用教材插圖或幻燈片提供問題情境、展示實物模型等方式，吸引學生的注意力和激發學生的學習興趣，從而導入新課。學生通過對“種群和群落”的學習，已經明確種群和群落的概念及關系，但這兩個概念在學習“生態系統”概念時存在隱蔽性，所以教師在教學中應該讓學生主動發現并暴露這些已有知識。教師巧用必修3教材87頁的插圖創設情境來導入核心概念。學生對同種生物構成種群，不同種群的生物構成群落有了一定的認識，但必定產生疑問：群落與生態系統之間會有什么關系呢？然后以預設的問題組織學生開展課堂討論，實施探究活動，教師在討論過程中注意傾聽學生暴露的錯誤概念，最后再一并指出，導出核心概念。這種導入從上課效果來看，由于插圖信息的具體化和形象化一下子就引起學生的注意力，充分激發了學生的學習興趣。

3 實施小組合作，探究概念

在生態系統的組成成分這部分內容的學習中，對于生產者、消費者、分解者等各組成成分，學生通過初中的學習有所了解也能例舉一兩個實例，但對于概念并不是很清楚,所以對于所有成分的準確判斷還有待探究。由于必修3教材編排了“設計并制作生態缸”的探究實驗。因此，教師采取了學生小組自建微型生態系統的探究實驗進行概念教學，探究的過程就是學生思維展開、問題解決的過程，也是概念形成的過程。

3.1 課前準備 首先根據學生的學習情況、性格愛好等因素將全班學生分為12個合作小組，每個小組4人，各小組確立1名組長。為了保證各小組各成員都能積極參與其中，并且能真正理解核心概念，所以根據小組意愿和組內學生的差異在自建微型生態系統之前進行了明確分工：以自愿為原則，每個小組商量確認課前準備好一種生物或非生物[要求：準備生物或者非生物的數量要能滿足12個小組構建生態系統的需要；其中3個小組必須是不同種的動物，3個小組必須是不同種的植物，3個小組是不同種的微生物(營寄生或腐生生活的)，3個小組是不同種的非生物]；組內4名同學必須都閱讀教材第5章第1節制作生態缸的相關內容，思考：自建一個微型生態系統必須有哪些組成成分？每種成分具體有什么作用？最后每個小組根據自組情況準備一個生態瓶或者生態缸。

3.2 課堂實施 概念教學中，教師首先通過創設情境，循序漸進地呈現出核心概念生態系統。然后要求每組學生在課前準備的基礎上以小組為單位展開討論：小組擬自建一個什么微型生態系統(水生還是陸地)？準備選擇哪些生物和非生物？數量大概要多少？每種生物在生態系統中擔當了什么成分？有何作用？討論過程中小組可以安排一名成員“考察”課前各組準備好的實驗材料(課前集體放在講臺上)，以備及時更替所選擇的生物或非生物，確定好后小組成員分工合作以最快的速度完成微型生態系統的組建。

圖2 自建微型生態系統

圖2為學生自建的部分微型生態系統，顯然教師通過精心設疑，為學生創設了自主合作探究學習的問題情境和條件，充分激起了學生合作探究的欲望，但是構建微型生態系統的過程中由于某些動物或植物同時受多個小組喜愛，導致實驗材料準備不夠，所以出現了部分小組構建的微型生態系統各成分之間的數量比例失調。

4 展示對比，辨別概念

在教學過程中讓學生展示并不僅僅是為了追求課堂形式的生動，而是要讓學生通過主動展示，學會表達自己的觀點，提高語言表達能力和邏輯思維能力。展示要適時進行，不能游離于教學內容之外，要讓學生在較好地理解了課程內容之后進行展示，展示的內容要依據重要概念，突出教學重點，突破教學難點。

例如，教師運用實體展示對比并通過對話的模式將教學層層推進。首先布置學生以小組為單位討論：①如何結合生態系統的組成成分向全班同學展示小組自建的微型生態系統？②展示時說出各成分在生態系統中起什么作用？ 教學中有學生展示時，要求其他學生認真觀察和聆聽，并判斷是否有錯誤，如果有錯誤請在展示學生講完后給予糾正。

在學生積極參與、踴躍展示的過程中，教師提出以下問題供學生討論：①所有的植物都是生產者嗎？②生產者都是植物嗎？③所有動物都是消費者嗎？④消費者都是動物嗎？⑤所有細菌都是分解者嗎？⑥分解者都是細菌和真菌嗎？學生在教師的點撥下通過小組合作討論和交流等方式，最后對生產者、消費者、分解者等概念的外延和內涵有了較清晰的理解。

5 整理歸納，形成概念

整理歸納是完成教學任務的最后階段。它不應只是簡單地重復所學內容，而是要引導學生進行自我反思，這種反思的過程是一個思想升華的過程，是將點滴知識與內在的知識網絡進行銜接的過程，是教師無法代替的。因此，歸納應該圍繞重點概念，體現這部分知識的核心內容，突出學生對所學知識的理解。例如，在學習完生態系統的組成成分后，教師引導學生經過思考、討論和歸納使知識一目了然，迅速地整合和形成核心概念(圖3)。

圖3 生態系統的組成成分知識歸納

6 促進遷移，應用概念

在學生初步掌握了生態系統的營養結構中涉及到的幾個概念后，教師創設問題情境，將教材中的幾個材料整合并呈現于學案中，促進概念的應用與遷移。材料1：“螳螂捕蟬，黃雀在后”這句話是否構成一條完整的食物鏈？為什么？”材料2：一般來說，一個生態系統的食物鏈越多，食物網越復雜，這個生態系統抵抗外界干擾的能力與保持自身穩定的能力越強。在農田、果園等人工生態系統中，人們可以通過增加或延長食物鏈來提高生態系統的穩定性，同時獲得更多的產品嗎？

教師引導學生在合作探究中進行材料分析:材料1由于沒有生產者，所以不能構成一條食物鏈。然后歸納：在一條捕食食物鏈中只有生產者和消費者，而且生產者一定是第一營養級，初級消費者一定是第二營養級，其他消費者的級別不確定。例如，在浮游植物→蝦→小魚→大魚……這條食物鏈中的生物，大魚還吃蝦，所以大魚在這兩條食物鏈中所處營養級就不確定(第四或第三營養級)。像這樣在一個生態系統中一種生物可能是其他多種生物的食物，但同時也可能以其他多種生物為食物。這樣許多食物鏈彼此相互交錯連接成復雜營養結構，即食物網。

材料2說明農田和果園等人工生態系統食物鏈單一、自身穩定性差、易受病蟲害破壞。通過研究生物之間的關系，適當增加或延長食物鏈，使之成為立體農田和立體果園，可以提高生態系統的穩定性，同時獲得更多的產品，如水田養魚、果園養雞等。

通過概念的遷移應用，很好地體現了生物學來自于現實生活、服務于生活的特點，培養了學生的創新精神以及將所學知識應用于實踐的能力。

7 評價概念學習

為了解學生對“生態系統的結構”核心概念及具體概念的理解程度，可以根據需要精選幾道練習題，一方面保證概念教學目標的達成；另一方面也有助于改進概念教學。

反饋練習1:下列關于生態系統各成分的敘述中，正確的是( )

A.蚯蚓是需氧型生物，在生態系統中屬于消費者

B.硝化細菌通過化能合成作用合成有機物，屬于生產者

C.病毒是異養型生物，在生態系統中屬于分解者

D.太陽光來源于地球外，不屬于生態系統的成分

反饋練習2:如圖為一生態系統示意圖，請據圖回答：

(1)從生態學觀點看，圖中的光、CO2、H2O、N2和各種生物共同構成________。

(2)圖中有________條食物鏈。

(3)細菌在生態系統中屬于________，其主要作用是________。

(4)蛇屬于第________營養級。

(5)次級消費者是________。

通過反饋練習，學生對生態系統、生產者、消費者、分解者、非生物的物質和能量以及食物鏈、營養級等概念掌握程度更加深入，且能用所學知識解決實際問題。從學生的答題情況來看，絕大多數學生能快速正確地寫出答案，但也有個別學生由于沒有明確捕食食物鏈的組成，在數食物鏈時把非生物的物質和能量或者細菌當作食物鏈的成分，從而數錯。但總的來說，本節課通過合作探究的方式成功實現了對核心概念的構建，達到了預期教學目標。