“生態系統中的生產量和生物量”一節的教學設計

高師琴 杜華佩

(浙江省寧波市北侖區明港高級中學 315800)

1 教材分析

“生態系統中的生產量和生物量”選自浙科版高中生物學教材《穩態與環境》中第六章“生態系統”第二節，重點介紹了初級生產量、次級生產量和生物量的概念,屬于選考要求。本節內容為后續學習生態系統物質循環和能量流動做鋪墊，也是認識生物量金字塔的前提，在本章內容中起著至關重要的作用。可教材中沒有完整地呈現初級生產量、次級生產量和生物量的概念內容，并且有幾處直接給出了結論而缺少相關解釋，不利于學生的學習以及理解。特別是關于次級生產量的生產過程，學生會有很多的疑惑，使之成為教學難點。為了幫助學生學習，教師在教學過程中先聯系生活設疑導入，將抽象概念生活化、具體化；再通過問題驅動等方式引導學生進行自主建構，切身理解概念；最后結合典型實例使知識回歸生活，解決實踐中的問題。

2 教學目標

2.1 知識目標 舉例說出某具體生態系統中初級生產量、次級生產量和生物量。

2.2 能力目標 解釋教材中相關結論，分析生產生活中與初級生產量、次級生產量和生物量有關的數據。

2.3 情感態度與價值觀目標 樹立人與環境和諧發展的觀念，形成生態意識和環境保護意識。

3 教學過程

3.1 自主建構之感知概念 圖片展示兩個規模大小不同的模具生產車間，設問：兩者之間如何比較生產能力大小？引導學生得出產量的答案。圖片展示一片森林和一個池塘，設問：生態系統中的生物可以生產有機物嗎？如何生產的？不同的生態系統生產有機物的能力大小可用什么專有名詞來表示？教師提出生產量、初級生產量和次級生產量的概念。圖片展示工廠倉庫和一片森林，設問：什么是庫存量？庫存量的多少與什么有關？生態系統生產的有機物也會積累，你知道用什么專有名詞來表示？教師引出生物量的概念。

產量、庫存量、植物通過光合作用制造有機物、動物通過吃現存的有機物生產有機物等都是學生熟悉的生活情境和知識，借助這些生活經驗引出生產量和生物量概念，可拉近學生與抽象概念之間的距離，有效激發學生內在的學習動機。同時，該環節重現當初科學家提出概念的過程，既滲透了科學方法，又培養了學生的創新精神，從而提高學生的科學素養。

3.2 自主建構之理解概念 以學案為載體，以問題導學為主線，讓學生通過自主探究掌握概念的內涵和外延，在感悟和內化中完成對知識和能力的建構。

3.2.1 生產量、初級生產量和次級生產量 學生通過閱讀教材和幻燈片上的內容，完成學案上的內容填充(表1)。

通過填充表格，學生學習了完整且準確的概念，可清楚地認識生態系統的生產量分為初級生產量和次級生產量，生物分為生產者和次級生產者，生產量既可以表示生態系統生產有機物的能力，也可以表示某生物種群生產有機物的能力等[2]。

3.2.2 生產量的生產過程 學生通過閱讀教材完成相關學案內容。寫出總初級生產量(GP)、呼吸消耗(R)和凈初級生產量(NP)三者之間的關系并說出分別表示的意義。

表1 生產量、初級生產量和次級生產量

(注：學案上已給的表格中只有第一行和第一列內容，其余需學生通過學習進行摘錄和總結)

結合教材次級生產量的生產過程，舉例說出可利用的、不可利用的、收獲的、未收獲的、吃進的、吃剩的、同化的、糞便、次級生產量及呼吸消耗等部分的含義。然后回答問題：①吃進的為什么不等于同化的？②次級生產量為什么是同化的減去呼吸消耗的？次級生產量的生產過程是本節的難點。教師提出的問題其實就是很多學生的疑惑，這種認知沖突能激起學生的求知欲，促進思考、探究和總結，促進新知識的內化及概念的建構，培養自主解決問題的能力。

探究疑惑①時，教師可提醒學生結合教材中的多細胞動物的細胞與外部環境之間的物質交換示意圖思考，食物經過消化后是否全部被吸收？”探究疑惑②時，教師可結合舉例“動物吸收的葡萄糖有哪些去處?”引導學生思考。

3.2.3 生物量 學生通過閱讀教材完成學案上的問題：什么是生物量？凈生產量對于自養生物來說是指什么？凈生產量對于異養生物來說又是指什么？生物量的單位為什么和凈初級生產量或次級生產量的單位不同？

此環節既能讓學生理解“生物量”的概念，還能再次強調次級生產量不包括呼吸，相當于凈初級生產量。其中關于單位的思考能讓學生認識到生物量大小除了與凈生產量有關，還與積累時間有關。

3.3 自主建構之完善概念 設計問題串幫助學生通過思維加工對已建構的概念進行完善。

問題：①影響初級生產量的環境因素有哪些？熱帶雨林與北方針葉林、北方針葉林與溫帶草原NP不同的主要環境因素是什么？②海洋面積比陸地大一倍，但其NP卻只有陸地的一半，為什么？③影響次級生產量的因素有哪些？海洋次級生產量相當于陸地次級生產量的三倍多，原因何在？④影響生物量的因素有哪些？生物量金字塔為什么可以是倒的？⑤群落演替過程中凈生產量、生物量是如何變化的？

設計的問題是為了幫助學生理解教材上的相關結論，其中問題③還可以讓學生意識到海洋動物利用海洋植物的效率比陸地動物利用陸地植物的效率高，海洋次級生產量比陸地次級生產量多，研究海洋的次級生產量具有重要的經濟意義和生態意義[3]，引導學生形成保護海洋的生態意識。設計問題⑤是為了初步檢測學生自主建構概念的清晰性和可利用性。

采用問題驅動的方式引導學生進行思考和討論，從而對提出問題到解決問題的過程有一個清楚的了解，更加容易掌握。而且學生在討論過程中的互相啟發往往也會產生意想不到的靈感，既能增強學生的學習興趣，也能讓學生體會到學習以及交流的樂趣。

3.4 自主建構之運用概念 通過典型實例和精選習題及時反饋學生對概念的掌握及運用情況，提高學生綜合分析問題的能力(題目略)。

4 教學反思

本節課借助學生已有的生活經驗引出概念，使課堂知識與生活經驗相融合，既能幫助學生更好地理解教材，也能增加知識的可接受性；將概念的內容完整地呈現出來，是對教材的有效補充，也是學生精確掌握概念的前提；通過問題驅動和習題演練幫助學生理解概念的內涵和外延，完成對概念的建構。同時，教師結合教材中的圖使學生明白了次級生產量的生產過程，突破難點。另外，學生通過對概念的自主建構認識到次級生產量是靠消耗初級生產量而得到的，海洋次級生產量是陸地生產量的三倍多，從而樹立人與環境和諧發展的觀念，形成生態意識和環境保護意識。