拓展課堂生態實踐，增強學生科學認識

張墨謙

1 背景介紹

隨著教育改革的深化發展，翻轉課堂、基于項目的學習等教學模式也更廣泛地應用于課堂教學之中。與此同時，由于選課的差異，學生對課堂教學的需要和對學科內容感興趣程度的差異也日益明顯。在這種情況下，如何讓教學更適合學生的需求、讓學生更主動的參與到學習的過程中，無疑對教師的課堂活動設置提出了要求。

在生物學教學中，生態學的相關內容和學生的生活體驗緊密相關。學生不僅可以從日常新聞里接觸到生物多樣性保護的相關報道，也可以偶爾體會到生態環境破壞導致的不利后果如沙塵暴、水華等，還可以在生活中看到“既要金山銀山，也要綠水藍天”等寄托人們對美好生態環境期望的標語。類似的生活體驗為學生深入學習學科知識、培養科學認知搭建了一個很好的橋梁。但由于原生態環境減少、生境破碎化等原因，學生接觸到自然生態系統的時間非常有限，而且大多數情況下，這些生態系統里的物種較為單一。在這樣的背景下，如何充分利用現有資源，設計學生動手活動、增強學生的科學認識，就需要教師設計科學并且相對應的教學活動。教師可以從拓寬課堂實踐項目的思考深度和應用范圍的角度進行嘗試，設計不同的教學活動。

2 教學活動設計舉例

2.1 拓展課堂實踐思考深度

植物多樣性調查由于不受活動區域限制、方便操作等原因，可以被用于教學活動。考慮到教學時間等因素，在實施這項實踐活動時，常常先由教師進行考察、確定實踐地點、采樣地點、樣方大小之后，在課堂中由學生實際動手開展調查，并進行比較、分析和討論。

學生實地考察的過程也是植物多樣性調查的一部分，教師可以在完成調查的基礎上，根據學生的學習需求適當設置一些問題，幫助學生進行拓展性學習，引導學生對整個調查進行一定的反思。這些反思也可以針對調查自身。如教師可以讓學生回憶總結：在實際操作過程中有沒有遇到什么困難？是怎樣應對的？如何確定成片分布草本植物的個體數目？被遮蓋住的草本植物是否需要計算數目？樣方邊界上的植物是否需要計算數目？……在不同小組給出各自的應對方法之后，教師可以引導學生比較分析：此次調查得到的數據里是否存在誤差？如果存在的話，對調查結果有什么影響？如果再次進行調查的話，有沒有可以減小實驗誤差的改進方法？

與此同時，教師也可以提出一些和調查相關的知識性問題，讓學生在分析課本內容后并結合實際調查過程來作答。如什么是采樣？在進行生物多樣性調查的時候，這樣做的優勢何在？在實際采樣的過程中，怎樣確定樣方的大小和數目？怎樣確定樣方的位置，是隨機選取還是按照一定的規則？調查校園植物多樣性和調查森林公園植物多樣性，兩個調查實際的操作方法一致嗎？如果不一致，調查方法的差異在哪里？導致差異的原因是什么？

此外，教師還可以針對學生的學習興趣和參與活動的積極度，向學生提出針對研究方法及其應用的值得深度思考的問題。例如，本次調查更側重于物種多樣性中的豐富度還是均勻度？如果需要從另一個角度分析物種多樣性，可以采用什么樣的方法？樣方法可以用來調查動物多樣性嗎？為什么？樣方法還可以用于測量反映植物生長狀況的其它指標嗎？標記重捕法可以估測動物的種群數量，它可以用于測量動物多樣性嗎？如果需要調查一個區域的生物多樣性，需要怎樣操作？我國的生物多樣性是否存在一定的變化趨勢，是否可用已經學過的知識解釋？

2.2 拓展課堂實踐項目的應用范圍

生態系統是初中生命科學課程中重要的概念之一，通過制作微型生態瓶可以模擬和外界只有能量交流的封閉生態系統。在高中階段，教師可以通過拓展生態瓶的應用范圍，引導學生進一步探究學科知識，培養學生的科學認知。

比如，教師可以讓學生根據自己的偏好，制作模擬不同類型生態系統的生態瓶，在此基礎上幫助學生更好地理解生境的概念和生態系統多樣性的有機組成部分。如果對生態瓶進行恰當的設置，學生可以觀察到土壤顆粒和植物根系的交互作用、植物群落調節瓶內水循環并影響瓶內小氣候的過程。

與此同時，教師還可以指導學生對生態瓶進行人為干擾，觀測人類活動對生態系統及生物多樣性的影響。比如人為破壞生態瓶中部分生境后，學生可以觀察棲息地破壞對動植物生存的直接影響，也可以通過食物鏈和食物網看到棲息地破壞對整個生態系統的影響。再如，泡騰片遇水可產生二氧化碳，通過向生態瓶中加入泡騰片粉末，可以引導學生比較水生生態系統和陸生生態系統對二氧化碳含量增加的不同反應、測量增強的溫室效應，并引導學生結合課本知識分析現象背后產生的原因。

此外，教師還可以嘗試引導學生用生態瓶分析解決實際問題，如通過生態瓶設計沙漠治理方案。除此之外，教師還可以引導學生將生態瓶的設計過程和其它學科的學習內容聯系起來，如生態瓶材質如何影響瓶內外能量的傳遞等。

3 討論

當然，在實際開展教學活動時，也有很多細節需要教師注意。如，在舉辦植物多樣性調查反思時，課堂交流時間以多長為宜？該在什么時候給學生反思問題，是當堂提問、以作業的形式預先給出、還是兩者結合？在遇到有挑戰性的問題時，是否需要給出一定提示？如何綜合評價學生的調查、分析、討論和交流過程，并給學生以恰當反饋？

此外，在開展教學活動時，教師還需要注意培養學生的科學思維。如在利用生態瓶開展實驗觀測時，教師可以引導學生思考：怎樣設置對照組？怎樣保證實驗的可重復性、公平性？怎樣確保實驗結果的可測量性？如果進行長期觀測，有哪些需要事項？