“生態(tài)系統(tǒng)的能量流動”一課中 生物學科核心素養(yǎng)的教學探究

馮靜

摘 要：“生態(tài)系統(tǒng)的能量流動”作為高中生物學科的一節(jié)內(nèi)容，是培養(yǎng)高中生生物學科核心素養(yǎng)的重要載體。文章結(jié)合課程的重點和難點，運用問題教學、啟發(fā)式教學、情景創(chuàng)設等教學方法，通過建構(gòu)模式和數(shù)學計算，來培養(yǎng)學生的分析計算能力，加深其對能量流動的特點、規(guī)律和實踐意義的理解，對如何培養(yǎng)高中生生物學科核心素養(yǎng)進行了深入思考與探究。

關鍵詞：生物學科；核心素養(yǎng)；教學探究

中圖分類號：G633.91文獻標識碼：A收稿日期：2018-06-19

一、教材分析

1.教材地位與作用

我國大多數(shù)省份使用的高中生物教材是人教版教材。人教版教材共6冊，供高中學生使用。必修1、2、3為必學內(nèi)容，選修1、2、3供學生自行選擇學習。必修課主要探索生物大分子的奧秘、生命的魅力和生態(tài)平衡，選修課主要探索生物技術(shù)與實踐。必修課偏重概念和理念，選修課偏重技術(shù)與實踐，但二者是相互依存、相互支撐和相互轉(zhuǎn)化的關系。“生態(tài)系統(tǒng)的能量流動”是必修3《穩(wěn)態(tài)與環(huán)境》第5章《生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性》中第2節(jié)，其內(nèi)容如圖1。

2.課程標準內(nèi)容

分析生態(tài)系統(tǒng)中能量流動的基本規(guī)律及應用。

3.教學目標

（1）知識目標：分析生態(tài)系統(tǒng)能量流動的過程；分析生態(tài)系統(tǒng)能量流動的特點；歸納并概述研究能量流動的實踐意義。

（2）能力目標：培養(yǎng)學生綜合分析和推理判斷的思維能力；應用能量流動的規(guī)律進行具體問題的分析和解釋。

（3）情感態(tài)度與價值觀：關注農(nóng)業(yè)的發(fā)展和生態(tài)農(nóng)業(yè)的建設，培養(yǎng)人與自然和諧相處的價值理念。

4.重點、難點

（1）重點：生態(tài)系統(tǒng)能量流動的過程和特點。

（2）難點：能量流動的傳遞過程，培養(yǎng)計算能力。

二、教學設計預想

要實現(xiàn)教學的整體化，就必須注重知識間的橫向聯(lián)系。能量流動的概念、過程、特點、研究意義是“生態(tài)系統(tǒng)的能量流動”一課的四個知識點，怎么實現(xiàn)由點到面的過渡與聯(lián)系，是提升教學質(zhì)量、培養(yǎng)學生核心素養(yǎng)的關鍵。因此，在設計教學過程時，教師應當運用宏觀管理理論，把知識目標、能力目標和情感態(tài)度有機結(jié)合起來，綜合利用多學科知識，引導學生從一般到特殊、從局部到整體、從支點到全面進行分析推理，培養(yǎng)學生的辯證思維能力。這樣在實現(xiàn)知識橫向聯(lián)系的同時，可使學生理解能量轉(zhuǎn)化規(guī)律，認識生態(tài)價值意義，明確環(huán)境保護意識的課程設計目標（圖2）。

三、教學過程設計及解析

1.復習鞏固，設疑引入

教師展示湖南著名風景區(qū)張家界圖片，并提出問題：“在必修1中我們已經(jīng)學過生命系統(tǒng)的層次，上一節(jié)已經(jīng)了解生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，人稱‘植物活化石的銀杏樹是哪個生命層次？山上所有銀杏樹是哪個生命層次？”教師從學生比較了解的身邊事物創(chuàng)設情景，激發(fā)其探究興趣，有利于教學內(nèi)容的引入。同時，有目的地提出問題，可幫助學生加深對生態(tài)系統(tǒng)、種群等概念的理解，對新課中知識的掌握。

2.直觀展示，切入主題

播放《荒島余生》片斷，假設學生一個人在南太平洋上空遇難墜機，流浪到荒島，沒有淡水，沒有食物，只有隨身攜帶的一只母雞和一些玉米，你怎么辦？哪種生存策略可以較長時間維持生命，等待救援隊到來？情景教學是激發(fā)興趣，引導學生貼近實際、貼近生活的最好方式。施志榮認為，生物學本身比較抽象乏味，但它又是與現(xiàn)實、生活和社會聯(lián)系比較緊密的自然科學[1]。用特定的情景和開放式的問題不僅可以激發(fā)學生的學習興趣，更能幫助學生打開創(chuàng)造性思維的大門，各抒己見，去分析有可能出現(xiàn)的問題，以求獲得最佳方案。

3.解疑釋惑，計算推理

根據(jù)上述設疑，再次展示張家界地區(qū)及森林、草原、海洋、農(nóng)業(yè)、城鎮(zhèn)等生態(tài)系統(tǒng)的圖片，要求學生再次總結(jié)生態(tài)系統(tǒng)的概念，增強對生物圈概念的理解。教師著重總結(jié)生態(tài)系統(tǒng)的整體性、自然進化性和人工干預結(jié)果，同時進一步提出問題：“張家界生態(tài)系統(tǒng)中都有哪些典型生物？這些生物中哪些是自養(yǎng)、異養(yǎng)？這些生物的能量是怎樣獲得、怎樣傳遞的？”讓學生繪制生態(tài)系統(tǒng)組成關系圖，結(jié)合圖表分別對問題進行理解性回答，并歸納總結(jié)生態(tài)系統(tǒng)的概念及特點見（圖3）。

在此基礎上，結(jié)合播放《荒島余生》時設計的問題，引出食物鏈和營養(yǎng)級概念（圖4），并通過對能量守恒及能量傳遞過程的理解，再次對比學生給荒島求生者所提出的方案，幫助他們從能量傳遞角度得出最佳方案，同時回答“一山不容二虎”的生物學意義。由此教師非常自然地引導學生認識研究生態(tài)系統(tǒng)能量流動的意義。

“從概念入手，教師引導學生理性思維，由現(xiàn)象到本質(zhì)，由表及里，滲透生物學科素養(yǎng)。”[2]在直觀理解基礎上，進一步讓學生學會計算生態(tài)系統(tǒng)能量傳遞效率，展示教材提供的賽達伯格湖能量流動的分析資料（圖5）。

引導學生自建簡化能量流動模型，運用定量分析法，通過計算得出能量傳遞效率在10%～20%之間的初步結(jié)果，從而培養(yǎng)學生建構(gòu)模型的能力，加深其對定量分析與定性分析相結(jié)合的科研方法的了解，培養(yǎng)其的科學探究素養(yǎng)。

四、教研結(jié)合，深入反思

教師把教學和研究有機融合起來，不僅可以得到研究所需要的第一手真實資料，而且還能夠把最新、最實用的研究成果運用到教學實踐之中。束愛軍、汪娟認為，改變學生的學習方式是課程改革的重要內(nèi)容之一。新課程倡導學生自主、合作、探究的學習方式，而對教師角色的定位則是“平等中的首席”，其中不僅強調(diào)教學過程是學生的自主的學習過程，完成這個過程主要靠學生的主體作用和參與意識，還強調(diào)教師的主導作用（2012）。

總而言之，無論學生情況怎么變化，教師只要掌握基本的教學規(guī)律，合理運用各學科間的縱橫向聯(lián)系，提出質(zhì)疑，創(chuàng)設情境，充分激發(fā)學生興趣，就能培養(yǎng)學生的發(fā)散性思維，增強學生的實踐欲望，把有限的知識點擴展到無限的現(xiàn)實生活和社會熱點之中，達到培養(yǎng)學生核心素養(yǎng)的目的。

參考文獻：

[1]施志榮.情景教學在高中生物教學中的應用研究[J].科學自然（課程教育研究），2012（31）：98.

[2]屈燕飛.基于生物學核心素養(yǎng)的教學初探——以“生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)”一課為例[J].中學生物學，2018（2）：38-39.