基于核心素養(yǎng)的高中生物課堂教學

摘要 以培養(yǎng)學生的核心素養(yǎng)為基點，以問題驅(qū)動為主線，將“種群數(shù)量的變化”一節(jié)的核心知識串聯(lián)起來，以此發(fā)展學生的核心素養(yǎng)。

關鍵詞 生物學核心素養(yǎng) 種群數(shù)量的變化 課堂教學

中圖分類號 G633.91

文獻標志碼 B

核心素養(yǎng)是一種跨學科素養(yǎng)，強調(diào)學科的綜合性、發(fā)展性和有用性，是知識、能力和態(tài)度等的綜合表現(xiàn)。在培養(yǎng)和發(fā)展學生“核心素養(yǎng)”的過程中，生物學科具有重要作用。在高中生物教學中，教師如何把生物學核心素養(yǎng)落實到課堂教學中，讓學生建立生物學核心概念，感悟生物學思想與方法，最終形成基本的生命觀和生物學基本觀點，已經(jīng)成為高中生物學教師必須思考的問題。在具體的教學過程中，教師可利用教材文本、實驗探究、經(jīng)典習題、社會熱點等作為培養(yǎng)學生核心素養(yǎng)的載體，遵循高中生物的學科邏輯，有效培養(yǎng)學生的生物學核心素養(yǎng)。筆者以人教版必修三第四章第二節(jié)“種群數(shù)量的變化”為例，結合課堂教學活動，從生命觀念、科學思維、科學探究、社會責任4個方面進行課堂教學，收到了較好的教學效果。

1 基于核心素養(yǎng)的教學實施

1.1 基于培養(yǎng)科學思維——模型與建模的教學活動

教學環(huán)節(jié)1：教師展示一則新聞：四川省達州17歲小伙小杰（化名）因新買的皮鞋腳被磨破皮，未曾料到這一生活中常見的小傷3天后卻讓他感染病菌引發(fā)肺、肝、脾、腎等多器官衰竭，病菌最終在他心臟里“筑巢”，使其陷入休克命懸一線。教師提出問題：（1）為何生活中小傷口感染的病菌能夠在3天內(nèi)在身體內(nèi)大量繁殖？（2）在營養(yǎng)和生存空間沒有限制的情況下，如果病菌每20 min就通過分裂繁殖一代，能否用合適的數(shù)學方程式來表示病菌的數(shù)量變化？（3）能否更直觀地反映出病菌種群數(shù)量的增長趨勢？（4）與數(shù)學方程式相比，曲線圖模型有什么局限性？

學生對數(shù)學模型并不陌生，在學習其他內(nèi)容時，對利用數(shù)學解決生物學中的問題已經(jīng)有了一定的認識。本環(huán)節(jié)通過生活中的案例及數(shù)學方程式的建立，讓學生在感性和理性的認識基礎上，感受到生物現(xiàn)象和規(guī)律可用數(shù)學語言表達出來，逐步學會建構揭示生物學規(guī)律的數(shù)學模型。接著，教師給出數(shù)學模型的概念，重點講解建立數(shù)學模型的步驟并適當加以展開豐富其內(nèi)涵。

教學環(huán)節(jié)2：上述以病菌在理想狀態(tài)下種群數(shù)量增長為例的教學環(huán)節(jié)中，實際上已經(jīng)初步學習了種群數(shù)量的“J”型增長。教師提出問題：（1）自然界中，種群數(shù)量是否也存在類似于新聞事件中的增長模式？如果有，前提條件是什么？數(shù)學表達式是什么？（2）鱈魚的年產(chǎn)卵量是500萬粒。有人計算過，如果鱈魚所產(chǎn)的受精卵全部能孵化長大成魚，那么不出6年，整個大西洋就會被鱈魚塞滿。如今大西洋被鱈魚塞滿了嗎？（3）“J”型增長能一直持續(xù)下去嗎？如果自然資源是有限的，種群的數(shù)量如何增長？同時，教師展示澳大利亞兔子的故事、某島嶼環(huán)頸稚種群數(shù)量的增長曲線、高斯的草履蟲實驗，進而講解種群的“J”型增長和“S”型增長。

教師利用環(huán)節(jié)2的幾個問題將本節(jié)課的核心知識點串聯(lián)起來，使學生再次體會到了用數(shù)學方法揭示生命活動規(guī)律、解釋生命現(xiàn)象的精彩之處，促進學生掌握種群“J”型增長的模型假設、數(shù)學表達式及各參數(shù)的意義，對種群數(shù)量呈“S”型增長的條件及環(huán)境容納量的概念也有了清晰的認識。

設計意圖：數(shù)學模型是聯(lián)系實際問題與數(shù)學的橋梁，也是發(fā)現(xiàn)問題、解決問題和探索新規(guī)律的有效途徑之一。數(shù)學模型在生物學研究中表現(xiàn)出了強大的生命力，通過對生命現(xiàn)象進行量化，以數(shù)量關系描述生命現(xiàn)象，運用科學思維探討說明生命現(xiàn)象和規(guī)律。教師聯(lián)系學生生活，創(chuàng)設情境，激發(fā)學生學習興趣，引導學生學會建構數(shù)學模型來解釋、判斷、預測生物學問題，進而培養(yǎng)學生透過現(xiàn)象解釋本質(zhì)的洞察能力，使學生體驗由具體到抽象的思維轉(zhuǎn)化過程。同時，生物學與數(shù)學的整合，也有利于培養(yǎng)學生簡約、嚴密的思維品質(zhì)。學生通過學習，很好鍛煉了科學思維——模型與建模的能力。

1.2 基于形成生命觀念——穩(wěn)態(tài)與平衡觀的教學活動

教學環(huán)節(jié)3：教師展示四川臥龍大熊貓自然保護區(qū)、西藏芒康滇金絲猴國家級自然保護區(qū)、城市鼠害的防治。教師提出問題：（1）為何要建立大熊貓、滇金絲猴自然保護區(qū)？（2）如何防治城市鼠害？（3）同一種群的K值是固定不變的嗎？學生對上述問題進行探討、交流并分析原因，進而深入理解K值的概念及K值隨環(huán)境的改變而改變的特點。

教學環(huán)節(jié)4：教師出示2012年廣東理綜第27題的部分：某實驗基地水庫中放養(yǎng)了一批羅非魚。其監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，a～e段這種羅非魚的種群數(shù)量發(fā)生了明顯波動，調(diào)查發(fā)現(xiàn)有人在該水庫中放生了大型肉食性魚（FNE）;-段時間后，羅非魚種群數(shù)量達到了相對穩(wěn)定狀態(tài)（圖1）。請回答問題：圖中顯示，羅非魚種群在a～b段呈______型增長。據(jù)圖推測，F(xiàn)NE最可能是在

對應的時間點進入水庫;在捕食壓力下，羅非魚種群的環(huán)境容納量接近

答案：J;c;K2。

設計意圖：穩(wěn)態(tài)是生命系統(tǒng)的基本特征，維持穩(wěn)態(tài)是維護生命系統(tǒng)健康的基本條件。本環(huán)節(jié)通過建立自然保護區(qū)、防治城市鼠害的實例，加深學生對K值的理解，讓學生從種群水平認識生命觀念中的穩(wěn)態(tài)與平衡觀，進而理解生命的本質(zhì)，樹立生命觀念。節(jié)選的高考題則在應用基本概念解決實際問題的過程中鞏固了學生的穩(wěn)態(tài)與平衡觀，并且讓學生認同應用所學知識能夠解決生產(chǎn)生活中的生物學問題。

1.3 基于促進開展科學探究的教學活動

教學環(huán)節(jié)5：結合學生對數(shù)學模型、種群的“J”型增長及“S”型增長的學習，教師展示圖2，并提出問題：某種群的數(shù)量在理想條件下呈現(xiàn)“J”型增長、在資源有限的條件下呈現(xiàn)“S”型增長，那么圖中陰影的生物學意義是什么？

設計意圖：科學探究是生物學科的主要理科屬性，通過陰影的生物學意義這一問題的提出，激發(fā)學生的探究欲望，提高學生學習的積極性，凸顯學生的主體性地位，促進學生自主能力的提升。本環(huán)節(jié)通過小組成員之間討論與交流，并最終達成明確的觀點來解釋陰影部分的生物學意義，以加深學生對知識的理解及將所學知識進行整合，也有利于培養(yǎng)和促進學生的對實際問題的分析能力、知識的遷移能力、語言表達能力。

1.4 基于培養(yǎng)社會責任的教學活動

教學環(huán)節(jié)6：學習完種群數(shù)量的增長之后，教師展示東亞飛蝗的種群數(shù)量變化曲線、二戰(zhàn)后鯨魚的種群數(shù)量變化曲線。教師引導學生對具體事例進行討論，了解種群的數(shù)量總是在波動中，在不利的條件下，種群數(shù)量還會急劇下降甚至是消亡，進而分析總結影響種群數(shù)量的主要因素。同時，結合課本的“與社會的聯(lián)系”欄目，說明研究種群的變化規(guī)律以及影響種群數(shù)量變化的因素對于有害動物的防治、野生生物資源的保護和利用以及瀕危動物種群的拯救和恢復，都有著重要的意義。

設計意圖：生物科學的社會責任是基于生物學的認識，參與個人或社會事務的討論，作出理性的解釋和判斷，嘗試解決生產(chǎn)生活中的生物學問題的擔當和能力。本環(huán)節(jié)的學習意在引導學生關注涉及生物學的社會議題。在參與討論后，學生對建立自然保護區(qū)、保護生物資源有了全新的、科學的認識，并能給出理性解釋。同時，教師從人與自然、科學與社會的關系入手，提高學生對所學知識的認同感，激發(fā)學生熱愛自然、熱愛生命、熱愛生物學科、關心和維護地球生態(tài)環(huán)境的責任意識，認同人與自然和諧發(fā)展的意義，并能在日后的學習、生活、工作中主動宣傳生命意識、環(huán)保意識。

2 教學反思

本節(jié)課上，教師從生活實例導入，引發(fā)學生對種群數(shù)量變化的關注，進而引導學生用數(shù)學方法揭示生命現(xiàn)象的規(guī)律，激發(fā)學生的探究欲望。教師以問題驅(qū)動為主線，借助生活實例、數(shù)學模型建構、高考題節(jié)選、小組合作探究等教學環(huán)節(jié)，串聯(lián)起本節(jié)課的知識脈絡，使學生理解數(shù)學模型在生物學問題研究中的作用，學會建立數(shù)學模型，形成穩(wěn)態(tài)與平衡的生命觀念，借助探討“J”型曲線、“S”型增長曲線之間陰影面積的生物學意義，以提高學生合作探究的能力，并用學到的知識解釋有關社會問題，提升對生命的感悟，增強自身的社會責任感，從而達到了培養(yǎng)生物核心素養(yǎng)的目的。

參考文獻：

蔣桂林.基于高中生核心素養(yǎng)培養(yǎng)的生物學科素養(yǎng)的思考[J].中學生物學，2015，（10）：9-10.