基于物質和能量觀的“食物網”一課的概念教學

周 穎

(江蘇省張家港市第一中學 張家港 215600)

1 確立概念教學的思路

“食物網”是蘇科版《生物學》七年級上冊第6章第2節的內容，是在學生學習了食物鏈概念的基礎上，進一步深入了解生態系統中各種生物間錯綜復雜的食物關系。重點和難點： 建立食物網的概念，初步理解食物鏈(網)是生態系統中物質循環和能量流動的渠道。由于內容抽象，學生學習有一定困難。因此，在教學設計中，教師要立足教材，聯系生活，通過圖片分析、科學探究、模型建構等多種方式，讓學生親歷現象和規律的發現過程，在理解概念內涵和本質(表1)的基礎上，建立生物與環境密切相關的核心思想。

表1 “食物網”一節的重要概念

2 聯系學情，構建背景，夯筑物質和能量觀

物質和能量觀是本課的核心生命觀點。在生態系統中，物質合成與分解總是伴隨著能量的吸收與釋放。因此物質和能量觀一直貫穿著初、高中的生物學教學，但對形象思維為主的初中生來說，該觀點過于抽象，無法建立長效的應答。縱觀教材，初一的學生對物質和能量已有接觸，在實際教學中，教師可精心安排教材中已學習過的前概念背景(表2)，埋下探究物質和能量的主線，組織多種學習活動，充分地開展交流和討論，讓生命觀念深入人心。

此設計充分尊重學生的前概念范疇，注重前后呼應，使學生感受到從物質和能量角度來思考本課能夠更貼近事物的真相。

表2 物質和能量觀的前概念學習背景和設計意圖

3 教學過程設計

3.1 諺語導入 教師呈現一則謎面： 形容在一個地方兩個強者不能相容，打一諺語。在熱烈的氣氛中，學生齊聲說出：“一山不容二虎”。隨后，教師進一步提問這是什么原因？學生甲說：“食物不夠充足。”學生乙回答：“能量的供應不足。”教師暫不解答，邀請學生學完新課。

3.2 走進食物網——歸納結構特征，初探概念 教師出示教材圖1，請學生思考如何書寫食物鏈。個別學生會把太陽作為第一個環節，師生回顧食物鏈的規范書寫，再出示圖2提問： 圖中有幾條食物鏈？圖形結構有何特點？引導學生建構食物網的概念： 由各條食物鏈相互交叉連接而成的一個復雜的網狀結構。

圖1 食物鏈

圖2 食物網

3.3 研究食物網——尋找物質循環和能量流動的奧秘 按照學生的認知規律，教師首先請學生閱讀故事——有趣的“貓和牛”，思考達爾文研究食物網的方法和角度。學生發現數量變化后，也領悟到了尋找生物間的關系是蘊含在其中的方法。教師再請學生結合一日三餐，思考： 人是否屬于食物鏈(網)中的一員？我們從食物中獲得了什么？能量主要儲存在哪里？引導學生從數量、物質、能量三個角度進行探究。為了提升探究的有效性，教師進一步組織活動。

活動一： 選一選。觀察圖1，請小組討論把三色(各有大、中、小)圖形放入表格(表3)中。

表3 食物鏈中三要素變化表

學生活動完成后，教師提供餅狀圖和柱形圖資料(圖3、圖4)，引導大家分析后比對答案。

圖3 一片草地中生物數量(個體)

圖4 一片海域中生物含有有機物的量/104T

活動一為探究食物網提供了解決問題的主思路。彩色圖形的活動設計，迎合初一學生喜愛動手、形象思維較強的認知特點。活動旨在讓學生直觀地感受到各生物體內物質和能量的存在與差別。

活動二： 尋找物質變化的規律。教師引導學生回顧生態系統中的學習，先組織各小組討論完成圖表填寫(圖5)并交流得出規律： 在生態系統中存在物質循環。再通過觀察圖6，推理食物鏈中有毒物質的傳遞規律： 有毒物質沿食物鏈富集。

圖5 物質循環圖

圖6 有毒物質傳遞圖

活動三： 尋找能量傳遞的規律。教師引導學生結合教材102頁的知識，用彩色箭頭標識出主圖中能量的流動途徑。此部分在高中會詳細學習，為了降低難度，教師提供下列提示： 紅色箭頭——光能(太陽)，藍色箭頭——生物體間傳遞的化學能(捕食)，黃色箭頭——生物體釋放的熱能(體溫)，紫色箭頭——流向分解者的能量(尸體廢物)。

學生討論后完成圖7，進一步思考： 該食物鏈中能量的最終來源是哪里？能量流動的路線是怎樣的？能量進入生產者的途徑是什么？能否全部傳給下級？傳遞效率是多少？能否倒流？

圖7 能量流動圖

通過鋪設梯度活動巧妙地化解了本課的難點，用形象的模型建構清晰地梳理了物質循環和能量流動的規律，促進學生概念的逐步形成。至此，學生也能夠更好地解答“一山不容二虎”的奧秘。

活動四： 換位思考。學生修正數量、物質、能量三圖形的正確擺放方式。隨后教師交換橫向和縱向的名稱，再次邀請學生擺出圖形。圖形變化(圖8)如下：

圖8 不同角度的數量、物質、能量模型

設計意圖： 本活動讓學生領略到同樣的事物關系經過不同的思維角度后呈現出不同的結果，巧妙的是最后生成的三座金字塔也是生態學上著名的數量、生物量、能量金字塔，這個發現不僅激發了學習的興趣，也開拓了學生的思維和眼界。

活動五： 構建核心概念圖。為了幫助學生理解在生態系統中物質和能量的流動有何意義，教師展示水循環盆景動畫圖(圖略)，并引導學生達成共識： 水的循環——物質循環；玻璃球和水車的轉動都需要水能的推動——物質是能量的載體；該裝置離不開供電——外界要供能。由此在圖8基礎上進一步加入能量的思考，再聯合生態系統的相關概念，在黑板上構建概念圖模型(圖9)。當站在生物圈的角度上來思考后，也就能厘清生態系統的能量來源和食物來源，以及真正地理解為何食物鏈(網)是物質和能量流動的渠道這一難點。

圖9 食物網概念模型

科學思維是指尊重事實和證據，崇尚嚴謹和務實的求知態度，運用科學的思維方法認識事物、解決實際問題的思維習慣和能力。概念圖模型的建立，能夠幫助學生快速厘清各概念之間的聯系，特別有利于聯系前后章節，建立大單元學習背景，在整體教育思想的指導下高瞻遠矚地看問題。

3.4 關注食物網——用物質和能量觀來解釋現象，增強社會責任 作為生物圈中的一員，人類的活動對生物圈有重要影響。為了讓學生有切身體會，教師請學生閱讀教材上的4個案例，要求小組討論交流。

學生經過交流得到啟示，破壞生態系統中的任一成分都會影響生態系統中物質和能量的流動，甚至導致失去生態平衡。值得反思的是，罪魁禍首往往是人類，從而從情感上認同人與自然和諧發展的意義，增強社會責任感，形成環保意識。

4 教學反思

4.1 概念教學要有單元廣度 在教學設計中，教師不應僅局限于本節內容，而應翻開目錄，從前后章節中尋找關聯，甚至從課標中尋找落腳點，立足學生的前概念，規劃好學生學什么、怎么學，再思考教師教什么、怎么教。教師還要關注課堂中沒有解決的問題，如何結合后面的章節，激發學生的學習興趣，使學習留有余味。例如在課尾，筆者慎重地向學生介紹：“物質和能量觀是重要生命觀念，會一直延續在生物學學習中。就像今天，我們也發現留有一些問題，如能量是如何釋放的？在后面一章節的學習中，我們會繼續深入學習！”

4.2 概念教學要有探究梯度 美國著名教育家杜威提出，教學不應是直截了當地注入知識，而應誘導學生在活動中得到經驗和知識。要領悟科學本質，教師在教學中應該針對學生認知特點，創造性地組織探究活動，讓學生進行層層遞進地觀察、實驗，收集和分析證據，使概念建構螺旋式上升。學生的身心都參與探究，就有了更多體驗，也有了更多的態度，更會產生靈感和火花，這是智慧的火花，也是創新意識的萌芽。

4.3 概念教學要有生活溫度 課程標準指出： 要更加關注學生已有的生活經驗，將學生從身邊的“生活世界”帶入生物學的“科學世界”，然后回歸到學生的生活世界中來。如果教師借力生活，圍繞生活經驗和問題意識設計出合情合理的情境串聯起各個難點，不僅使學科概念與學生認知經驗的有機結合，而且將吸引學生更好地融入課程。例如本課中，難度最大的內容是生態系統中物質循環和能量流動的意義，筆者借助于水循環盆景裝置，通過引導學生觀察類比，很好地化解了抽象的概念。