基于模型教學的“生態系統的能量流動”教學設計

李先華

【摘? 要】隨著新課改不斷深入，對高中生物教學質量也提出了較高的要求，規定相關教師在實際授課過程中，不僅要采用現代化的教學理念，而且還要對現有的教學方式和方法等進行全面的優化和創新，盡量按照基于模型教學的“生態系統的能量流動”的教學設計方案來開展教學活動，這樣才能提高學生的學習興趣，使其能夠更好地理解和探究相關知識內容，進而有效提高課堂教學質量。本文也會根據該教學設計的思路，對其具體教學過程的有效實施進行著重分析，并提出一些相應的教學建議，以供其他教師參考。

【關鍵詞】高中生物;教學設計思路;教學過程;分析探討

一、教材分析與設計思路

“生態系統的能量流動”是人教版高中生物學必修3第5章第2節的內容，主要講述了生態系統的能量流動過程、特點和實踐意義。本節內容承上啟下，既能深化學生對前面所學的種群、生態系統的組成成分和食物鏈（網）等相關知識的理解，同時也為后續學習生態系統的物質循環、信息傳遞和穩定性等內容奠定基礎。之前，學生已經掌握了細胞、個體、種群、群落和生態系統等生命系統結構層次，也學習了光合作用和呼吸作用等微觀的生物學知識。通過本節內容的教學，使學生進一步學會建構模型、分析實驗數據和運用理論知識指導實踐的能力，這對于發展學生的科學思維，形成良好的生命觀念和增強學生的社會責任感都有非常重要的意義。如何引導學生建構生態、系統的能量流動模型并對模型進行定性和定量分析，從而使學生通過歸納總結主動生成生態系統的能量流動過程和特點等重要概念，是本節課的重點和難點。

為了突破教學重難點，教師要引導學生建構生態系統的能量流動模型并對模型進行定性分析，接著創設問題情境，引導學生進一步定量分析林德曼的賽達伯格湖的能量流動模型，主動生成生態系統的能量流動概念，并指導學生如何將理論知識遷移到高效生態農業等實踐活動中，進一步深化學生對教學重難點的理解。

二、教學過程

（一）導入

以教材“問題探討”中《魯賓遜漂流記》中的片段導入新課，引導學生分組討論：哪種生存策略能讓漂流者維持更長時間等待救援？學生分組討論后，教師可以暫不作出評論，留下疑問，為后面的學習埋下伏筆。

設計意圖：這樣的導入方式不僅可以成功地引入新課，還可以引發學生對解決社會問題的好奇心，激發學生對生態系統能量流動學習的強烈欲望。

（二）構建生態系統能量流動的模型

教師引導學生選出三條熟悉的食物鏈：草→兔→狼、樹→蟲→鳥、草→蟲→蛙→蛇，將印有上述食物鏈各種生物、分解者、呼吸作用、光合作用、粗細不同的箭頭的硬卡片分發給學生，引導學生分小組合作構建每條食物鏈能量流動模型，教師參與指導討論，同時通過希沃授課助手（seewo）將每個小組的模型構建過程展示在大屏幕上，教師組織學生討論評價每個小組構建的模型并提出合理化建議。

接著教師設計問題串：生態系統的能量最終來源是什么？能量流動的起點是什么？能量流動的主要渠道是什么？能量流動的主要形式是什么？流動過程中發生了哪些形式的能量轉化？能量最終流向了哪里？學生分小組討論并派代表回答上述問題，在分析討論的過程中使學生進一步體驗知識、感悟能量流動形式，并不斷歸納、總結、內化知識概念。

設計意圖：學生通過構建食物鏈的能量流動模型，深刻領悟、體驗各營養級的能量來源、去向、形式及能量在生產者、消費者中流動的區別。通過構建能量流動模型可以使學生由具體到抽象、由個別到一般深度感悟生態系統能量流動的過程、主動生成能量流動的概念，從而使學生形成正確的物質能量觀。

（三）定量分析生態系統能量流動的模型

以美國生態學家林德曼的賽達伯格湖能量流動模型為例，引導學生以表格的形式將模型中的數據進行整理如下：

教師接著組織學生根據已有的知識經驗，觀察分析討論表格中的實驗數據，對能量流動的特點規律作出假設，并對假設展開討論，使學習小組之間產生認知沖突，激發學生深度科學探究的強烈愿望。同時教師要對學生作出的假設、提出的觀點及時鼓勵，引導學生思考如何利用實驗數據驗證假設并得出正確結論。教師鼓勵學生分組計算各營養級之間的能量傳遞效率，組員之間相互檢查、指正、形成統一答案后，派代表展示計算結果并簡要總結能量流動規律特點，并與自己作出的假設進行對比，引發學生通過比較分析，深入思考生態系統的能量流動規律。

設計意圖：通過收集、整理、分析實驗數據，學生學會運用數據、并從實驗數據中提出問題、作出假設，并利用數學統計的方法分析比較數據，計算能量傳遞效率，用真實的數字驗證假設、得出結論、比較結論、評價結論、修正結論。這樣，學生通過運用假說演繹法、比較分析從實驗結論中總結歸納一般規律，進而發展學生的科學思維，并體驗數學方法在生物學研究中的應用。

（四）問題鏈驅動多角度分析能量流動模型

教師設計以下問題鏈：林德曼的賽達伯格湖能量流動模型每一營養級中的能量都流向了哪里？比例是多少？該模型除表格形式表示外，還有其他表示方法嗎？“一山不容二虎”蘊含著什么生物學原理？同學們還可以提出什么研究問題？請學生分小組討論，教師參與指導，每小組展示自己的研究問題并展示研究成果。由教學實踐可知，有的學習小組以扇形圖等方式分析每一營養級中的能量流動去向及比例;有的學習小組根據能量流動模型的數據構建出生態金字塔;有的學習小組根據能量傳遞效率的規律分析出“一山不容二虎”的生態學原理，并得出食物鏈的長度一般不會超過五個營養級;也有學習小組提出在農業生產中應適當增加人工生態系的物種多樣性以提高能量的利用率。根據學生的討論結果，教師可以進一步向學生提供“桑基魚塘”等著名的生態系統案例供學習小組分析討論。最后教師再次質疑：《魯賓遜漂流記》中哪種生存策略能讓漂流者維持更長時間等待救援？學生分組討論后、回答。教師進一步質疑：平時生活中人類如何做才能使世界的糧食養活更多的人，減少貧窮和饑餓？

設計意圖：學生在分析林德曼的賽達伯格湖能量流動模型后，對生態系統的能量流動傳遞規律很感興趣，教師可以抓住學生的興趣點繼續追問、補問，升華學生對知識的理解，提升問題的難度和廣度，激發學生從不同的角度分析能量流動模型，并鼓勵學生聯系生活實際提出自己的問題加以討論。這樣，不僅使學生對能量流動的規律有了更深的理解，也提升了學生的認知水平和思維能力，激發學生的探究欲望和運用生物學知識解決生產生活問題的責任感、使命感。

參考文獻：

[1]黃志堅.“生態系統的能量流動”（第1課時）的教學設計[J].生物學通報，2018（12）.

[2]束愛軍，汪娟.“生態系統的能量流動”（第一課時）的教學設計[J].生物學教學，2018（8）.

[3]朱黎明.“生態系統的能量流動”一節的教學設計[J].新課程導學，2018（5）.

（責任編輯? 范娛艷）