教學(xué)中“建模思維”和“生態(tài)保護(hù)理念”的滲透
——以“生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)”為例

呂召志

（大慶第一中學(xué) 黑龍江大慶 163000）

1 教學(xué)內(nèi)容分析

“生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)”是人教版生物學(xué)教科書《選擇性必修2·生物與環(huán)境》第三章“生態(tài)系統(tǒng)及其穩(wěn)定性”中第一節(jié)的內(nèi)容。該單元涉及的重要概念是“生物群落與非生物的環(huán)境因素相互作用形成多樣化的生態(tài)系統(tǒng)，完成物質(zhì)循環(huán)、能量流動和信息傳遞”，而該節(jié)的主要內(nèi)容是關(guān)于生態(tài)系統(tǒng)的類型、非生物因素與生物成分之間的關(guān)系及相互作用，生態(tài)系統(tǒng)成分的作用，生產(chǎn)者和消費(fèi)者形成的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)?？梢?，該節(jié)內(nèi)容是學(xué)生理解生態(tài)系統(tǒng)功能的開端和基礎(chǔ)。

2 教學(xué)思路

以家鄉(xiāng)大慶為線索，學(xué)生展示周邊生態(tài)系統(tǒng)圖片，概括和辨析生態(tài)系統(tǒng)種類；以小組為單位，學(xué)生利用中國知網(wǎng)、萬方數(shù)據(jù)庫等學(xué)術(shù)文獻(xiàn)庫查閱龍鳳濕地的生物種類，充分了解生態(tài)系統(tǒng)成分及作用，再利用龍鳳濕地生物成分素材構(gòu)建生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型和食物網(wǎng)模型；最后，教師通過展示濕地瀕危物種及污染圖片、人與濕地動物和諧相處的圖片，呼吁學(xué)生愛護(hù)環(huán)境，增強(qiáng)社會責(zé)任意識。

3 教學(xué)準(zhǔn)備

本節(jié)課教學(xué)前，教師編制和印發(fā)導(dǎo)學(xué)案，布置學(xué)生課前收集整理圖文、整理PPT和小組匯報的任務(wù)：①收集并展示大慶市及周邊拍攝的自然風(fēng)景圖片，為辨析生態(tài)系統(tǒng)種類提供素材；②以小組為單位，提前一周收集龍鳳濕地各種生物資料（圖片和文字），并撰寫報告，為構(gòu)建生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)提供素材。教師搜集龍鳳濕地保護(hù)物種及污染圖片；準(zhǔn)備“生產(chǎn)者”“消費(fèi)者”“分解者”“非生物物質(zhì)（CO2）和能量”彩色紙板及磁力扣。

4 教學(xué)過程

4.1 創(chuàng)設(shè)情境，引入教學(xué)

教師播放“大慶濕龍鳳地宣傳”視頻，學(xué)生感受大慶濕地的風(fēng)景魅力，關(guān)心家鄉(xiāng)龍鳳濕地的生態(tài)資源，培養(yǎng)家國情懷，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。接著教師進(jìn)一步引入生態(tài)系統(tǒng)的定義。

4.2 深化概念，激活學(xué)生的批判性思維

教師展示學(xué)生課前搜集的大慶及周邊生態(tài)系統(tǒng)圖片，學(xué)生根據(jù)圖片歸納整理生態(tài)系統(tǒng)的類型。教師重點(diǎn)關(guān)注有爭議的圖片并提問：①大慶市龍鳳濕地自然保護(hù)區(qū)（除香港之外我國僅有的位于市區(qū)內(nèi)的濕地類型自然保護(hù)區(qū)）屬于人工生態(tài)系統(tǒng)還是自然生態(tài)系統(tǒng)？②大慶油田公園中的動物園是生態(tài)系統(tǒng)嗎？教師利用圖片，結(jié)合真實(shí)情境，提高學(xué)生解決實(shí)際問題的能力。學(xué)生通過討論、辨析，一致認(rèn)同“大慶龍鳳濕地屬于自然生態(tài)系統(tǒng)和人工生態(tài)系統(tǒng)的復(fù)合系統(tǒng)，動物園不是生態(tài)系統(tǒng)”。這一教學(xué)環(huán)節(jié)既涵養(yǎng)了學(xué)生的家國情懷，又培養(yǎng)了學(xué)生分析與概括、批判性科學(xué)思維。

4.3 小組匯報，概括歸納

各小組提前一周查閱龍鳳濕地生物資源資料，并匯報查閱結(jié)果。學(xué)生歸納生態(tài)系統(tǒng)的4種成分及作用。同時，教師將帶有磁力扣的成分貼在黑板上，為模型構(gòu)建提供教具。此教學(xué)環(huán)節(jié)能夠幫助學(xué)生認(rèn)識家鄉(xiāng)生態(tài)資源，培養(yǎng)學(xué)生小組合作、分析與綜合、生物術(shù)語表達(dá)能力。

4.4 引導(dǎo)學(xué)生分析特例

教師提出問題：

①藍(lán)細(xì)菌、硝化細(xì)菌、蚯蚓、蜣螂、結(jié)核桿菌屬于生態(tài)系統(tǒng)什么成分？

②濕地里的螺吃水底泥土中的微生物，又能以動植物的腐爛碎屑為食，螺屬于生態(tài)系統(tǒng)什么成分？

學(xué)生思考后，得出結(jié)論：分解者≠細(xì)菌、真菌；消費(fèi)者≠動物；生產(chǎn)者≠植物；螺既是消費(fèi)者又是分解者。通過特例分析，學(xué)生能夠發(fā)展批判性思維，深化概念理解，避免思維定式。

4.5 引導(dǎo)學(xué)生利用教具構(gòu)建“生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)”模型

教師已將帶有磁力扣圖片的教具展示于黑板，此時可要求學(xué)生在智慧黑板上用箭頭連線，并口述不同成分的之間的關(guān)系。學(xué)生展示時，很容易忽視生產(chǎn)者與分解者之間的箭頭，非生物物質(zhì)和能量與分解者的箭頭。此時，教師不要立即給出正確答案，應(yīng)讓小組之間互相評價和補(bǔ)充，培養(yǎng)學(xué)生小組合作能力，以及歸納與概括、分析與綜合、模型與構(gòu)建的思維能力。最后，師生共同修正并構(gòu)建生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模型（圖1）。

圖1 生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模型

4.6 再現(xiàn)錯例，促進(jìn)學(xué)生從食物鏈構(gòu)建食物網(wǎng)

課前，教師布置學(xué)生作業(yè)請根據(jù)“大魚吃小魚，小魚吃蝦米，蝦米吃塘泥”寫出食物鏈”。并在課上展示學(xué)生的典型作答（圖2）。據(jù)此，教師引導(dǎo)學(xué)生討論，最終總結(jié)食物鏈的正確寫法，同時根據(jù)圖2中的答案②引出食物網(wǎng)概念。該環(huán)節(jié)能夠培養(yǎng)學(xué)生文本閱讀、概括總結(jié)、信息處理和知識遷移能力。

圖2 學(xué)生書寫食物鏈

4.7 模型構(gòu)建，層層遞問

教師設(shè)置任務(wù)：根據(jù)龍鳳濕地的生物，構(gòu)建部分食物網(wǎng)（圖3）。學(xué)生小組討論，共同完成食物網(wǎng)的構(gòu)建（圖4）。據(jù)此，教師層層設(shè)問：①食物網(wǎng)中共有多少條食物鏈？②魚是第幾營養(yǎng)級？③第三營養(yǎng)級的動物有哪些？④各種生物所處的營養(yǎng)級是一成不變的嗎？⑤若植物富集重金屬，上述生物體內(nèi)重金屬含量最高的是哪種？⑥若植物大量減少，其他生物如何變化？⑦若魚類減少，雁鴨如何變化？教師利用食物網(wǎng)的構(gòu)建，培養(yǎng)學(xué)生歸納與總結(jié)、分析與綜合、模型與構(gòu)建能力。學(xué)生通過構(gòu)建龍鳳濕地復(fù)雜的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步建立結(jié)構(gòu)與功能觀、穩(wěn)態(tài)與平衡觀；通過對富集現(xiàn)象的討論，關(guān)注生態(tài)安全問題。

圖3 龍鳳濕地的生物示例

4.7 涵養(yǎng)人文情懷，升華主題

教師展示濕地瀕危物種及污染視頻、人與濕地動物和諧相處的圖片，提出問題：如何保護(hù)大慶城市濕地生態(tài)系統(tǒng)？學(xué)生小組討論，交流見解。教師據(jù)此培養(yǎng)學(xué)生發(fā)散思維，升華主題“大慶是我家，綠色靠大家”，培養(yǎng)學(xué)生尊重自然和承擔(dān)社會責(zé)任。

5 教學(xué)反思

本節(jié)教學(xué)引導(dǎo)學(xué)生從生態(tài)學(xué)角度認(rèn)識大慶龍鳳濕地和油田動物園，以小組為單位調(diào)查大慶龍鳳濕地生物種類撰寫調(diào)查報告，并以報告為素材開展“生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)”模型和“食物網(wǎng)”模型的活動，將教材內(nèi)容與實(shí)際情景有機(jī)融合，培養(yǎng)了學(xué)生歸納概括、模型構(gòu)建、分析綜合、表達(dá)交流的能力。課上，教師通過龍鳳濕地宣傳視頻、瀕臨物種圖片和污染視頻等資料，進(jìn)一步落實(shí)了家國情懷和尊重自然的社會責(zé)任。整節(jié)課較好地落實(shí)了生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究和社會責(zé)任生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。不足之處在于，由于季節(jié)和安全性原因，教師未能組織學(xué)生進(jìn)行濕地調(diào)查，在以后的教學(xué)中可以根據(jù)實(shí)際情況組織學(xué)生進(jìn)行實(shí)地調(diào)查研究。