指向核心素養的高中生物學任務式境脈設計

關鍵詞：核心素養進階；遞進式學習任務；境脈設計

高中生物學課堂教學提倡突出重要概念，注重與生活實際及社會熱點問題的聯系，合理安排學習任務，引導學生主動參與、深度思考；強調創設真實情境，以教材為載體進行教學設計，讓學生在沉浸式體驗中完成知識的構建與應用。基于境脈的教學強調情境的動態性、連貫性，以學習為主體構建課堂學習模塊，而基于境脈的課堂，不僅需要合理設置情境，還需要建立起情境之間具有邏輯性、結構性、動態生成的脈絡，實現從整體視域看待局部設計、從局部細節滲透整體規劃的連貫性，從而更有利于知識整合。學生在情境中形成學科概念，落實核心素養，通過連續、充分的感知、理解、實踐和交流，對學科知識進行學習。本文以“生態系統的穩定性”為例，探討如何以身邊的生態系統經歷的歷史變遷為素材，從課前、課中的層層任務設置搭建學生科學探究、科學思維培養的腳手架，最終落地在對生命觀念、社會責任的關注方面，如圖1所示。

一、親歷生態瓶制作，以實踐情境感知生態平衡的動態性

學生課堂現場展示課前制作的生態瓶，分享維持生態瓶持久的措施，學生認為：減少消費者、增加生產者、人工投入及清潔可延長生態瓶的存活時長。

教師提供生態瓶評價量表（如表1），進而歸納出結構平衡、功能平衡、收支平衡三個特征，學習生態平衡的概念。追問：生態瓶模擬的生態系統能夠長期維持穩定嗎？

設計意圖：學生經歷設計與實施、觀察與記錄、分析與總結的實驗過程，在教師提供的量表中體會生態平衡的具體特征指向。從“特征”到“概念”逆向學習，以問題為過渡，激發學生及小組間的討論。

二、調查府南河變遷，以生活情境探究生態系統的穩定性

（一）收集并整理府南河的資料，解釋河流變遷的生命現象

從府南河“淘米洗菜”到“魚蝦絕代”到“修復穩態”的變遷，學生以課前收集整理的圖片、視頻等客觀資料進行具體的分享呈現。以生物學的視角闡釋當中涉及的物理沉降、化學分解、微生物降解等河流自我凈化能力，生態系統從崩潰到重建，生物多樣性的改變等生命現象。

教師組織學生分析討論府南河各階段與生態平衡的聯系，學生認為：府南河曾經也經歷過結構與功能都處于動態平衡的相對穩定階段，由于人類活動的過度干擾、污染導致河流生態系統崩潰，最后通過人工修復還原到目前的生態平衡狀態，但其穩定性不如從前。

（二）模擬府南河中生物的變化，建立捕食關系的數量模型

教師創設情境并提出問題：少量釣魚后，府南河中魚和水草的捕食關系將發生怎樣的變化？

學生使用卡片和箭頭建立模型，如圖2。從數量變化的角度分析出魚減少后，系統作用的效果反過來作用于系統本身，使系統的工作效果減弱，是機體普遍存在的負反饋調節。而生態系統通過負反饋調節，實現自我調節能力，從而使生態系統保持相對穩定。

（三）分析資料，歸納總結核心概念

資料：20世紀60至80年代，府南河因工廠未經處理的污染廢棄物、生活污水等大量排放受到嚴重污染，動植物大量死亡，水質惡化。20世紀90年代，經過人工對河床的清理和重建，生物生存的空間和資源較從前更加充裕，盡管動植物數量少，但擁有快速繁殖的優勢條件，水質逐步得到改善。生態學家分析，按照自然發展規律，府南河生態系統也會在相對漫長的時間恢復成為物質和能量的輸入與輸出均衡，生物種類的組成等達到相對平衡的生態系統。

教師提出問題：府南河具有自我調節能力，依然會受到污染導致生態系統遭到破壞，這說明了什么？

學生經過獨立思考和小組討論認為：生態系統的自我調節能力具有一定的限度，超過這個限度，生態系統會遭到破壞；人類可以合理利用生態系統的物質組成，同時在其遭到破壞時及時干預和修復可以加速其恢復的進程。

教師追問：生態系統通過自我調節能力抵抗干擾，維持原狀；遭到破壞也能恢復原狀，這是生態系統穩定性的具體兩方面的表現。由上可知，生態系統的穩定性是一種能力，是怎樣的能力呢？請大家歸納總結概念。

學生總結：生態系統維持或恢復自身結構與功能處于相對平衡狀態的能力，即為生態系統的穩定性。隨后對森林、河流等生態系統的穩定性具體表現案例進行判斷。

設計意圖：組建學生課外興趣小組，將資料收集、整合、分析等環節前置，增強學生的團隊合作意識，并能夠針對生活的情境進行交流與表達；同時以府南河的案例為線索，通過構建模型的過程，解讀維持生態系統穩定性的原理和基礎，最后得出核心概念，發展科學思維，提升基于事實、提煉總結的能力。

三、構建概括化模型，以探究情境演繹內在聯系的邏輯性

利用“溫帶森林”和“溫帶草原”的食物網結構差異，在復雜和簡單的捕食食物鏈、食物網關系對比中，創設探究情境，提出問題串：（1）假如由于某種因素，導致溫帶森林與溫帶草原生態系統中的鼠大量減少甚至消失，二者的生態平衡會發生怎樣的變化？（2）請解釋在相同環境變化條件下，為什么對溫帶森林、溫帶草原產生的影響會大相徑庭。（3）你認為抵抗力穩定性、恢復力穩定性與生態系統復雜程度有何關系？

學生對于上述問題展開激烈的討論，在分享一質疑一討論的過程中，分析出結論：一般而言，生態系統的營養結構越復雜，其抵抗力穩定性越強而恢復力穩定性越弱，反之亦然。抵抗力穩定性與恢復力穩定性的關系如圖3所示。

基于上述結論，為了打破思維定式，教師進一步提出問題：結構簡單的生態系統，恢復力穩定性一定高嗎？

學生分析北極凍原生態系統具有其特殊性，無論是動物、植物還是微生物的數量都很少，捕食食物鏈、食物網的組成成分很簡單。當其主要生產者地衣受到大面積破壞時，整個生態系統即面臨崩潰，是兩種穩定性都很低的“雙低”生態系統。

教師回扣初始問題：生態瓶模擬的生態系統能夠長期維持穩定嗎？在舊知識同化新知識并建立聯系后，學生能夠快速解答實踐情境中留下的疑問，對于組成簡單的生態瓶代表的生態系統，抵抗力穩定性和恢復力穩定性都很低，往往難以長期維持穩定。

在這個環節容易形成一個認知誤區：復雜的生態系統，可以長期保持穩定。教師在此時抓住這樣的思維漏洞，追問：為什么像府南河這樣復雜的生態系統仍未能保持長久穩定？我們可以做什么？

設計意圖：通過深度剖析一個具有代表性的生態系統，引導學生在觀察與解析多種生命現象的過程中，運用模型構建與模型推理，逐步提升科學思維，從而提煉出普遍適用的生物學法則。這一系列教學活動有效回應了開課時拋出的核心議題，全方位、多層次地展現“生態系統穩定性”這一概念的本質特征及其在自然界的運作機制。

四、提出合理性措施，以社會情境認同科學開發的重要性

教師提出問題：請舉例說明目前人們采取了哪些措施維持及提高府南河生態系統的穩定性？

學生進行小組討論，提出：定期對府南河進行水質監測；設立“禁止亂扔垃圾”“禁止私放生物”“禁止打撈生物”等標語；合理飼養河中白鷺等生物；按照一定的比例對湖中的水草、魚等生物進行數量控制等措施。從合理適度利用生態系統以及給予相應的物質和能量投入兩方面提高生態系統的穩定性，形成本節知識概念圖，如圖4。

設計意圖：府南河是成都的母親河，將學生置于生動的社會情境，推動學科知識與現實生活的深度融合，培養學生在實踐中運用知識解決問題的能力，同時提升他們的觀察力、協作力與創新思維。歸納小結本節所學知識，引導學生將所學付諸實踐，實現書本知識向現實生活的有效遷移。

綜上所述，本節課以生態瓶制作的小切口作為課堂的生長點，由府南河的變遷史線索衍生出情境脈絡，層層設置任務驅動，讓學生在不同的情境轉換中完成思維提升。教學設計以問題為導向，以能力為目標，以任務為載體，遞進式實現核心素養水平進階，倡導學生關注身邊的相關環境問題，在實踐中應用生態學原理，形成踐行社會責任的意識。