基于“生動·生智·生命”的“三生”生物學課堂

生物學是一門研究生命的學科。在中學生物學教學中，要構建“生動·生智·生命”的“三生”生物學課堂，教師可通過教學語言來使課堂更“生動”；可通過任務驅動、問題引領讓課堂“生智”；可通過課堂教學，使學生認識到生命現象和生命活動的規律，體現“生命”的理念。本文以人教版高中生物學教材選擇性必修2中的“生態系統的能量流動”一課為例，通過構建基于“生動·生智·生命”的“三生”生物學課堂，使教學充滿活力，拓寬學生的思維，發展學生的生物學核心素養。

一、教學設計思路

本節課創設“‘青田稻魚共生’系統”情境，通過分析該生態系統中的食物鏈和食物網，構建生態系統能量流動的模型，并進一步修正模型和檢驗模型。學生在分析能量流動的模型過程中總結出能量流動的概念和能量流動的特點，并學以致用地提出“荒島求生”的策略，實現“生動·生智·生命”的“三生”課堂目標。具體設計思路見圖1。

二、教學過程

1. 情境導入，激發學習興趣

教師用自己的名字“錦麗”與“錦鯉”諧音的特點，讓學生稱呼自己為“錦鯉老師”。同時，用“錦鯉”引出本節課的“青田稻魚共生”系統的主角“甌江彩鯉”。

【設計意圖】可通過教學語言來使課堂更“生動”。教師用自己的名字諧音“錦鯉”，拉近與學生的距離，創設有利于開展“三生”課堂的教學氛圍，同時自然地引出甌江彩鯉，為學生展示一個“生動”的生物學情境。這樣的課堂生動有趣，能夠激發學生的學習興趣。

2. 確定生態系統能量流動的研究對象

教師播放《神奇的“青田稻魚共生”系統》視頻，提出問題：要研究該生態系統的能量流動，首先要確定我們的研究對象是什么。結合多媒體課件展示：食物鏈和食物網是生態系統的營養結構，生態系統的物質循環和能量流動就是沿著這種渠道進行的。教師向學生說明要研究生態系統的能量流動，首先要搞清楚該生態系統的食物鏈和食物網，從而引導學生完成“青田稻魚共生”系統主要食物鏈和食物網的繪制（見圖2）。

圖2 “青田稻魚共生”系統的食物鏈和食物網

根據學生繪制的食物鏈和食物網，教師帶領學生應用“復雜→簡單”“個性→共性”的科學研究方法，引導學生從“復雜”的食物網中“拿出”一條食物鏈進行研究，并歸納出每條各不相同的食物鏈都可以用“第一營養級（生產者）→第二營養級（初級消費者）→第三營養級（次級消費者）……”表示，從而確定生態系統能量流動的研究對象為“第一營養級（生產者）→第二營養級（初級消費者）→第三營養級（次級消費者）……”。

【設計意圖】通過任務驅動、問題引領的策略讓課堂“生智”。用《神奇的“青田稻魚共生”系統》視頻創建生動高效的課堂，激發學生學習興趣。通過層層遞進的問題，引導學生體驗“復雜→簡單”“個性→共性”的科學研究方法，激發學生的思考，發展學生的歸納與概括等科學思維。

3. 構建生態系統能量流動的模型

（1）構建模型

資料1：

在整個生長季節中，射入“青田稻魚共生”系統的太陽能一部分被生產者（水稻）的光合作用固定，絕大部分被地球表面的大氣層吸收、散射和反射。生產者所固定的太陽能一部分在生產者（水稻）的呼吸作用中以熱能的形式散失了；一部分用于生產者（水稻）的生長、發育、繁殖等生命活動，儲存在植物體的有機物中。部分生產者（水稻的花、葉片或種子）被初級消費者（田魚）攝入，水稻的枯枝敗葉和根部則留在田里，最終被分解者利用。

學生依據資料1，畫出“青田稻魚共生”系統能量流經第一營養級（水稻）的具體過程（見圖3）。

圖3 “青田稻魚共生”系統能量流經第一營養級（水稻）的具體過程

（2）修正模型

通過分析各個營養級攝入量和同化量的關系，修正模型。

資料2：

攝入量：某個營養級生物攝入的總能量。

同化量：某個營養級生物吸收的總能量。

依據資料2，教師用“田魚吃水稻”的例子，引導學生分析出：田魚的同化量=田魚攝入水稻的量-田

魚排出的糞便量。田魚排出的糞便實際上是改變了形態的水稻，應歸入水稻的同化量。

依據上述分析，通過類比推理，生生討論，教師引導，學生依次畫出能量流經初級消費者、次級消費者等其他營養級的過程，構建出生態系統能量流動模型，修正了“青田稻魚共生”系統能量流經第一營養級（水稻）的具體過程（見圖4）。

圖4 “青田稻魚共生”系統能量流經第一營養級（水稻）的具體過程（修正后）

（3）檢驗模型

科學研究一定要有數據支持。教師引導學生從“推理性的定性研究”轉向“事實性的定量驗證”。利用美國生態學家林德曼對賽達伯格湖能量流動的研究數據（見圖5）來檢驗構建的生態系統能量流動模型。

資料3：

圖5 賽達伯格湖的能量流動圖解

教師提出問題：①分析圖5中的數據，找出每個營養級的能量來路和去路，并計算來路和去路的能量是否相等。②多了一條“未利用”的去路，如何理解“未利用”？

生生討論，教師引導，得出結論：每個營養級來路和去路的能量相等。在有限時間內，某個營養級的能量有可能既沒有被呼吸消耗，沒有被下一個營養級同化，也沒有被分解者利用，這部分能量就稱為“未利用”的能量。

【設計意圖】此部分是本節課的核心內容。在教學中，教師通過語言的引導，進一步為學生展示了科學研究的生動過程，通過“構建模型→修正模型→

檢驗模型”，讓學生親歷模型的構建過程，并體會了“推理性的定性研究”與“事實性的定量驗證”兩種科學研究方法，深化結構與功能觀，發展批判性思維、模型與建模等科學思維，實現“生智”的課堂目標。同時，在模型構建的過程中，學生能認識生命現象，體驗“生命”過程。

4. 總結生態系統能量流動的概念和特點

教師多媒體課件展示生態系統能量流動模型。生生討論，教師引導。以生產者這一營養級為例進行分析，生產者固定太陽能這個過程發生了能量的轉化（太陽能轉化為化學能）；生產者固定的太陽能又可以通過呼吸消耗散失、流向下一營養級或被分解者利用，這個過程發生了能量的轉化（化學能轉化為熱能）、散失（呼吸作用產生的熱能散失）、傳遞（生產者的能量傳遞給初級消費者）。并進一步總結出生態系統能量流動的概念—生態系統中能量的輸入、傳遞、轉化和散失的過程。

分析生態系統能量流動模型，按營養級分析，找不同營養級之間的差異。生生討論，教師引導，學生歸納出：因為每個營養級都有呼吸消耗，以熱能的形式散失，所以能量流動沿著營養級應該是“逐級遞減”的；食物鏈中吃與被吃的關系是不可逆轉的，所以能量只能從低營養級流向高營養級，也就是只能“單向流動”。

多媒體課件展示“賽達伯格湖的能量流動圖解”。用賽達伯格湖能量流動數據進一步驗證能量流動的特點：第一營養級（生產者）的同化量＞第二營養級（植食性動物）的同化量＞第三營養級（肉食性動物）的同化量，能量沿著食物鏈的流動，是逐級遞減的；植食性動物取食生產者，肉食性動物取食植食性動物，吃與被吃的關系不可逆轉，能量流動是單向的。

【設計意圖】通過分析生態系統的能量流動模型，學生自然生成生態系統能量流動的概念，并歸納出能量流動的特點，再用賽達伯格湖的能量流動數據進行驗證，學生完整體驗了“分析事實→得出結論→驗證結論”的科學研究方法。學生分析、歸納、總結、生成概念代替了教師生硬給出概念，發展了學生的歸納與概括的科學思維，學生運用思維總結生命活動的規律，達成“生智·生命”的課堂目標。

5. 檢驗學習效果

多媒體課件展示教材第54頁“問題探討”。

假設你像小說中的魯濱遜那樣，流落在一個荒島上，那里除了有能飲用的水，幾乎沒有任何食物。你身邊尚存的食物只有1只母雞、15kg玉米。

討論

你認為以下哪種生存策略能讓你維持更長的時間來等待救援？

（1）先吃雞，再吃玉米。

（2）先吃玉米，同時用一部分玉米喂雞，吃雞產下的蛋，最后吃雞。

學生通過分析兩種生存策略的食物鏈，作出生存策略選擇，并給出選擇的依據。

【設計意圖】以教材“問題探討”中的荒島求生策略的選擇問題，檢驗學生對本節課知識的掌握情況。對課堂學習效果的及時檢驗和反饋，能夠使掌握得好的學生有成就感，激發進一步學習的興趣，掌握得差的學生及時進行反思和總結，更好地進入下一階段的學習。在課堂教學中教師通過創設“生動”的情境，激發“生智”的思維，分析“生命”的過程，將“三生”教學理念作為評價課堂的一種方式來檢測學習成果。

三、教學反思

整節課以神奇的“青田稻魚共生”系統情境貫穿教學始終，并用“荒島求生策略選擇”作為收尾，生動有趣，學生興趣盎然。以構建生態系統能量流動模型為主線，讓學生親歷完整建模過程：構建模型→修正模型→檢驗模型，并在此過程中滲透各種科學研究方法，比如，“復雜→簡單”“個性→共性”“推理性的定性研究→事實性的定量驗證”，學生在此過程中發展了批判性思維，以及模型與建模、演繹與推理、歸納與概括等科學思維，同時也深化了結構與功能觀、物質與能量觀等生命觀念。整節課充分發揮學生的學習主體地位，很好地實現了“生動·生智·生命”的課堂目標。

（作者單位：福建省廈門雙十中學）

責任編輯：趙繼瑩