基于生物學學科核心素養的主題式情境教學設計

摘 要：本文以“影響種群數量變化的因素”一節內容為例，選取福壽螺為主線創設主題情境，設計系列學習任務。本課例通過組織學生分析、歸納福壽螺的生態影響和入侵成功的因素，合作調查福壽螺的種群密度，深入討論福壽螺的防治措施等環節，拓展延伸并豐富主題內涵，旨在引導學生在真實情境中探究和解決問題，從而使學生在思考和論證過程中內化相關知識概念，最終提升其生物學學科核心素養。

關鍵詞：生物學教學；核心素養；主題式情境教學；種群數量

文章編號：1003-7586（2024）09-0011-03 中圖分類號：G633.91 文獻標識碼：B

《普通高中生物學課程標準（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱《課程標準》）將發展學生的生物學學科核心素養作為宗旨，將生命觀念、科學思維、科學探究和社會責任作為生物學學科核心素養和課程目標的重要組成。

主題式情境教學在確定教學目標的前提下，圍繞某一生物學主題開展。主題式情境教學以真實情境為背景設計系列教學任務，將碎片化的概念串聯，引導學生在真實情境中探究和解決問題，并基于思考和論證過程獲得相關的生物學知識和概念，從而培養其生物學學科核心素養。本文以人教版普通高中教科書《生物學·選擇性必修2·生物與環境》（以下簡稱“教材”）第1章第3節“影響種群數量變化的因素”為例開展主題式情境的教學設計。

1 教學目標

（1）能夠通過分析福壽螺相關資料，闡明種群數量的變化受非生物因素和生物因素的綜合影響。

（2）小組合作調查荷園福壽螺的種群密度，學習數據的收集和記錄方法，培養科學探究和合作交流能力。

（3）探討不同類型福壽螺的防治措施，分析其利弊與原理，培養批判性思維和解決問題的能力。

（4）理解捕食者與被捕食者種群數量的循環因果關系，了解種群數量變化對生產生活的指導意義，增強社會責任意識。

2 教學設計思路

本文以福壽螺為主線創設主題式情境教學，并基于該主題開展分析歸納、合作調查、深入討論、拓展延伸等環節，旨在培養學生的生物學學科核心素養，具體的教學思路如圖1所示。

3 教學過程

3.1 創設情境，呈現課堂主題

教師先呈現常州市武進地區首次出現福壽螺的報道資料，隨后播放“市民在荷園祈福放生福壽螺”的視頻，引導學生討論并分享自身對福壽螺現有的認知。最后，教師展示田螺和福壽螺的相關圖片，引導學生根據圖片分析二者的區別，并介紹如何通過主要特征辨別福壽螺。

設計意圖：首先教師通過引用報道資料及組織學生觀看視頻，讓學生意識到物種入侵問題已存在于日常生活當中，從而充分調動學生興趣，吸引學生主動參與學習活動。隨后教師通過引導學生參與討論福壽螺的入侵，了解學生學情。最后教師通過介紹福壽螺的主要特征，讓學生對本課例的情境主題形成初步認識，為后續學習內容的引入和問題探討奠定堅實基礎。

3.2 分析歸納，加深主題認知

教師組織學生以小組為單位，閱讀學案資料，總結福壽螺的危害以及導致福壽螺數量爆發和入侵成功的因素。

資料一：福壽螺原產于南美洲亞馬遜河流域。起初，福壽螺作為經濟物種被引進廣東省中山市進行養殖。然而，由于螺肉食味不佳，市場供大于求，福壽螺被遺棄后隨水流流入農田和池塘。福壽螺的抗藥性較強，極易與本地物種產生競爭，從而形成單一的優勢物種，導致本地淡水生物減少甚至絕跡。

資料二：福壽螺是雜食性動物，喜食水稻、蓮藕、菱角等農作物，常棲息于水體邊緣淺水區2～3cm的淤泥和雜草中。在干旱季節，福壽螺可通過埋藏在濕潤的泥土中休眠度過6～8個月，一旦有水，立即能恢復到活躍狀態。福壽螺的排泄物會改變水體理化性質，導致水體濁度升高，氮、磷等元素含量增加。

資料三：福壽螺為卵生動物，每年3～11月為繁殖季節，一次受精可多次產卵，一年可產卵20～40次，產卵量3萬～5萬粒。福壽螺是廣州管圓線蟲的重要中間寄主，食用未經充分烹飪的福壽螺可能攝入寄生蟲卵，引發人體神經系統的病理變化，從而增加嗜酸性腦膜炎的患病風險。

學生根據資料分析、總結福壽螺對當地生態環境造成的危害和影響，包括破壞物種多樣性、造成農業生產的經濟損失、引起淡水水體富營養化和水質惡化以及威脅人體健康等。造成福壽螺數量爆發的原因包括當地適宜的環境、充足的食物、足夠的生存空間等外界因素，以及其本身較強的生存競爭能力、適應能力和繁殖能力等內在因素。學生由此進一步歸納得出影響福壽螺種群數量變化的因素，包括水質、溫度等非生物因素，以及人類活動、本地物種競爭等生物因素，并從中意識到這些因素對種群數量變化具有綜合性的影響。

設計意圖：學生通過參與小組合作學習提升獲取關鍵信息的能力，并通過對信息的整理和分析，提升自身的綜合歸納能力。教師引導學生更全面深入地認知福壽螺的種群數量特征、生活習性和生態影響，為后續遷移運用所學知識解決問題奠定理論基礎。

3.3 合作調查，聚焦現實問題

教師設計活動，組織學生成立調查小組，對荷園福壽螺的種群密度進行調查，判斷荷園福壽螺的入侵程度。調查結束后，教師邀請學生針對此次調查過程及結果進行匯報演講。

學生結合之前學習的知識，采用樣方法對荷園福壽螺的種群密度展開調查，并根據福壽螺的生活習性采用等距取樣法進行取樣，最終的調查結果通過表格的形式呈現（見表1）。教師匯總各小組的調查結果為：荷園受福壽螺的入侵程度較嚴重。

設計意圖：學生基于所學知識實地調查荷園福壽螺的種群密度。在此過程中，學生遷移運用所學知識自主解決實際問題，有效提升自身的科學探究和實踐能力。在調查結束后，學生通過參與數據的采集、整理和分析過程，進一步提升自身的數據處理和統計分析能力。最后，教師通過組織學生演講匯報，展示各組調查結果，培養學生的表達和團隊合作能力。

3.4 深入討論，尋求解決辦法

教師以實際問題為切入點，引導學生探討福壽螺的防治措施。在物理防治方面，學生提出采取人工撿拾成螺、破壞卵塊、清除淤泥和雜草、整修池塘以降低環境容納量等措施；在化學防治方面，學生提出噴灑農藥等方案；在生物防治方面，學生則提出引進天敵麻鴨或福壽螺的競爭物種等。教師引導學生審視化學防治的弊端和潛在風險，理解農藥噴灑可能會對水生生物如魚類、蛙類產生毒害作用以及對水體環境造成污染等。

設計意圖：教師引導學生深入探討福壽螺的防治措施，學生通過討論和思考，形成環境保護和維系生態平衡的認知。教師引導學生進一步思考噴灑農藥的弊端，加深學生對環境友好型防治方法的必要性和優勢的理解。討論反思環節有助于提高學生的批判性思維能力、問題解決能力和科學意識，進而培養學生成為有環保責任心的公民。

教師提出問題：“農藥是否有更安全的替代品？”進一步創設“植物源農藥”這一子情境。

資料四：研究者利用植物次生代謝產物研制植物源農藥，其具有低毒性、易降解等優點。槲皮素、木犀草苷、芹菜素、香草酸均為多酚類化合物，在植物中含量豐富。研究者對這四種物質的滅螺效果以及作用機理進行了研究。 ［1］

教師接著提問：通過圖2實驗數據分析，能夠得出什么結論？

資料五：AChE酶作為水解乙酰膽堿的一種酶，主要參與神經遞質的代謝，主要分布于福壽螺的頭足表皮。一氧化氮“NO”是一種新型神經遞質，可作為信號分子參與軟體動物的運動調節。NOS酶是催化“NO”生物合成的唯一限速酶。

教師進一步提出任務：請同學嘗試推斷這四種化合物的滅螺機制。

學生通過分析圖表得出結論：四種化合物都能降低福壽螺AChE酶和NOS酶的活性，且槲皮素降低效果最明顯。學生聯系神經調節相關知識，進一步推斷這四種化合物的滅螺機制為：AChE酶活性降低導致乙酰膽堿的水解速率下降，因此乙酰膽堿在突觸間隙堆積，使突觸后膜持續性興奮，導致福壽螺的頭足麻痹、生理功能紊亂，最終造成死亡。當NOS酶活性降低時，“NO”的合成受阻，導致神經傳遞受抑制，影響福壽螺進行正常的生命活動。

設計意圖：學生通過分析文獻資料的實驗數據，鍛煉數據分析能力。教師引導學生對四種化合物的滅螺機制進行闡釋，滲透對學生表述能力的培養，符合高考對學生能力的考查要求。

3.5 拓展延伸，豐富主題內涵

在荷花池中投放麻鴨作為福壽螺的捕食性天敵，起到了很好的防治效果。教師引導學生分析自然條件下麻鴨與福壽螺之間種群數量變化的相關性，隨后引導學生歸納總結種群數量變化的影響因素。最后教師開展教學反饋，并提出問題：通過本節課的學習，分析討論可以采取哪些措施來保護瀕危物種大熊貓？

學生經過討論，闡述麻鴨與福壽螺的種群數量變化關系（見圖3），并得出捕食者與被捕食者的種群數量之間存在相互作用關系。教師進一步引導學生列舉出保護大熊貓的措施。

設計意圖：學生通過分析麻鴨和福壽螺種群數量的變化，認識到種群數量處于動態平衡狀態。捕食者與被捕食者之間的關系為學生理解人類活動的影響提供了重要視角，從而幫助學生樹立穩態與平衡觀和可持續發展理念。歸納總結環節進一步促進學生建立知識之間的聯系，培養學生的生命觀念。最后教師組織學生探討保護大熊貓的措施，滲透瀕危動物保護教育，從而增強學生的社會責任意識。

4 教學反思

主題式情境教學的核心是選取合適的案例創設主題情境，以主題為線索貫穿課堂始終，設計逐步遞進的學習任務，在真實有趣的情境中幫助學生主動發現問題并解決問題，從而實現學生對概念的深度理解，發展其生物學學科核心素養。主題式情境教學鼓勵學生合作與交流，促進自主學習，能夠激發學生學習興趣，培養實際應用能力，提升學生的綜合性思維。此外，教師在實施這種教學方法時需要深思熟慮，確保情境設計合理，指導得當，以最大程度促進學生的全面發展。

參考文獻

［1］岑小鳳，李晶晶.4種天然產物對福壽螺肝臟和頭足酶活性的影響［J］.江西農業大學學報，2023，45（2）：413-421.