潘 勇

北京市和平街第一中學(100012)

[摘 要]高中階段的生物學課程是以提高學生核心素養(yǎng)為宗旨的學科課程。要在高中生物教學中落實生物學核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，教師應跳出“教教材”和“以知識為本”的思想，創(chuàng)造性地使用教材，帶領學生進行模型構建，組織學生探討研究方法，從而發(fā)展學生的理性思維，促進學生科學探究素養(yǎng)的提升。

[關鍵詞]核心素養(yǎng);高中生物;生態(tài)系統(tǒng);能量流動

2016年9月，教育部基礎教育課程教材專家工作委員會普通高中課程標準修訂組出臺了《普通高中生物學課程標準(征求意見稿)》，其中明確提出：“高中階段的生物學課程是以提高學生核心素養(yǎng)為宗旨的學科課程，是樹立社會主義核心價值觀、實現(xiàn)‘立德樹人’根本任務的重要載體。”課程標準中還指出：“著眼于學生適應未來社會發(fā)展和個人生活需要，從生命觀念、理性思維、科學探究和社會責任等方面發(fā)展學生的學科核心素養(yǎng)，充分發(fā)揮生物學課程的學科特點和育人價值，是本課程的設計宗旨和基本要求?！鄙飳W核心素養(yǎng)是學生在生物學課程學習過程中逐漸發(fā)展起來的。那么，如何在高中生物日常教學中落實好生物學核心素養(yǎng)的培養(yǎng)呢？基于此，我通過“生態(tài)系統(tǒng)的能量流動”一課的教學設計與實施，獲得了一些感悟，在此與各位同行交流。

一、教學過程

1.導入新課并進行個體水平的能量流動分析

首先，帶領學生回顧生產(chǎn)者、消費者和分解者獲得能量的方式，使學生清晰認識到生物獲得的能量是有機物中的化學能。

其次，課件展示相關漫畫，提出“孤島生存”策略選擇的問題，引導學生根據(jù)自己的知識和經(jīng)驗做出判斷，之后指定學生發(fā)表意見。

最后，通過問題討論使學生明確“維持更長時間”的實質(zhì)是“獲得更多的能量”，引導學生從人所獲取的能量多少的角度進行分析，從而獲得問題的正確答案。在這一過程中，教師應帶領學生分析策略1中的能量流動情況，引導學生發(fā)現(xiàn)“呼吸量”和“糞便量”。然后，讓學生用同樣的方法獨立分析策略2中的能量流動情況。待多數(shù)學生完成分析后，教師應讓部分學生展示、說明自己的分析結果，并組織其他學生進行補充和質(zhì)疑。另外，引導學生發(fā)現(xiàn)“未食入量”。[說明：為了減輕學生因重復書寫產(chǎn)生的負擔，加快分析速度，要求學生逐步用特定字母(如R、F、NE等，代表相應的量]

在此教學環(huán)節(jié)中，教師應強調(diào)理性分析的重要性，讓學生知道理性分析有助于做出正確的選擇，進而有效解決問題。

2.建立生態(tài)系統(tǒng)能量流動的一般模型

首先，引導學生分析一條食物鏈上的能量流動，指導學生按照之前的方法分析“草→兔→狐”這條食物鏈上的能量流動情況，讓部分學生展示、說明自己的分析結果，并組織其他學生進行補充，引導學生發(fā)現(xiàn)從種群層次看還有“遺體殘骸量”不會沿食物鏈傳遞。

其次，引導學生建立生態(tài)系統(tǒng)能量流動的模型。提問學生：“若將‘草→兔→狐’替換成‘草→鼠→蛇’等其他食物鏈，之前的分析是否依然成立？”之后，引導學生將“草→兔→狐”替換為“生產(chǎn)者→初級消費者→次級消費者……”，再加上“分解者”，即可形成生態(tài)系統(tǒng)的能量流動模型。

再次，引導學生概括出能量流動的特點，說明生態(tài)系統(tǒng)的能量流動包括能量的輸入、傳遞、轉化和散失；引導學生說出能量源頭、傳遞途徑和散失途徑，得出“能量在流動過程中逐級遞減，單向流動，不可逆轉，也不能循環(huán)”的結論。

最后，帶領學生構建能量流動的一般模型(簡化模型)。

3.探討如何進行能量流動的定量研究

第一，引導學生形成基本思路。

過渡：通過前面的分析，我們已經(jīng)看出能量在營養(yǎng)級之間流動的基本特點是單向流動、逐級遞減。那么，究竟有多大比例的能量可以流入下一營養(yǎng)級呢？

面對全班，引導學生思考：要定量分析草原生態(tài)系統(tǒng)的能量流動情況，第一步要做什么？要了解各營養(yǎng)級之間的能量傳遞效率，關鍵要獲得哪些數(shù)據(jù)？

第二，組織學生小組研討如何測算生產(chǎn)者固定的能量。

第三，指定學生介紹研討成果，組織其他學生進行補充和質(zhì)疑。教師根據(jù)學生的回答情況，引導學生形成基本思路，帶領學生將其整理好并入學案中。之后，通過對話向學生介紹如何測算消費者固定的能量。

第四，提供林德曼研究數(shù)據(jù)表，追問學生應該用哪些數(shù)據(jù)進行傳遞效率的計算，然后告訴學生計算結果，提出10%～20%的傳遞效率。最后，對照賽達伯格湖的能量流動圖解，概括通過定量研究獲得的基本結論。

第五，揭示林德曼研究的重大意義：提出了以流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)各成分的能量作為研究營養(yǎng)級之間關系的衡量指標，發(fā)現(xiàn)了具有普遍意義的規(guī)律，為后續(xù)的生態(tài)學研究奠定了基礎。

二、評價反思

本節(jié)課主要具有以下特點：

1.創(chuàng)造性地使用教材，引導學生理性思維

我們所使用的人教版教材中，有一個“孤島生存”的問題討論。在我所查閱到的教學設計中，這個問題討論都是作為引發(fā)興趣的材料，用于課的導入。而在本教學設計中，我將它轉化為一個個體水平能量流動分析的材料，據(jù)此引導學生真正從獲得能量多少的角度分析不同取食策略所造成的不同結果。學生對此非常感興趣，在展示交流的過程中，表現(xiàn)出了很高的關注度。在本環(huán)節(jié)中，學生從最初憑感覺做出各自的判斷，或者是無法做出判斷，到后來通過抓住“哪種策略能夠獲得更多的能量”這一本質(zhì)問題進行理性分析，得到統(tǒng)一的認識，不難體會到理性思維的重要性。更重要的是，我在引導學生進行個體水平能量流動分析的過程中，已經(jīng)悄然幫助學生確定了分析能量流動的基本思路，為之后學生獨立進行食物鏈上的能量流動分析和生態(tài)系統(tǒng)能量流動分析奠定了堅實的基礎。

2.帶領學生進行模型構建，發(fā)展學生理性思維

在本節(jié)課中，我用“遷移法”引導學生進行了生態(tài)系統(tǒng)能量流動模型的構建，使學生在“個體水平”“食物鏈水平”“生態(tài)系統(tǒng)水平”這幾個不同的層次上認識了能量流動的過程和特點，在理解上會比單純進行模型分析更加深刻和全面。而且，這種方式比用“問題串”引導學生分析教材中提供的兩個營養(yǎng)級之間的能量流動模型，進而理解生態(tài)系統(tǒng)能量流動模型更具開放性，更加有利于發(fā)展學生的理性思維。因為，在構建模型的過程中，學生是按照之前的思路，再結合一些新的條件進行創(chuàng)造性思考的，而不是被“問題串”牽著走。學生在思考的過程中，會自己產(chǎn)生疑問，這是教師非常希望看到的。比如，在構建食物鏈上的能量流動模型的過程中，就有學生提出自己的疑惑：“太陽光能是否直接流入兔和狐呢？”對于學生提出的這一問題，我沒有立即回答，因為我知道這是一個引發(fā)其他學生思考、爭論的極好的教學資源。因此，我首先問了另外兩位學生的看法，然后又征求了剛才提問者的意見，最后才和全班學生一起統(tǒng)一了認識。這一互動過程成為本節(jié)課的一個亮點。

學生自己產(chǎn)生疑問與教師提出問題讓學生回答，是有本質(zhì)區(qū)別的。對學生而言，生疑是主動思考的結果，答疑則是相對被動的。對此，教師要努力創(chuàng)造讓學生主動思考的條件，交給學生任務，提示方法，然后放手讓學生自己去分析、思考，并展示成果。在分析時，學生會有很多機會生成自己的疑問；在展示中，這些疑問會展現(xiàn)在其他同學面前，成為生生互動和師生互動的寶貴素材，進而有助于形成熱烈的交流、研討氛圍。

3.組織學生探討研究方法，促進學生科學探究素養(yǎng)的提升

在能量流動的定量分析部分，我首先帶領學生初步設想能量流動定量研究的一些思路；其次向學生介紹能量流動定量研究的基本方法，最后向學生介紹林德曼的研究。讓學生設想能量流動定量研究的思路，實質(zhì)是引導學生參與一種局部性的科學探究，即進行研究方案的設計。介紹能量流動定量研究的基本方法，主要是為了讓學生認識到科學研究不能僅限于方案的設計，還要有具體的操作方法，這些方法都是在實踐的過程中產(chǎn)生、積累下來的，對于研究成果的獲得有重要的促進作用。對于林德曼的研究，不是直接帶領學生分析教材中提供的數(shù)據(jù)，而是將重點放在介紹這些數(shù)據(jù)是如何獲得的以及林德曼研究的貢獻上，突出了勤奮努力、勇于創(chuàng)新等情感態(tài)度的教育。當讓學生嘗試確定能量流動定量研究的思路、學習能量流動定量研究基本方法時，學生已經(jīng)體會到其中的不易；在了解林德曼研究之后，這種感覺則變得更加明顯。課后，有學生說：“了解了林德曼的研究之后，才知道看似不起眼的幾個數(shù)據(jù)，背后有這么多付出！”學生的這番話反映出本節(jié)課這部分教學對學生情感態(tài)度的發(fā)展起到了積極的作用。

另外，林德曼從流經(jīng)各營養(yǎng)級的能量角度進行分析，發(fā)現(xiàn)了生態(tài)系統(tǒng)能量流動的基本規(guī)律。了解這一發(fā)現(xiàn)過程及其意義，認識這一基本規(guī)律，對于學生形成穩(wěn)態(tài)與平衡觀、物質(zhì)與能量觀等都具有非常積極的意義，這是本節(jié)課在培養(yǎng)學生生命觀念方面所具有的價值。再者，學生對能量流動規(guī)律的認識，可以為其選擇正確的飲食策略提供理論依據(jù)，這是本節(jié)課在培養(yǎng)學生社會責任方面所具有的價值。

4.順應學生實際需求，形成別具一格的板書設計

在本課的板書設計中，能量流動過程模型采取用字母來表示相關內(nèi)容的方式。之所以這樣，是因為這個模型是在學生對個體之間和食物鏈上的能量流動進行分析的基礎上形成的。而在分析過程中，因為一些內(nèi)容要多次重復書寫，因而拖慢了分析的速度，有很多學生都不愿意寫了。為了解決這一問題，我引入了用特定的字母表示呼吸量、未食入量、糞便量等，并將這種簡化表示的方法沿用到最終的模型中。我認為，這一設計也契合了“以人為本”的指導思想，因為學生非常喜歡簡化的記錄方式。因此，教師應該盡量創(chuàng)造條件，讓學生用自己喜歡的方式學習。

總之，要在高中生物日常教學中落實生物學核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，有兩點是特別關鍵的。一是必須跳出“教教材”和“以知識為本”的思想，切實使高中生物教學過程成為促進學生全面發(fā)展的過程，教學內(nèi)容和方式的選擇都要以是否有利于學生的全面發(fā)展為根本依據(jù)。二是要將課程標準中的各種客觀要求與學生的興趣愛好等主觀需求緊密結合，使生物教學不是機械地“塑造”人，而是在尊重人的前提下培養(yǎng)人。

[ 參 考 文 獻 ]

[1] 教育部基礎教育課程教材專家工作委員會，普通高中課程標準修訂組.普通高中生物學課程標準(征求意見稿)[S].北京：人民教育出版社，2016.

[2] 尚玉昌.普通生態(tài)學[M].北京：北京大學出版社，2010.

[3] WilliamV.Sobczack,古濱河.林德曼的營養(yǎng)動力論及其在當前生態(tài)學研究中的意義[J].生態(tài)科學，2007，26(1).

(責任編輯 黃春香)

[中圖分類號] G633.91

[文獻標識碼] A