“月宮一號(hào)”在“生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能”復(fù)習(xí)課中的教學(xué)應(yīng)用

黃瓊瑤?。ǜ＝ㄊ∪菔袞|海中學(xué)　福建泉州　362300）

在新課改理念指導(dǎo)下，將與教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的科學(xué)技術(shù)或社會(huì)生活現(xiàn)象引入初中生物學(xué)課堂，對(duì)貫徹發(fā)展學(xué)生生物科學(xué)素養(yǎng)的課程理念，拓寬學(xué)生視野，激發(fā)學(xué)生探索精神，培養(yǎng)學(xué)生解決問(wèn)題能力和發(fā)散思維能力具有推動(dòng)作用。

1　教學(xué)內(nèi)容與學(xué)情分析

“生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能”一節(jié)內(nèi)容主要涉及《義務(wù)教育生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》中“生物與環(huán)境”這個(gè)一級(jí)主題，與生物圈中的綠色植物、生物多樣性等主題都有聯(lián)系，其中“營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)”“物質(zhì)循環(huán)”和“能量流動(dòng)”等概念較為抽象，學(xué)生理解和準(zhǔn)確把握有一定難度。從本節(jié)教學(xué)內(nèi)容的地位分析，生態(tài)系統(tǒng)的內(nèi)容與保持生態(tài)平衡，防止環(huán)境污染等全球重大問(wèn)題密切相關(guān)，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)境保護(hù)意識(shí)具有教育意義。

學(xué)生在以往的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)上，對(duì)本節(jié)內(nèi)容已經(jīng)建立較為籠統(tǒng)的知識(shí)框架，對(duì)重要概念也有初步了解，但對(duì)許多重要內(nèi)容只停留在對(duì)字面的理解，不能很好地將知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際社會(huì)生活中，對(duì)生物和環(huán)境的統(tǒng)一性的認(rèn)識(shí)還不夠深刻。“月宮一號(hào)”作為我國(guó)最新的生態(tài)工程技術(shù)，能夠激發(fā)8年級(jí)學(xué)生的強(qiáng)烈探索欲，以“月宮一號(hào)”為問(wèn)題情境，設(shè)置問(wèn)題串貫穿于教學(xué)中，對(duì)于加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解，完善知識(shí)框架具有一定的教學(xué)效果。

2　教學(xué)目標(biāo)的表述

1）知識(shí)目標(biāo)：說(shuō)明生態(tài)系統(tǒng)的組成成分及各成分間的關(guān)系；概述食物鏈和食物網(wǎng)；實(shí)例分析物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)的概念、過(guò)程、特點(diǎn)。

2）能力目標(biāo)：通過(guò)實(shí)例分析，提高獲取信息和處理信息的能力。

3）情感態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo)：認(rèn)同生物和環(huán)境的統(tǒng)一性，理解生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的整體性；提高環(huán)境保護(hù)意識(shí)；認(rèn)同生態(tài)學(xué)研究的價(jià)值。

3　教學(xué)過(guò)程的組織

3.1創(chuàng)設(shè)情境，導(dǎo)入新課最近熱播的科幻電影《火星救援》在學(xué)生之間引起了很大的反響，該影片展現(xiàn)了作為植物學(xué)家的主人公在火星上利用自制肥料種植土豆等待救援的故事。近期我國(guó)科學(xué)家完成對(duì)“月宮一號(hào)”歷時(shí)105 d的成功實(shí)驗(yàn)恰恰是該電影的真實(shí)寫照。以科幻電影為激發(fā)點(diǎn)，引出“月宮一號(hào)”，激起學(xué)生強(qiáng)烈的求知欲。

3.2生態(tài)系統(tǒng)的組成和結(jié)構(gòu)教師首先呈現(xiàn)“月宮一號(hào)”與本節(jié)教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的教學(xué)信息，說(shuō)明它是基于生態(tài)系統(tǒng)原理在月球上構(gòu)建由植物、動(dòng)物、微生物組成的人工閉合生態(tài)系統(tǒng)?？茖W(xué)家在“月宮一號(hào)”栽培了5種糧食作物、15種蔬菜和1種水果，飼養(yǎng)了動(dòng)物（黃粉蟲），還有一些微生物以降解廢物。植物不僅能夠給宇航員提供食物，還可以通過(guò)光合作用產(chǎn)生氧氣、通過(guò)蒸騰作用獲得純凈的飲用水。植物中人不能食用的部分，例如作物的秸稈、蔬菜的根和老葉、敗葉，可用于飼養(yǎng)動(dòng)物。最后，剩下的植物不可食部分、人的排泄廢物和生活垃圾均進(jìn)入微生物降解環(huán)節(jié)。微生物可以分解被固定的碳，變成二氧化碳進(jìn)入空氣中重新被植物利用進(jìn)行光合作用（實(shí)驗(yàn)采用的是人工光源，使用紅燈和白燈組合的LED燈）；從尿液中回收水和氮素，以及經(jīng)過(guò)生物凈化后的衛(wèi)生廢水，用于灌溉培養(yǎng)植物。植物吸收了這些廢物產(chǎn)生的二氧化碳和水，又可以不斷生長(zhǎng)出新的植物。這樣，就形成了“月宮一號(hào)”里物質(zhì)的閉合循環(huán)。

教師結(jié)合教學(xué)內(nèi)容設(shè)置問(wèn)題引導(dǎo)學(xué)生探討學(xué)習(xí)內(nèi)容，由淺入深，逐步深入。學(xué)生首先思考以下幾個(gè)問(wèn)題：1）“月宮一號(hào)”具有什么樣的結(jié)構(gòu)，它是一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)嗎？2）“月宮一號(hào)”中植物、動(dòng)物、微生物、LED燈等分別扮演什么角色，你能說(shuō)說(shuō)它們分別有什么作用和聯(lián)系？3）盡可能多地寫出“月宮一號(hào)”中存在的食物鏈，繪制這些食物鏈所形成的食物網(wǎng)。學(xué)生結(jié)合已有知識(shí)進(jìn)行小組討論，分析比較并發(fā)現(xiàn)“月宮一號(hào)”作為一個(gè)人工生態(tài)系統(tǒng)與自然生態(tài)系統(tǒng)的區(qū)別，加深對(duì)生態(tài)系統(tǒng)概念上的理解。同時(shí)，通過(guò)材料分析，學(xué)生能夠說(shuō)出生態(tài)組成成分和相互之間的密切聯(lián)系。鑒于這些日常生活中對(duì)學(xué)生貌似不起眼的生物在“月宮一號(hào)”中的重要性，讓學(xué)生進(jìn)一步理解生態(tài)系統(tǒng)各組成成分的重要性。教師再對(duì)學(xué)生寫出的食物鏈和食物網(wǎng)進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，指出學(xué)生在理解生態(tài)系統(tǒng)營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)上的誤區(qū)。

3.3生態(tài)系統(tǒng)的功能教師進(jìn)一步圍繞“月宮一號(hào)”廢物利用的過(guò)程對(duì)學(xué)生提出問(wèn)題，并讓學(xué)生說(shuō)說(shuō)人們生活的生物圈是否也有類似的過(guò)程。由對(duì)“月宮一號(hào)”的碳循環(huán)和水循環(huán)的深入探討，引申到生物圈中存在的物質(zhì)循環(huán)，完善學(xué)生對(duì)物質(zhì)循環(huán)過(guò)程、特點(diǎn)、意義的認(rèn)識(shí)。

在復(fù)習(xí)能量流動(dòng)時(shí)，讓學(xué)生討論“月宮一號(hào)”中各種生物分別以什么形式、從哪里直接獲得能量？所有生物能量的最終來(lái)源是什么？在學(xué)生討論的過(guò)程中，教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步比較不同種生物數(shù)量和所含能量的多少，歸納能量流動(dòng)的途徑、特點(diǎn)，再類比學(xué)生熟悉的自然生態(tài)系統(tǒng)，進(jìn)一步強(qiáng)化知識(shí)。

3.4情感升華讓學(xué)生說(shuō)說(shuō)“月宮一號(hào)”實(shí)驗(yàn)的成功具有什么意義？交流分析學(xué)習(xí)體會(huì)。學(xué)生通過(guò)交流認(rèn)識(shí)到生態(tài)學(xué)研究的重要性，提高了環(huán)境保護(hù)意識(shí)。

4　總結(jié)

本節(jié)課嘗試將我國(guó)領(lǐng)先于國(guó)際的生物工程技術(shù)引入初中生物學(xué)課堂，在激發(fā)學(xué)生民族自豪感的同時(shí)也培養(yǎng)了學(xué)生對(duì)科學(xué)技術(shù)的興趣。“月宮一號(hào)”作為以生態(tài)學(xué)原理為基礎(chǔ)的工程，將其貫穿于“生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能”一節(jié)復(fù)習(xí)課的教學(xué)中，對(duì)達(dá)成本節(jié)教學(xué)目標(biāo)，尤其是情感態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo)方面有新的突破。

［1］劉萌.創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，提高課堂實(shí)效:“生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性”一課的教學(xué)設(shè)計(jì)與體會(huì).課程教育研究，2014（5）：154.

［2］我國(guó)“月宮一號(hào)”首次成功完成105 d多人密閉實(shí)驗(yàn).中國(guó)科技網(wǎng)http://www.wokeji.com/shouye/gn/201405/t20140521_733475.shtml

［3］曹仁明，王衛(wèi)紅.“生態(tài)系統(tǒng)”的教學(xué)組織.生物學(xué)通報(bào)，2010，45（10）:16.