以 “任務(wù)驅(qū)動”進行“能量流動”一節(jié)(第一課時)的教學(xué)設(shè)計

華激文

(江蘇省天一中學(xué) 無錫 214101)

1 教材分析

人教版高中生物學(xué)教材《穩(wěn)態(tài)與環(huán)境》第5章第2節(jié)“能量流動”的課程內(nèi)容為“分析生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)和能量流動的基本規(guī)律及其應(yīng)用”。本節(jié)與光合作用、呼吸作用聯(lián)系，又和物質(zhì)循環(huán)、生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性等內(nèi)容相聯(lián)系，起著承上啟下的作用。其教學(xué)重點是能量流動的過程、特點以及有關(guān)的計算；教學(xué)難點是生態(tài)系統(tǒng)能量流動的過程、特點及其產(chǎn)生原因。教學(xué)內(nèi)容比較抽象，教師選擇恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)策略，利用實例引導(dǎo)學(xué)生探究、分析能量流動的基本規(guī)律，了解人類研究能量流動的實踐意義是本節(jié)教學(xué)的著眼點。經(jīng)過前面的學(xué)習(xí)，學(xué)生對于模型建構(gòu)的生物學(xué)學(xué)習(xí)方法有了一定的認識，因而本節(jié)課嘗試以“任務(wù)驅(qū)動”進行教學(xué)，在“創(chuàng)設(shè)情境、生生互動、生生合作、自主探究”四個環(huán)節(jié)引導(dǎo)學(xué)生從生活實際出發(fā)，自主進行能量流動模型建構(gòu)，定性、定量進行能流的系統(tǒng)分析。本節(jié)安排2課時，對第1課時設(shè)計如下：

2 教學(xué)目標

2.1 知識目標 了解生態(tài)系統(tǒng)能量流動的概念、分析能量流動過程和特點、認識能量金字塔的內(nèi)涵，概述研究能量流動的實踐意義。

2.2 能力目標 通過定量分析某個具體生態(tài)系統(tǒng)的能量流動過程和特點，培養(yǎng)分析、推理、遷移、歸納等思維能力，并能應(yīng)用規(guī)律解決實際問題；嘗試建立能量流動的模型，提高對數(shù)據(jù)的分析、處理能力。

2.3 情感態(tài)度與價值觀目標 樹立可持續(xù)發(fā)展的理念，領(lǐng)悟生態(tài)學(xué)的科學(xué)價值，樹立“人與自然”和諧統(tǒng)一的觀點，形成科學(xué)的自然觀。

3 教學(xué)過程

3.1 創(chuàng)設(shè)情境，激趣導(dǎo)入 用微視頻展示“2015諾貝爾獎中涉及的對青蒿素作用方式的研究”，教師介紹青蒿素主要是干擾瘧原蟲表膜與線粒體功能，阻斷營養(yǎng)攝取的最早階段，引出生物的生命活動都需要能量；然后通過某綜藝節(jié)目荒島余生片段微視頻，引導(dǎo)學(xué)生激烈討論話題：先吃雞還是先吃玉米？如何使自己活得最長？學(xué)生帶著問題與懸念，進入“生態(tài)系統(tǒng)的能量流動”的學(xué)習(xí)。

設(shè)計意圖：通過微視頻，用美麗、真實、精彩的畫面吸引學(xué)生的眼球，直奔主題，活躍課堂氣氛，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生帶著問題、懸念積極主動地進入新課的學(xué)習(xí)。

3.2 任務(wù)一：師生互動 教師組織學(xué)生回憶、分析、思考與能量轉(zhuǎn)換相關(guān)的概念圖(圖1)：A、B代表什么生理過程，C、D分別代表什么形式的能量？引出能量流動的概念：指生態(tài)系統(tǒng)中能量的輸入、傳遞、轉(zhuǎn)化和散失過程。

圖1 能量轉(zhuǎn)換概念圖

播放草原生態(tài)系統(tǒng)30秒微視頻，讓學(xué)生寫出所觀察到的草原食物鏈“草→兔→金雕”，說出它們分別屬于哪一營養(yǎng)級？是生態(tài)系統(tǒng)的什么成分？教師用軟磁鐵貼圖演示“草→兔→金雕”食物鏈，層層設(shè)問：該食物鏈中未表示的生態(tài)系統(tǒng)成分有哪些？食物鏈的起點、終點是什么？草的能量來源？太陽能通過草能夠轉(zhuǎn)化為什么形式的能量？照射到草上的太陽能，能不能被草全部固定？草體內(nèi)的能量全部傳遞給了下一營養(yǎng)級嗎？

師生共同進行能量流動分析：綠色植物通過光合作用完成能量的輸入，并儲存在合成的有機物中，又通過細胞呼吸使部分能量散失。個體生命的維持需要能量的輸入，一個種群的存在與發(fā)展同樣需要能量的推動。師生共同總結(jié)能量流經(jīng)一個種群的模式(圖2)。在以上基礎(chǔ)上，教師因勢利導(dǎo)，師生共同分析小結(jié)：能量流經(jīng)第一營養(yǎng)級示意圖(圖3)。

圖2 能量流經(jīng)一個種群的模式圖

圖3 能量流經(jīng)第一營養(yǎng)級示意圖

設(shè)計意圖：依據(jù)奧蘇伯爾的同化學(xué)習(xí)理論，學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)中能否獲得新知識，主要取決于學(xué)生個體的認知結(jié)構(gòu)中是否已具備了同化點[1]?！皫熒印钡娜齻€環(huán)節(jié)：概念圖、草原食物鏈及能量流經(jīng)第一營養(yǎng)級示意圖分析，前兩個環(huán)節(jié)是幫助學(xué)生找到存在于原有知識結(jié)構(gòu)中“同化新知識的?？奎c”，學(xué)生對于第三環(huán)節(jié)的理解就水到渠成了。

3.3 任務(wù)二：生生合作 思考、討論以下問題：輸入到兔這個種群的能量是哪一部分的能量？這些能量是否全部用于兔的生長發(fā)育？兔子的糞便中的能量屬于哪一營養(yǎng)級的能量？是否屬于兔子同化的能量？攝入量、同化量、糞便量之間是什么關(guān)系？輸入到兔子這個營養(yǎng)級的能量是否包括兔子呼吸消耗的能量？請學(xué)生完善下面的“能量流經(jīng)第二營養(yǎng)級示意圖”(圖4)。

圖4 能量流經(jīng)第二營養(yǎng)級示意圖

基于以上問題及“能量流經(jīng)第二營養(yǎng)級示意圖”分析總結(jié)：能量流動的源頭、起點、總量？渠道？能量在各個營養(yǎng)級是如何變化的？食物鏈中，能量是以什么形式流動的？又通過什么途徑以什么形式散失？類推能量流經(jīng)第三營養(yǎng)級示意圖(圖5)，嘗試構(gòu)建生態(tài)系統(tǒng)水平能量流動的模式圖。

設(shè)計意圖：學(xué)生在完成任務(wù)一的基礎(chǔ)上，完善“能量流經(jīng)第二營養(yǎng)級示意圖”，并類推“能量流經(jīng)第三營養(yǎng)級示意圖”，進而嘗試構(gòu)建生態(tài)系統(tǒng)水平能量流動的模式圖，由于“問題解決”處于學(xué)生的“最近發(fā)展區(qū)”，學(xué)生們基于以往的經(jīng)驗，依靠他們的認知能力，形成對問題的解釋，在完善、類推、模型建構(gòu)過程中產(chǎn)生合作愿望與需求，達成真正意義上的合作學(xué)習(xí)。

圖5 生態(tài)系統(tǒng)水平能量流動的模式圖

3.4 任務(wù)三：學(xué)生自主探究 讓學(xué)生閱讀教材美?林德曼“賽達伯格湖能量流動”圖解，自主進行數(shù)據(jù)分析與處理，并計算傳遞效率(出入比)。讓學(xué)生思考：流入某個營養(yǎng)級的能量，為什么不能百分之百地流向后一營養(yǎng)級？通過以上分析，你能總結(jié)出能量流動的特點嗎？為什么食物鏈一般不超過5個營養(yǎng)級？為什么“一山不容二虎”？生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動違背能量守恒定律嗎？

教師引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)并歸納“賽達伯格湖能量流動”的特點，引出能量金字塔的概念(略)，并通過與“數(shù)量、生物量金字塔”比較，強化能量金字塔的內(nèi)涵。之后用軟磁鐵拼圖演示生態(tài)系統(tǒng)中的“能量守恒”。

3.5 任務(wù)四：生生合作 引出課前討論的話題——“荒島余生”備選策略，懸念自然獲釋，迎刃而解——要維持更長的時間來等待救援，食物鏈越短，能量到人體內(nèi)的越多，存活的時間就越長！

設(shè)計意圖：任務(wù)三和四通過學(xué)生“自主分析并探究”圖解中的數(shù)據(jù)，讓學(xué)生經(jīng)歷“發(fā)現(xiàn)信息、收集分析數(shù)據(jù)、學(xué)習(xí)用表格的形式將數(shù)據(jù)進行整理、描述、計算的全過程，對“數(shù)學(xué)建?！蹦芰τ兄e極的促進作用。

4 教學(xué)反思

“任務(wù)驅(qū)動”是一種建立在建構(gòu)主義教學(xué)理論基礎(chǔ)上的教學(xué)法，它要求“任務(wù)”的目標性和教學(xué)情境的創(chuàng)建，其教與學(xué)的方式能為學(xué)生提供體驗實踐、感悟問題的情境。期間，學(xué)生在教師的幫助下，圍繞任務(wù)進行自主探索和互動協(xié)作的學(xué)習(xí)過程。本節(jié)課先創(chuàng)設(shè)情境，激趣導(dǎo)入，然后在關(guān)注認知“同化”中引導(dǎo)學(xué)生進行主動學(xué)習(xí)，自主探索。在“師生互動、生生合作、學(xué)生自主探究、生生合作”四個任務(wù)的驅(qū)動下，用實例演繹“能量流動”，把學(xué)科知識和現(xiàn)實生活中的“活”資源結(jié)合起來，構(gòu)建科學(xué)的核心概念。整節(jié)課學(xué)生有較多的時間參與到觀察、分析、討論、統(tǒng)計、計算、總結(jié)的過程中，課堂教學(xué)氛圍民主、和諧。