“生態(tài)系統的能量流動”同題異構教學設計與評析

蘇近娣

隨著新課程標準的推行，其開放性、綜合性和靈活性與教師過去的教學習慣和教學經驗產生了強烈的沖突，“同題異構”作為校本教研新模式越來越受到廣大教師的關注和參與。下面就教研活動觀摩的兩節(jié)同題異構課——人教版必修三第五章第二節(jié)“生態(tài)系統的能量流動”，從課題導入、教學過程、課堂總結三個方面進行對比評析。

1 同題異構的本質

同題異構的形式是“異構”，即基于同一教學內容，基本一致的教學目標，以不同的方式組織教材，呈現不同的課堂教學過程，在同中求異、異中求同的比較過程中提升教學水平，其最終的本質是求同，即謀求共同的發(fā)展。通過執(zhí)教者在研究教材、研究學生的基礎上，根據教學目標的要求，通過充分備課，組織教學，并通過評課、交流研討，在研討中促進執(zhí)教者的自我反思，比較中拓寬了聽課者的教學思路，促進教師群體水平的提高，從而使課堂教學的高效成為“同題異構”的最終歸宿。

2 “生態(tài)系統的能量流動”的教學設計和評析

2.1 課堂導入

甲：播放電影《魯賓遜漂流記》的節(jié)目預告片中一段視頻，通過創(chuàng)設情景，同時呈現教材中的“問題探討”（人教版《必修三》第93頁），要求學生思考討論。在學生充滿興趣的爭論中，教師未作正面解答，而是留下懸念，順勢導入本節(jié)課的課題。

乙：課前播放騰格爾的《天堂》MV，為課堂的引入營造氛圍；上課鈴響，并隨即展示一張美麗的大草原的圖片，畫面上除了大片生長茂盛的青草，還有成群的牛羊。師提出問題：草原上牧民在放牧的時候，放牧過多，會導致草場退化，放牧過少，草就沒有充分地利用。如何來合理地確定放牧量呢？從而導入本節(jié)課題。

評析：一個新穎、有趣的課堂導入可以盡快集中學生注意力，能充分激發(fā)學生的興趣和探究的欲望，進而展開積極思考。兩位教師都精心設置了導入環(huán)節(jié)，通過創(chuàng)設情景來提出問題。甲通過影片的引入，首先給學生以強烈的感官刺激，吸引了學生的眼球，雖然提出的是課本上的問題，學生卻充滿了興趣，對問題的答案還產生了爭議，而教師的笑而未答促使了學生去思考和探究科學的理論依據。乙提出的問題也引起了學生的思考，但由于草原放牧量和學生的生活關聯度不大，相對于甲的課堂引入，學生并沒有表現出明顯的學習興趣。

2.2 教學過程

2.2.1 甲教師的教學過程

在導入課題后，先通過資料卡形式簡單介紹了現代生態(tài)學的奠基者、美國生態(tài)學家林德曼和他研究的賽達伯格湖。再導入科學研究的方法之一——模型建構，并將賽達伯格湖的食物鏈簡化為“生產者→初級消費者（植食性動物）→次級消費者（肉食性動物）”這一模型，并提出問題：

① 賽達伯格湖中生產者的能量從哪里來？如何獲得該能量？生產者的能量去路有哪些？

教師根據學生的討論，用磁性貼片和粉筆在黑板上構建了生產者的能量流動模型。

② 賽達伯格湖中植食性動物的能量從哪里來？如何獲得這能量？植食性動物的能量去路是什么？

根據以上討論，各學習小組根據教師提供的教具，合作建構能量流經植食性動物的模型。

同時投影提示：同化作用是生物新陳代謝中的一個重要過程，即把攝入的食物消化吸收后的營養(yǎng)重新組合，形成有機物和貯存能量的過程。因為是把食物中的物質元素存入身體里面，故謂“同化作用”。

由一個學生小組選派代表展示所建構的模型；其他小組進行評議和展示；教師引導學生進行修正。

學生通過對初級消費者的能量流動模型的構建，進行知識遷移，類推構建次級消費者的能量流動模型；最后對生產者、初級消費者和次級消費者三個營養(yǎng)級的能量流動進行歸納比較，建構了生態(tài)系統中的能量流動模型，并得出生態(tài)系統中能量流動的概念。

接著，教師仍以賽達伯格湖為背景資料，導入林德曼的賽達伯格湖的能量流動圖解，提出問題：

① 流經此生態(tài)系統的總能量為多少？第一營養(yǎng)級到第二營養(yǎng)級的能量傳遞效率是多少？第二營養(yǎng)級到第三營養(yǎng)級呢？

② 圖中箭頭方向、（橙色）箭頭粗細代表的含義分別是什么？根據以上討論歸納能量流動的特點。

通過上述兩個討論，學生分別構建能量傳遞效率的數學模型，歸納總結能量流動的特點。

最后，教師重新投影課堂開始時的問題探討，首尾呼應，解決本課開始時的問題。

2.2.2 乙教師的教學過程

導入課題后，首先，學生列舉草原生態(tài)系統中的食物鏈。教師選擇“草→羊→狼”一條食物鏈進行研究，同時給每位學生提供一份本節(jié)課的學習任務導學單。

任務一：分析草的能量來源和去向，構建能量流動模型（用文字和箭頭表示）

① 該食物鏈所需的能量最初來自哪里？

② 太陽能都能被利用嗎？

③ 草把能量固定下來以后，能量又有哪些去向呢？

能量的去向是一難點。教師在學生回答的基礎上，取出一張完整的長方形的磁力片，用來代表了草所固定的太陽能。根據學生的描述，從大的磁力片上，把學生描述的去路逐一剪下，并通過設置問題為學生的思考搭橋。

師：呼吸作用釋放的能量，一部分以熱能形式散失，另一部分轉移到ATP中用于生命活動。這里的呼吸作用的能量是指釋放的總能量還是呼吸作用以熱能形式散失的能量？

師：除了呼吸作用以熱能形式散失的能量，剩下的這些能量有何作用？流向分解者體內的能量應來自哪里？

生：剩下的能量應在草體內，表示用于草生長、發(fā)育繁殖等生命活動。其中一部分以枯葉等形式流向分解者體內；還有一部分會流入羊體內。

教師再從表示“用于生長、發(fā)育繁殖的能量”上剪下兩塊，分別寫上“以枯葉形式被分解者分解”和“流入羊體內的能量”。

師：“草流入羊體內的能量”就是“羊所攝入的草中的能量”嗎？

學生討論后，修正：羊所攝入草中的能量-羊的糞便中的能量=羊所同化的能量，而羊的糞便中的能量最終也是被分解者所分解。

師生在黑板上用粉筆和磁力片共同構建了草中的能量流動模型（用文字和箭頭表示）

任務二：分析羊群能量的來源和去向，構建能量流動模型。

學生獨立完成任務單上的模型建構，并由一位學生上講臺投影所完成的任務單，并作解釋，其他學生評議。

任務三：根據每個營養(yǎng)級能量的輸入和輸出，構建生態(tài)系統的能量流動簡化模型。

學生自主構建模型，并由一學生上黑板完成。

任務四：分析賽達伯格湖的能量流動圖解。

（1） 整理圖中的數據，計算流出占流入的百分比，填入表1。

（2） 構建計算能量傳遞效率的數學模型

。

（3） 總結能量流動的特點是

。

根據能量流動的一般規(guī)律，用紙片和剪刀模擬能量的逐級遞減：正方形紙片表示生產者固定的總能量，紙片的大小代表一定的能量值，依次剪出表示第二到第五營養(yǎng)級的能量的紙片（能量傳遞效率按20%來模擬）。

學生根據活動結果展示，構建能量金字塔模型。教師引導學生并提出問題：為什么生態(tài)系統的食物鏈一般不超過4或5個營養(yǎng)級？

最后，首尾呼應，解決問題。教師再次投影課堂開始的草原圖片，解決課堂開始提出的問題：“根據生態(tài)系統中能量流動規(guī)律，你覺得如何合理確定載牧量呢？”

評析：在《普通高中生物課程標準（實驗）》明確提出：領悟建立模型等科學方法及其在科學研究中的應用，培養(yǎng)學生的建模思想和建模能力。建模能力被認為是將來學生從事科學研究的必備能力。在中學生物學的教學中，教師應努力將模型方法應用于課堂教學中，以提高學生的科學素養(yǎng)和科學探究能力。兩位教師都成功地運用了模型建構的方法，在建構模型時放手讓學生自己去操作，從而提高學生的能力。

建構模型時，生態(tài)系統中各營養(yǎng)級能量流動的去向是本節(jié)課的難點，教師沒有直接告訴學生其模型，而是想方設法讓學生通過體驗和感悟來一一呈現，在模型的建構中充分發(fā)揮學生的主體作用。乙教師把整節(jié)課的教學內容巧妙地設計成4個學習任務，邏輯性強，模型的建構由具體到一般、由表及里，特別是難點的突破，通過設置成由淺入深、環(huán)環(huán)相扣的問題串，引發(fā)學生的思維碰撞，使學生在沖突中不斷探究，在探究的過程中不斷完善、形成概念并最終掌握規(guī)律，符合學生的認知特點。這種設計充分體現了建構主義理論指導下的“知識問題化、問題情境化”的教學理念。和甲教師相比，由于有問題串逐層深入的鋪路搭橋，學生在獨立和與合作的探索過程中，模型的建構更為順暢，也更能體會到成功的喜悅。

2.3 課堂總結

甲教師：課堂結束時通過“楊大神講能量流動”環(huán)節(jié)來完成本節(jié)課的課堂小結。最終提出生態(tài)系統中能量流動的意義。

乙教師：簡單進行了課堂小結，然后提出問題“研究生態(tài)系統中的能量流動有何意義？”引導學生思考能量流動在生產實踐中的意義。

評析：巧妙、創(chuàng)新的課堂總結不僅能幫助學生鞏固所學知識，而且可以維持學習興趣，活躍思維，開拓思路，達到“課結束，趣猶存”的良好效果。甲教師對本節(jié)課的適時總結，特別是在一節(jié)課的緊張學習之后， “楊大神的講述”又給學生以耳目一新的感覺，把課堂推向高潮，再次激起學生思維的火花。學生對楊大神總結內容的評述，既及時鞏固了本節(jié)課所學內容，提高了學習效率，又起到了檢測反饋的效果。

3 聽評課感悟

3.1 讓學生在問題解決中建構概念

美國著名教育學家杜威主張：“教學是基于行動，不應該直截了當地注入知識，而應引導兒童在活動中獲得經驗從而習得知識。”對于一個新概念而言，教師不宜直接將概念強加給學生，而是應結合新知識內容精心安排，創(chuàng)設一個良好的學習情境，引導學生通過比較、分析、概括、歸納等思維方法，把事物最一般的本質屬性抽象出來，再科學給予定義，建構概念。兩節(jié)課中，關于生態(tài)系統中的能量流動這一概念的形成，教師先通過精心組織學生活動，對生態(tài)系統中各營養(yǎng)級能量的來源和去路進行了分析，自行建構模型，再通過組間的交流、質疑、評價和修正，最終建構了“生態(tài)系統中能量流動模型”，實現了課堂教學模式的轉型——從灌輸式教學向建構式教學的轉變。

3.2 讓學生在活動中豐富認知體驗

美國教育家蘇娜丹戴克說：“告訴我，我會忘記，做給我看，我會記住，讓我參加，我就會完全理解?！弊鳛閷W習主體的學生通過活動的親身體驗，則會收到事半功倍的效果。在兩節(jié)課中，教師都精心設計了學生的活動：活動形式有小組的合作學習活動，也有獨立完成的“任務單”上的任務活動；活動材料可以是老師精心準備的磁力片、磁性小黑板，也可以是普通的剪刀和白紙。在活動的體驗中，學生是學習的主人，在活動中思維、在活動中感悟、在活動中發(fā)展。

3.3 讓教師在活動中收獲成長

教師傾注了各自的智慧在教材的重新解讀中，“異構”和“再構”的理念拓寬了他們多年形成的教學視野，也開闊了聽課者的視角，加深了同行間的學習與交流。同題異構在資源共享的同時，也關注人與人之間思想的融合，“求同存異”通過與同伴進行知識交流與互補，彌補個人知識結構缺陷。來自不同地區(qū)的不同教師們進行了共同的研討，他們集思廣益，挖掘教材的教學設計深度，探討教學的藝術，交流彼此的經驗，在活動中共同成長。

參考文獻：

[1] 李能國.課型范式與實施策略——中學生物學[M].南京：江蘇教育出版社：2012：10.

[2] 朱俊.同題異構——實現高效課堂的新途徑[J].中學生物學，2011，（7）：18-19.