基于物質(zhì)和能量觀的“食物網(wǎng)”一課的概念教學

周 穎

(江蘇省張家港市第一中學 張家港 215600)

1 確立概念教學的思路

“食物網(wǎng)”是蘇科版《生物學》七年級上冊第6章第2節(jié)的內(nèi)容，是在學生學習了食物鏈概念的基礎(chǔ)上，進一步深入了解生態(tài)系統(tǒng)中各種生物間錯綜復(fù)雜的食物關(guān)系。重點和難點： 建立食物網(wǎng)的概念，初步理解食物鏈(網(wǎng))是生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)循環(huán)和能量流動的渠道。由于內(nèi)容抽象，學生學習有一定困難。因此，在教學設(shè)計中，教師要立足教材，聯(lián)系生活，通過圖片分析、科學探究、模型建構(gòu)等多種方式，讓學生親歷現(xiàn)象和規(guī)律的發(fā)現(xiàn)過程，在理解概念內(nèi)涵和本質(zhì)(表1)的基礎(chǔ)上，建立生物與環(huán)境密切相關(guān)的核心思想。

表1 “食物網(wǎng)”一節(jié)的重要概念

2 聯(lián)系學情，構(gòu)建背景，夯筑物質(zhì)和能量觀

物質(zhì)和能量觀是本課的核心生命觀點。在生態(tài)系統(tǒng)中，物質(zhì)合成與分解總是伴隨著能量的吸收與釋放。因此物質(zhì)和能量觀一直貫穿著初、高中的生物學教學，但對形象思維為主的初中生來說，該觀點過于抽象，無法建立長效的應(yīng)答?？v觀教材，初一的學生對物質(zhì)和能量已有接觸，在實際教學中，教師可精心安排教材中已學習過的前概念背景(表2)，埋下探究物質(zhì)和能量的主線，組織多種學習活動，充分地開展交流和討論，讓生命觀念深入人心。

此設(shè)計充分尊重學生的前概念范疇，注重前后呼應(yīng)，使學生感受到從物質(zhì)和能量角度來思考本課能夠更貼近事物的真相。

表2 物質(zhì)和能量觀的前概念學習背景和設(shè)計意圖

3 教學過程設(shè)計

3.1 諺語導(dǎo)入 教師呈現(xiàn)一則謎面： 形容在一個地方兩個強者不能相容，打一諺語。在熱烈的氣氛中，學生齊聲說出：“一山不容二虎”。隨后，教師進一步提問這是什么原因？學生甲說：“食物不夠充足?！睂W生乙回答：“能量的供應(yīng)不足?！苯處煏翰唤獯?，邀請學生學完新課。

3.2 走進食物網(wǎng)——歸納結(jié)構(gòu)特征，初探概念 教師出示教材圖1，請學生思考如何書寫食物鏈。個別學生會把太陽作為第一個環(huán)節(jié)，師生回顧食物鏈的規(guī)范書寫，再出示圖2提問： 圖中有幾條食物鏈？圖形結(jié)構(gòu)有何特點？引導(dǎo)學生建構(gòu)食物網(wǎng)的概念： 由各條食物鏈相互交叉連接而成的一個復(fù)雜的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。

圖1 食物鏈

圖2 食物網(wǎng)

3.3 研究食物網(wǎng)——尋找物質(zhì)循環(huán)和能量流動的奧秘 按照學生的認知規(guī)律，教師首先請學生閱讀故事——有趣的“貓和?！?，思考達爾文研究食物網(wǎng)的方法和角度。學生發(fā)現(xiàn)數(shù)量變化后，也領(lǐng)悟到了尋找生物間的關(guān)系是蘊含在其中的方法。教師再請學生結(jié)合一日三餐，思考： 人是否屬于食物鏈(網(wǎng))中的一員？我們從食物中獲得了什么？能量主要儲存在哪里？引導(dǎo)學生從數(shù)量、物質(zhì)、能量三個角度進行探究。為了提升探究的有效性，教師進一步組織活動。

活動一： 選一選。觀察圖1，請小組討論把三色(各有大、中、小)圖形放入表格(表3)中。

表3 食物鏈中三要素變化表

學生活動完成后，教師提供餅狀圖和柱形圖資料(圖3、圖4)，引導(dǎo)大家分析后比對答案。

圖3 一片草地中生物數(shù)量(個體)

圖4 一片海域中生物含有有機物的量/104T

活動一為探究食物網(wǎng)提供了解決問題的主思路。彩色圖形的活動設(shè)計，迎合初一學生喜愛動手、形象思維較強的認知特點?；顒又荚谧寣W生直觀地感受到各生物體內(nèi)物質(zhì)和能量的存在與差別。

活動二： 尋找物質(zhì)變化的規(guī)律。教師引導(dǎo)學生回顧生態(tài)系統(tǒng)中的學習，先組織各小組討論完成圖表填寫(圖5)并交流得出規(guī)律： 在生態(tài)系統(tǒng)中存在物質(zhì)循環(huán)。再通過觀察圖6，推理食物鏈中有毒物質(zhì)的傳遞規(guī)律： 有毒物質(zhì)沿食物鏈富集。

圖5 物質(zhì)循環(huán)圖

圖6 有毒物質(zhì)傳遞圖

活動三： 尋找能量傳遞的規(guī)律。教師引導(dǎo)學生結(jié)合教材102頁的知識，用彩色箭頭標識出主圖中能量的流動途徑。此部分在高中會詳細學習，為了降低難度，教師提供下列提示： 紅色箭頭——光能(太陽)，藍色箭頭——生物體間傳遞的化學能(捕食)，黃色箭頭——生物體釋放的熱能(體溫)，紫色箭頭——流向分解者的能量(尸體廢物)。

學生討論后完成圖7，進一步思考： 該食物鏈中能量的最終來源是哪里？能量流動的路線是怎樣的？能量進入生產(chǎn)者的途徑是什么？能否全部傳給下級？傳遞效率是多少？能否倒流？

圖7 能量流動圖

通過鋪設(shè)梯度活動巧妙地化解了本課的難點，用形象的模型建構(gòu)清晰地梳理了物質(zhì)循環(huán)和能量流動的規(guī)律，促進學生概念的逐步形成。至此，學生也能夠更好地解答“一山不容二虎”的奧秘。

活動四： 換位思考。學生修正數(shù)量、物質(zhì)、能量三圖形的正確擺放方式。隨后教師交換橫向和縱向的名稱，再次邀請學生擺出圖形。圖形變化(圖8)如下：

圖8 不同角度的數(shù)量、物質(zhì)、能量模型

設(shè)計意圖： 本活動讓學生領(lǐng)略到同樣的事物關(guān)系經(jīng)過不同的思維角度后呈現(xiàn)出不同的結(jié)果，巧妙的是最后生成的三座金字塔也是生態(tài)學上著名的數(shù)量、生物量、能量金字塔，這個發(fā)現(xiàn)不僅激發(fā)了學習的興趣，也開拓了學生的思維和眼界。

活動五： 構(gòu)建核心概念圖。為了幫助學生理解在生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)和能量的流動有何意義，教師展示水循環(huán)盆景動畫圖(圖略)，并引導(dǎo)學生達成共識： 水的循環(huán)——物質(zhì)循環(huán)；玻璃球和水車的轉(zhuǎn)動都需要水能的推動——物質(zhì)是能量的載體；該裝置離不開供電——外界要供能。由此在圖8基礎(chǔ)上進一步加入能量的思考，再聯(lián)合生態(tài)系統(tǒng)的相關(guān)概念，在黑板上構(gòu)建概念圖模型(圖9)。當站在生物圈的角度上來思考后，也就能厘清生態(tài)系統(tǒng)的能量來源和食物來源，以及真正地理解為何食物鏈(網(wǎng))是物質(zhì)和能量流動的渠道這一難點。

圖9 食物網(wǎng)概念模型

科學思維是指尊重事實和證據(jù)，崇尚嚴謹和務(wù)實的求知態(tài)度，運用科學的思維方法認識事物、解決實際問題的思維習慣和能力。概念圖模型的建立，能夠幫助學生快速厘清各概念之間的聯(lián)系，特別有利于聯(lián)系前后章節(jié)，建立大單元學習背景，在整體教育思想的指導(dǎo)下高瞻遠矚地看問題。

3.4 關(guān)注食物網(wǎng)——用物質(zhì)和能量觀來解釋現(xiàn)象，增強社會責任 作為生物圈中的一員，人類的活動對生物圈有重要影響。為了讓學生有切身體會，教師請學生閱讀教材上的4個案例，要求小組討論交流。

學生經(jīng)過交流得到啟示，破壞生態(tài)系統(tǒng)中的任一成分都會影響生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)和能量的流動，甚至導(dǎo)致失去生態(tài)平衡。值得反思的是，罪魁禍首往往是人類，從而從情感上認同人與自然和諧發(fā)展的意義，增強社會責任感，形成環(huán)保意識。

4 教學反思

4.1 概念教學要有單元廣度 在教學設(shè)計中，教師不應(yīng)僅局限于本節(jié)內(nèi)容，而應(yīng)翻開目錄，從前后章節(jié)中尋找關(guān)聯(lián)，甚至從課標中尋找落腳點，立足學生的前概念，規(guī)劃好學生學什么、怎么學，再思考教師教什么、怎么教。教師還要關(guān)注課堂中沒有解決的問題，如何結(jié)合后面的章節(jié)，激發(fā)學生的學習興趣，使學習留有余味。例如在課尾，筆者慎重地向?qū)W生介紹：“物質(zhì)和能量觀是重要生命觀念，會一直延續(xù)在生物學學習中。就像今天，我們也發(fā)現(xiàn)留有一些問題，如能量是如何釋放的？在后面一章節(jié)的學習中，我們會繼續(xù)深入學習！”

4.2 概念教學要有探究梯度 美國著名教育家杜威提出，教學不應(yīng)是直截了當?shù)刈⑷胫R，而應(yīng)誘導(dǎo)學生在活動中得到經(jīng)驗和知識。要領(lǐng)悟科學本質(zhì)，教師在教學中應(yīng)該針對學生認知特點，創(chuàng)造性地組織探究活動，讓學生進行層層遞進地觀察、實驗，收集和分析證據(jù)，使概念建構(gòu)螺旋式上升。學生的身心都參與探究，就有了更多體驗，也有了更多的態(tài)度，更會產(chǎn)生靈感和火花，這是智慧的火花，也是創(chuàng)新意識的萌芽。

4.3 概念教學要有生活溫度 課程標準指出： 要更加關(guān)注學生已有的生活經(jīng)驗，將學生從身邊的“生活世界”帶入生物學的“科學世界”，然后回歸到學生的生活世界中來。如果教師借力生活，圍繞生活經(jīng)驗和問題意識設(shè)計出合情合理的情境串聯(lián)起各個難點，不僅使學科概念與學生認知經(jīng)驗的有機結(jié)合，而且將吸引學生更好地融入課程。例如本課中，難度最大的內(nèi)容是生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)循環(huán)和能量流動的意義，筆者借助于水循環(huán)盆景裝置，通過引導(dǎo)學生觀察類比，很好地化解了抽象的概念。