青山綠水缸世界
——關(guān)于探究生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)

湖北省利川市第一中學(xué)(445400) 黃亞捷

生態(tài)系統(tǒng)相關(guān)的教學(xué)很復(fù)雜,知識(shí)點(diǎn)不僅多,聯(lián)系也特別緊密,學(xué)生理解起來(lái)難度較大。而相關(guān)的實(shí)驗(yàn)教學(xué),不僅僅是要研究涉及到的知識(shí)點(diǎn),更要把這些概念融合到實(shí)驗(yàn)操作當(dāng)中,這就給我們的日常教學(xué)帶來(lái)了更大的困惑。人教版高中生物教材中關(guān)于生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的探究?jī)?nèi)容,也僅僅就是制作了一個(gè)比較大的密閉生態(tài)缸,然后要求學(xué)生對(duì)生態(tài)缸內(nèi)的生物和環(huán)境進(jìn)行觀察和記錄。作為山區(qū)學(xué)校的普通生物教師,筆者提出疑惑：那么大的生態(tài)缸往哪兒放? 僅僅是按照教材的提示來(lái)制作的生態(tài)缸,學(xué)生愿意去觀察和記錄嗎?所以,如何才能吸引學(xué)生積極參與實(shí)驗(yàn),如何才能將實(shí)驗(yàn)教學(xué)的價(jià)值最大化,這才是本節(jié)課教學(xué)的關(guān)鍵之處。

1 實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)理念

筆者依據(jù)《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》(2017版)設(shè)計(jì)本實(shí)驗(yàn),圍繞高中生物學(xué)科核心素養(yǎng)——“生命觀念”“科學(xué)思維”“科學(xué)探究”以及 “社會(huì)責(zé)任”展開(kāi)實(shí)驗(yàn)教學(xué),重點(diǎn)突出選考模塊 “生物與環(huán)境”的課程內(nèi)容和學(xué)業(yè)要求。結(jié)合教材選修模塊“職業(yè)規(guī)劃前瞻”展望美好未來(lái),開(kāi)展研究性學(xué)習(xí),培養(yǎng)學(xué)生具有永不滿(mǎn)足、追求卓越的態(tài)度,培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。讓學(xué)生在實(shí)踐中探索,在探索中成長(zhǎng)。習(xí)總書(shū)記多次強(qiáng)調(diào)“綠水青山就是金山銀山”,要大力發(fā)展生態(tài)文明建設(shè),體現(xiàn)學(xué)以致用的教學(xué)理念。

2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)策略

學(xué)生在此之前,已經(jīng)學(xué)習(xí)了人體內(nèi)環(huán)境與穩(wěn)態(tài),生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)以及物質(zhì)、能量的運(yùn)行規(guī)律,信息的傳遞等內(nèi)容。對(duì)生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性有一定的認(rèn)知,但是缺乏實(shí)踐活動(dòng),不能深入理解。

通過(guò)本實(shí)驗(yàn),將抽象的教學(xué)內(nèi)容具體化,讓學(xué)生展開(kāi)研究性學(xué)習(xí)：以學(xué)生從學(xué)習(xí)生活和社會(huì)生活中獲得的各種課題為基本的學(xué)習(xí)載體;以在提出問(wèn)題和解決問(wèn)題的全過(guò)程中學(xué)習(xí)到的科學(xué)研究方法、獲得的豐富且多方面的體驗(yàn)以及科學(xué)文化知識(shí)為基本內(nèi)容;以在教師指導(dǎo)下,學(xué)生自主采用研究性學(xué)習(xí)方式開(kāi)展研究為基本的教學(xué)形式的課程。

即通過(guò)對(duì)資料的收集和整理,分組匯報(bào)與討論,最終確定探究課題,設(shè)計(jì)并制作生態(tài)缸,研究其穩(wěn)定性。

3 實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)

3.1 樹(shù)立生命觀念

能夠運(yùn)用這些觀念認(rèn)識(shí)生命現(xiàn)象,探索生命規(guī)律。知道生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),掌握各種成分之間的關(guān)聯(lián)。

3.2 形成理性思維習(xí)慣

能夠運(yùn)用已有的知識(shí)、證據(jù)和邏輯對(duì)生物學(xué)議題進(jìn)行思考或展開(kāi)論證。對(duì)于如何維持生態(tài)缸環(huán)境的穩(wěn)態(tài)進(jìn)行初步的演繹和推理。

3.3 掌握科學(xué)探究的方法

從實(shí)踐中解決現(xiàn)實(shí)生活中的生物學(xué)問(wèn)題。學(xué)生合作探究,針對(duì)觀察過(guò)程中提出的問(wèn)題設(shè)計(jì)具體方案、進(jìn)行對(duì)照實(shí)驗(yàn)。

3.4 具有開(kāi)展生物學(xué)實(shí)踐活動(dòng)的意愿和社會(huì)責(zé)任感

理論聯(lián)系實(shí)際,通過(guò)觀察分析,明白地球是我們?nèi)祟?lèi)唯一的家園,認(rèn)同 “綠水青山就是金山銀山”。

3.5 強(qiáng)調(diào)知識(shí)的聯(lián)系和運(yùn)用

充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和積極性,滿(mǎn)足學(xué)生多樣化發(fā)展的需要,為進(jìn)一步的學(xué)習(xí)和職業(yè)規(guī)劃奠定基礎(chǔ)。

4 實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容和過(guò)程

4.1 實(shí)驗(yàn)原理

利用生態(tài)學(xué)原理,設(shè)計(jì)、制作生態(tài)缸,并探究其穩(wěn)定性。要注意維持生態(tài)缸穩(wěn)態(tài)的條件。

4.2 研究性學(xué)習(xí)具體環(huán)節(jié)

第1階段：查找資料。學(xué)生分組收集整理資料,通過(guò)圖書(shū)館與網(wǎng)絡(luò)資料庫(kù)收集生態(tài)缸相關(guān)信息。

第2階段：小組成員對(duì)收集的信息進(jìn)行初步整理,設(shè)計(jì)生態(tài)缸。所有小組相互匯報(bào)情況,確定各自研究子課題。

第3階段：收集各種材料,制作生態(tài)缸。

第4階段：課后觀察和記錄。

第5階段：補(bǔ)充和交流。

5 學(xué)生活動(dòng)注意事項(xiàng)

(1)搜集信息的時(shí)候要全面、準(zhǔn)確、多方求證。

(2)在設(shè)計(jì)構(gòu)建生態(tài)缸的時(shí)候要注意各種材料的搭配,發(fā)泡膠、PVC 板、椰土等人工材料,枯樹(shù)木、石頭、砂礫等天然材料,要設(shè)計(jì)合理搭配使用。

(3)搭建完畢后,可以放置2 天再加入消耗者。

(4)生態(tài)缸應(yīng)該密封起來(lái),以便于其內(nèi)部進(jìn)行物質(zhì)循環(huán)。但由于之前密閉生態(tài)缸很不穩(wěn)定,所以本次實(shí)驗(yàn)改為了開(kāi)放式生態(tài)缸。要注意各種環(huán)境條件適宜。

(5)生態(tài)缸應(yīng)該放置在光線良好,陽(yáng)光無(wú)法直射,且通風(fēng)良好的位置。

(6)利用午餐或晚餐時(shí)間,每天定時(shí)觀察并記錄生態(tài)缸的狀況。

(7)對(duì)觀察過(guò)程中遇到的問(wèn)題,要及時(shí)提出,與同學(xué)、教師交流討論。對(duì)于某些細(xì)節(jié)問(wèn)題,應(yīng)該設(shè)置對(duì)照實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究。

(8)充分發(fā)揮想象,合作探究,積極實(shí)踐。

6 實(shí)驗(yàn)效果評(píng)價(jià)

6.1 實(shí)驗(yàn)改進(jìn)要點(diǎn)

(1)實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念新穎,不僅突出知識(shí)點(diǎn),而且重視與實(shí)際 (職業(yè)規(guī)劃前瞻——園藝學(xué)、景觀生態(tài)學(xué))的結(jié)合。

(2)積極引導(dǎo)學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng),充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性。哪怕學(xué)生設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)有誤,也要在此基礎(chǔ)上,引導(dǎo)學(xué)生自己去發(fā)現(xiàn)并解決問(wèn)題。

(3)將教材的實(shí)驗(yàn)變?yōu)檠芯啃汀㈤_(kāi)放性的實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)用品推陳出新,提升學(xué)生動(dòng)手參與制作、研究的興趣。

(4)在構(gòu)建生態(tài)缸和后續(xù)的觀察過(guò)程中,可設(shè)計(jì)參與式、討論式、探究式、啟發(fā)式等多種教學(xué)環(huán)節(jié)。

(5)讓學(xué)生明白自己的社會(huì)責(zé)任,同時(shí)也對(duì)未來(lái)充滿(mǎn)希望。

6.2 還可以進(jìn)一步完善、改進(jìn)之處

(1)在探究過(guò)程中,變量無(wú)法嚴(yán)格控制。比如：石材大小和體積不同,動(dòng)植物生長(zhǎng)狀況不一定完全相同等。

(2)應(yīng)該使用更專(zhuān)業(yè)的設(shè)備,對(duì)缸內(nèi)的氧氣含量、二氧化碳含量、pH 環(huán)境等做出檢測(cè),定量分析相關(guān)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

7 成果展示

學(xué)習(xí)研究性學(xué)習(xí)成果展示見(jiàn)圖1～3。

圖1 水陸生態(tài)缸

圖2 梯田

圖3 生命之樹(shù)