基于“物質(zhì)與能量觀”形成的生物教學(xué)策略研究

肖雪梅

[摘要]物質(zhì)與能量觀是貫穿整個生物學(xué)課程內(nèi)容的具有支撐作用的觀念，它的形成需要一個認(rèn)知和發(fā)展的過程。以《生態(tài)系統(tǒng)的能量流動》一課為例，探討創(chuàng)設(shè)情境、構(gòu)建模型、聯(lián)系生活、應(yīng)用觀念等能促進(jìn)學(xué)生形成物質(zhì)與能量觀的具體策略，進(jìn)而提升學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)。

[關(guān)鍵詞]物質(zhì)與能量觀;生命觀念;生態(tài)系統(tǒng);能量流動

[中圖分類號]G633.91[文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A [文章編號]1674-6058（2020）08-0088-02

生命觀念與生物學(xué)概念緊密聯(lián)系，建立生命觀念要以概念的理解為基礎(chǔ)，也需要依靠概念來表達(dá)，但是生命觀念不等同于也不局限于某一生物學(xué)概念，而是具有統(tǒng)攝性，它能起到將眾多概念整合為概念網(wǎng)絡(luò)的作用。其中，物質(zhì)與能量觀不但與生物必修3的大概念有關(guān)，而且還是貫穿整個生物學(xué)課程內(nèi)容的具有支撐作用的觀念，它滲透到細(xì)胞的新陳代謝、生命活動的調(diào)節(jié)、生態(tài)系統(tǒng)等幾乎所有生物學(xué)重要概念之中。物質(zhì)與能量觀的形成，需要一個認(rèn)知和發(fā)展的過程。對此，筆者在進(jìn)行《生態(tài)系統(tǒng)的能量流動》教學(xué)設(shè)計時，首先依據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)和教科書，確定本課涉及的生命觀念主要是物質(zhì)與能量觀;其次確定教學(xué)目標(biāo)是掌握物質(zhì)與能量觀所需涉及的重要概念，分析重要概念的內(nèi)涵和外延;最后篩選可以支撐、佐證相應(yīng)概念內(nèi)涵和外延的現(xiàn)象或事實，自上而下形成教學(xué)邏輯，即從抽象到具體進(jìn)行教學(xué)設(shè)計。下面筆者以《生態(tài)系統(tǒng)的能量流動》一課為例，探討促進(jìn)學(xué)生形成物質(zhì)與能量觀的四個教學(xué)策略。

一、創(chuàng)設(shè)情境，支撐概念

筆者以“愛好旅游的你流落到一個荒島上，身邊只有15千克的玉米和一只2千克的母雞，你用什么策略能生活得更長時間以贏得救援？”的問題創(chuàng)設(shè)情境，讓學(xué)生設(shè)身處地地思考，積極發(fā)言，各抒己見。通過討論，學(xué)生主要得出A、B兩種策略（略）。

[活動一]請兩位學(xué)生板演A、B兩種策略中涉及的食物鏈，并引導(dǎo)學(xué)生分析兩條食物鏈的不同之處：A策略中玉米的能量直接流向人，而B策略中玉米的能量一部分流向人，另一部分先流向雞再流向人。最后提出問題引發(fā)學(xué)生思考：玉米和雞的能量究竟怎樣流動才能使人獲得最多的能量？

以此情境導(dǎo)人新課并貫穿整節(jié)課的教學(xué)，使教學(xué)內(nèi)容在情境中得以完成學(xué)習(xí)。情境的創(chuàng)設(shè)能強化學(xué)生的情感體驗，幫助學(xué)生理解教材知識，促進(jìn)學(xué)生積極主動思考，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性。

二、建構(gòu)模型。形成概念

筆者充分利用學(xué)生喜歡活動體驗的天陸，設(shè)計生物模型的構(gòu)建活動，幫助學(xué)生自主建構(gòu)概念，靈活運用知識。學(xué)生在體驗中學(xué)習(xí)知識，不但可以調(diào)動學(xué)習(xí)積極性，還可以提高學(xué)習(xí)效率，在活動中形成正確的生命觀念。

[活動二]從自身實際出發(fā)，用第一人稱的方式自主構(gòu)建能量流經(jīng)第二營養(yǎng)級（玉米被吃進(jìn)人身體內(nèi)）過程的模式圖。食物進(jìn)入人體后究竟有哪些去處呢？為了激發(fā)學(xué)生的元認(rèn)知，筆者設(shè)置相關(guān)問題啟發(fā)提示。學(xué)生交流討論后認(rèn)為：玉米進(jìn)入人體后，一部分被消化吸收了，還有一部分未被消化吸收的（也就是糞便）被排出體外。這兩部分又有怎樣的去處？師生共同修正能量流動模式圖，根據(jù)模式圖中的能量輸入、轉(zhuǎn)化、傳遞和散失的情況，順理成章地形成能量流動的概念。根據(jù)構(gòu)建的模式圖，解決了一直困擾學(xué)生的問題：攝入量：同化量+糞便量。糞便很明顯是屬于第一營養(yǎng)級（玉米）的部分，最終被分解者分解。

[活動三]喜羊羊來到綠油油的草地上吃著嫩草，不幸被大灰狼抓住了。構(gòu)建食物鏈（草→羊→狼），可以換成：生產(chǎn)者→初級消費者→次級消費者。根據(jù)能量流經(jīng)第二營養(yǎng)級的過程，完善食物鏈中各營養(yǎng)級能量的來源和去處，分析自己構(gòu)建的能量流動示意圖，思考探究得出生態(tài)系統(tǒng)能量流動的特點。聯(lián)系日常生活實際，深挖生態(tài)系統(tǒng)能量流動的內(nèi)涵，拓展生態(tài)系統(tǒng)能量流動的外延。通過展示和提問，呈現(xiàn)出學(xué)生的理解誤區(qū)和能力薄弱點，教師利用生成性資源因材施教。

概念模式圖的構(gòu)建，提升了學(xué)生的合作交流和思維能力;通過構(gòu)建模型形成概念，可更高效地分析生態(tài)系統(tǒng)能量流動的來源和去路，體會生態(tài)系統(tǒng)的成分和能量流動的內(nèi)在規(guī)律和特點，深刻理解物質(zhì)與能量的關(guān)系。

三、聯(lián)系生活。拓展概念

聯(lián)系生活實際，引導(dǎo)學(xué)生在現(xiàn)實生活背景中學(xué)習(xí)生物學(xué)知識，是重要的生物學(xué)教學(xué)策略。在生物課堂中，可引入現(xiàn)實生活中的新聞事件，引發(fā)學(xué)生的強烈共鳴，讓學(xué)生體會到生命現(xiàn)象與所學(xué)知識的相關(guān)性，再講解深奧的生物學(xué)知識，促使學(xué)生在探究思考、分析解釋中學(xué)習(xí)生物學(xué)知識，形成物質(zhì)與能量觀。

[活動四]整理分析林德曼實驗的數(shù)據(jù)，用不同顏色的彩紙按一定的比例裁出大小不同的小方格，讓兩位學(xué)生在黑板上擺放粘貼，再次構(gòu)建生態(tài)系統(tǒng)的能量流動模式圖，設(shè)置問題引導(dǎo)學(xué)生思考，深化學(xué)生對相關(guān)知識的理解，進(jìn)一步解釋和驗證“能量是單向流動、逐級遞減的”，構(gòu)建出“能量金字塔”，并加以分析和闡述。

隨后，學(xué)生定量分析“情境導(dǎo)人”中人所獲得的能量（假設(shè)玉米15千克，雞2千克，將玉米的三分之一喂雞，三分之二留給自己吃，按最大傳遞效率20%計算）。根據(jù)計算結(jié)果，再次對策略A和策略B進(jìn)行比較和選擇，學(xué)生都能正確選擇策略并能闡述選擇的理由。

上述教學(xué)中，教師創(chuàng)設(shè)問題情境，引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)系生活實際，運用辯證思維更好地認(rèn)識生命，探究生活，樹立生命觀念，形成科學(xué)的物質(zhì)與能量觀。

四、應(yīng)用觀念。解決問題

知識源于生活，并服務(wù)于生活。教學(xué)時可充分利用教材中的“問題探討”“學(xué)科交叉”“科學(xué)。技術(shù)。社會”等欄目，將知識與生活聯(lián)系起來，引導(dǎo)學(xué)生尋找知識和生活的交集點和相互關(guān)系，運用物質(zhì)與能量觀，解決生產(chǎn)、生活中的實際問題。

應(yīng)用1：如何優(yōu)化飲食結(jié)構(gòu)？請設(shè)計出一份科學(xué)合理的食譜。

學(xué)生結(jié)合物質(zhì)轉(zhuǎn)換和能量流動的特點，優(yōu)化飲食結(jié)構(gòu)，闡明我們?nèi)粘?yīng)當(dāng)以谷類和植物蛋白為主，盡量少吃肉、多吃素的原因，并提倡“周一請吃素”活動。

應(yīng)用2：調(diào)查并分析你家鄉(xiāng)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動情況，詳盡地畫出該農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的食物鏈和食物網(wǎng)，寫一篇有關(guān)生態(tài)系統(tǒng)能量流動的調(diào)查分析報告，然后設(shè)計更有效的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)，并分析其可行性和實效性。

這樣的教學(xué)具有以下優(yōu)點：學(xué)以致用，確保學(xué)生第一時間看到自己的學(xué)習(xí)成果，獲得學(xué)習(xí)的反饋;學(xué)有所用，大大提高學(xué)生的學(xué)習(xí)成就感，使學(xué)生更加樂于學(xué)習(xí)，善于思考探究，且能運用物質(zhì)與能量觀解決生產(chǎn)、生活中的實際問題。

總之，生命觀念是培養(yǎng)學(xué)生生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的基礎(chǔ)，在教學(xué)中落實生命觀念，需要教師在平時的教學(xué)中運用大概念的學(xué)習(xí)，創(chuàng)設(shè)典型的學(xué)習(xí)情境，提供豐富的有代表性的事實，為學(xué)生形成概念提供支撐;引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建概念模型，形成合理的知識框架;聯(lián)系日常生活實際，拓展概念的內(nèi)涵和外延，引導(dǎo)學(xué)生用生命觀念認(rèn)識生命世界、解釋生命現(xiàn)象;引導(dǎo)學(xué)生學(xué)以致用，解決生產(chǎn)、生活中的實際問題，培養(yǎng)學(xué)生解決實際問題的能力和思維品質(zhì)。