基于模型教學(xué)的“生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)”教學(xué)設(shè)計(jì)

李先華

【摘? 要】隨著新課改不斷深入，對(duì)高中生物教學(xué)質(zhì)量也提出了較高的要求，規(guī)定相關(guān)教師在實(shí)際授課過程中，不僅要采用現(xiàn)代化的教學(xué)理念，而且還要對(duì)現(xiàn)有的教學(xué)方式和方法等進(jìn)行全面的優(yōu)化和創(chuàng)新，盡量按照基于模型教學(xué)的“生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)”的教學(xué)設(shè)計(jì)方案來(lái)開展教學(xué)活動(dòng)，這樣才能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使其能夠更好地理解和探究相關(guān)知識(shí)內(nèi)容，進(jìn)而有效提高課堂教學(xué)質(zhì)量。本文也會(huì)根據(jù)該教學(xué)設(shè)計(jì)的思路，對(duì)其具體教學(xué)過程的有效實(shí)施進(jìn)行著重分析，并提出一些相應(yīng)的教學(xué)建議，以供其他教師參考。

【關(guān)鍵詞】高中生物;教學(xué)設(shè)計(jì)思路;教學(xué)過程;分析探討

一、教材分析與設(shè)計(jì)思路

“生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)”是人教版高中生物學(xué)必修3第5章第2節(jié)的內(nèi)容，主要講述了生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)過程、特點(diǎn)和實(shí)踐意義。本節(jié)內(nèi)容承上啟下，既能深化學(xué)生對(duì)前面所學(xué)的種群、生態(tài)系統(tǒng)的組成成分和食物鏈（網(wǎng)）等相關(guān)知識(shí)的理解，同時(shí)也為后續(xù)學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)、信息傳遞和穩(wěn)定性等內(nèi)容奠定基礎(chǔ)。之前，學(xué)生已經(jīng)掌握了細(xì)胞、個(gè)體、種群、群落和生態(tài)系統(tǒng)等生命系統(tǒng)結(jié)構(gòu)層次，也學(xué)習(xí)了光合作用和呼吸作用等微觀的生物學(xué)知識(shí)。通過本節(jié)內(nèi)容的教學(xué)，使學(xué)生進(jìn)一步學(xué)會(huì)建構(gòu)模型、分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和運(yùn)用理論知識(shí)指導(dǎo)實(shí)踐的能力，這對(duì)于發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維，形成良好的生命觀念和增強(qiáng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感都有非常重要的意義。如何引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)生態(tài)、系統(tǒng)的能量流動(dòng)模型并對(duì)模型進(jìn)行定性和定量分析，從而使學(xué)生通過歸納總結(jié)主動(dòng)生成生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)過程和特點(diǎn)等重要概念，是本節(jié)課的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

為了突破教學(xué)重難點(diǎn)，教師要引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)模型并對(duì)模型進(jìn)行定性分析，接著創(chuàng)設(shè)問題情境，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步定量分析林德曼的賽達(dá)伯格湖的能量流動(dòng)模型，主動(dòng)生成生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)概念，并指導(dǎo)學(xué)生如何將理論知識(shí)遷移到高效生態(tài)農(nóng)業(yè)等實(shí)踐活動(dòng)中，進(jìn)一步深化學(xué)生對(duì)教學(xué)重難點(diǎn)的理解。

二、教學(xué)過程

（一）導(dǎo)入

以教材“問題探討”中《魯賓遜漂流記》中的片段導(dǎo)入新課，引導(dǎo)學(xué)生分組討論：哪種生存策略能讓漂流者維持更長(zhǎng)時(shí)間等待救援？學(xué)生分組討論后，教師可以暫不作出評(píng)論，留下疑問，為后面的學(xué)習(xí)埋下伏筆。

設(shè)計(jì)意圖：這樣的導(dǎo)入方式不僅可以成功地引入新課，還可以引發(fā)學(xué)生對(duì)解決社會(huì)問題的好奇心，激發(fā)學(xué)生對(duì)生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)學(xué)習(xí)的強(qiáng)烈欲望。

（二）構(gòu)建生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)的模型

教師引導(dǎo)學(xué)生選出三條熟悉的食物鏈：草→兔→狼、樹→蟲→鳥、草→蟲→蛙→蛇，將印有上述食物鏈各種生物、分解者、呼吸作用、光合作用、粗細(xì)不同的箭頭的硬卡片分發(fā)給學(xué)生，引導(dǎo)學(xué)生分小組合作構(gòu)建每條食物鏈能量流動(dòng)模型，教師參與指導(dǎo)討論，同時(shí)通過希沃授課助手（seewo）將每個(gè)小組的模型構(gòu)建過程展示在大屏幕上，教師組織學(xué)生討論評(píng)價(jià)每個(gè)小組構(gòu)建的模型并提出合理化建議。

接著教師設(shè)計(jì)問題串：生態(tài)系統(tǒng)的能量最終來(lái)源是什么？能量流動(dòng)的起點(diǎn)是什么？能量流動(dòng)的主要渠道是什么？能量流動(dòng)的主要形式是什么？流動(dòng)過程中發(fā)生了哪些形式的能量轉(zhuǎn)化？能量最終流向了哪里？學(xué)生分小組討論并派代表回答上述問題，在分析討論的過程中使學(xué)生進(jìn)一步體驗(yàn)知識(shí)、感悟能量流動(dòng)形式，并不斷歸納、總結(jié)、內(nèi)化知識(shí)概念。

設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生通過構(gòu)建食物鏈的能量流動(dòng)模型，深刻領(lǐng)悟、體驗(yàn)各營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量來(lái)源、去向、形式及能量在生產(chǎn)者、消費(fèi)者中流動(dòng)的區(qū)別。通過構(gòu)建能量流動(dòng)模型可以使學(xué)生由具體到抽象、由個(gè)別到一般深度感悟生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)的過程、主動(dòng)生成能量流動(dòng)的概念，從而使學(xué)生形成正確的物質(zhì)能量觀。

（三）定量分析生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)的模型

以美國(guó)生態(tài)學(xué)家林德曼的賽達(dá)伯格湖能量流動(dòng)模型為例，引導(dǎo)學(xué)生以表格的形式將模型中的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理如下：

教師接著組織學(xué)生根據(jù)已有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)，觀察分析討論表格中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)能量流動(dòng)的特點(diǎn)規(guī)律作出假設(shè)，并對(duì)假設(shè)展開討論，使學(xué)習(xí)小組之間產(chǎn)生認(rèn)知沖突，激發(fā)學(xué)生深度科學(xué)探究的強(qiáng)烈愿望。同時(shí)教師要對(duì)學(xué)生作出的假設(shè)、提出的觀點(diǎn)及時(shí)鼓勵(lì)，引導(dǎo)學(xué)生思考如何利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證假設(shè)并得出正確結(jié)論。教師鼓勵(lì)學(xué)生分組計(jì)算各營(yíng)養(yǎng)級(jí)之間的能量傳遞效率，組員之間相互檢查、指正、形成統(tǒng)一答案后，派代表展示計(jì)算結(jié)果并簡(jiǎn)要總結(jié)能量流動(dòng)規(guī)律特點(diǎn)，并與自己作出的假設(shè)進(jìn)行對(duì)比，引發(fā)學(xué)生通過比較分析，深入思考生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)規(guī)律。

設(shè)計(jì)意圖：通過收集、整理、分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，學(xué)生學(xué)會(huì)運(yùn)用數(shù)據(jù)、并從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中提出問題、作出假設(shè)，并利用數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)的方法分析比較數(shù)據(jù)，計(jì)算能量傳遞效率，用真實(shí)的數(shù)字驗(yàn)證假設(shè)、得出結(jié)論、比較結(jié)論、評(píng)價(jià)結(jié)論、修正結(jié)論。這樣，學(xué)生通過運(yùn)用假說演繹法、比較分析從實(shí)驗(yàn)結(jié)論中總結(jié)歸納一般規(guī)律，進(jìn)而發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維，并體驗(yàn)數(shù)學(xué)方法在生物學(xué)研究中的應(yīng)用。

（四）問題鏈驅(qū)動(dòng)多角度分析能量流動(dòng)模型

教師設(shè)計(jì)以下問題鏈：林德曼的賽達(dá)伯格湖能量流動(dòng)模型每一營(yíng)養(yǎng)級(jí)中的能量都流向了哪里？比例是多少？該模型除表格形式表示外，還有其他表示方法嗎？“一山不容二虎”蘊(yùn)含著什么生物學(xué)原理？同學(xué)們還可以提出什么研究問題？請(qǐng)學(xué)生分小組討論，教師參與指導(dǎo)，每小組展示自己的研究問題并展示研究成果。由教學(xué)實(shí)踐可知，有的學(xué)習(xí)小組以扇形圖等方式分析每一營(yíng)養(yǎng)級(jí)中的能量流動(dòng)去向及比例;有的學(xué)習(xí)小組根據(jù)能量流動(dòng)模型的數(shù)據(jù)構(gòu)建出生態(tài)金字塔;有的學(xué)習(xí)小組根據(jù)能量傳遞效率的規(guī)律分析出“一山不容二虎”的生態(tài)學(xué)原理，并得出食物鏈的長(zhǎng)度一般不會(huì)超過五個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí);也有學(xué)習(xí)小組提出在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)適當(dāng)增加人工生態(tài)系的物種多樣性以提高能量的利用率。根據(jù)學(xué)生的討論結(jié)果，教師可以進(jìn)一步向?qū)W生提供“?；~塘”等著名的生態(tài)系統(tǒng)案例供學(xué)習(xí)小組分析討論。最后教師再次質(zhì)疑：《魯賓遜漂流記》中哪種生存策略能讓漂流者維持更長(zhǎng)時(shí)間等待救援？學(xué)生分組討論后、回答。教師進(jìn)一步質(zhì)疑：平時(shí)生活中人類如何做才能使世界的糧食養(yǎng)活更多的人，減少貧窮和饑餓？

設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生在分析林德曼的賽達(dá)伯格湖能量流動(dòng)模型后，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)傳遞規(guī)律很感興趣，教師可以抓住學(xué)生的興趣點(diǎn)繼續(xù)追問、補(bǔ)問，升華學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解，提升問題的難度和廣度，激發(fā)學(xué)生從不同的角度分析能量流動(dòng)模型，并鼓勵(lì)學(xué)生聯(lián)系生活實(shí)際提出自己的問題加以討論。這樣，不僅使學(xué)生對(duì)能量流動(dòng)的規(guī)律有了更深的理解，也提升了學(xué)生的認(rèn)知水平和思維能力，激發(fā)學(xué)生的探究欲望和運(yùn)用生物學(xué)知識(shí)解決生產(chǎn)生活問題的責(zé)任感、使命感。

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（責(zé)任編輯? 范娛艷）