一“境”到底的智慧課堂
——“種群的數(shù)量特征”（第1課時(shí)）教學(xué)設(shè)計(jì)

王寶晨

（廣東省中山市中山紀(jì)念中學(xué) 廣東中山 528454）

1 教材分析及設(shè)計(jì)思路

本節(jié)內(nèi)容選自人教版高中生物學(xué)教材《選擇性必修2·生物與環(huán)境》第一章第一節(jié)的第一課時(shí)，《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)《課程標(biāo)準(zhǔn)》）中對(duì)該部分內(nèi)容的要求是“列舉種群具有種群密度、出生率和死亡率、遷入率和遷出率、年齡結(jié)構(gòu)、性別比例等特征”。

學(xué)生在初中階段已經(jīng)接觸過(guò)生態(tài)學(xué)內(nèi)容，但多為現(xiàn)象描述，本模塊則更加注重探討群落、生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的關(guān)系及系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的內(nèi)在規(guī)律。種群是從個(gè)體向群體過(guò)渡的關(guān)鍵概念，學(xué)生在《必修1·分子與細(xì)胞》和《必修2·遺傳與進(jìn)化》中已經(jīng)接觸過(guò)該概念。因此，本節(jié)的關(guān)鍵在于數(shù)量特征之間的聯(lián)系。

種群的數(shù)量特征之間并非簡(jiǎn)單的并列關(guān)系，而是有內(nèi)在的邏輯聯(lián)系。為了體現(xiàn)這一聯(lián)系，本節(jié)課采用“情境教學(xué)”策略，以瀕危動(dòng)物長(zhǎng)江江豚為情境，通過(guò)真實(shí)的數(shù)據(jù)引導(dǎo)學(xué)生分析江豚瀕危的現(xiàn)狀、原因和對(duì)策，使學(xué)生在解決實(shí)際問(wèn)題的過(guò)程中逐步構(gòu)建種群數(shù)量特征概念模型。

2 教學(xué)目標(biāo)

①列舉種群的數(shù)量特征，構(gòu)建概念模型說(shuō)明“出生率和死亡率”“遷入率和遷出率”“年齡結(jié)構(gòu)和性別比例”等種群的數(shù)量特征與種群密度的關(guān)系，鍛煉科學(xué)思維。

②認(rèn)同十年禁漁政策的合理性和必要性，關(guān)注瀕危物種的保護(hù)，提升社會(huì)責(zé)任素養(yǎng)。

3 教學(xué)過(guò)程

3.1 情境導(dǎo)入，激發(fā)動(dòng)力

教師展示10元人民幣背面“長(zhǎng)江瞿塘峽”景色，并說(shuō)明長(zhǎng)江曾是世界上生物多樣性最豐富的河流之一，展示長(zhǎng)江中幾種特有的生物——白鱘、鰣魚(yú)、白鰭豚、江豚的彩色照片，接著將照片變?yōu)楹诎咨⒂眉t色的“滅絕”文字加以強(qiáng)調(diào)，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注到江豚的現(xiàn)狀。教師首先對(duì)江豚進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹，并結(jié)合圖片和文字說(shuō)明江豚數(shù)量瀕危的現(xiàn)狀，激發(fā)學(xué)生保護(hù)江豚的欲望。教師說(shuō)明任何物種都不可能以單一個(gè)體生存和繁衍，保護(hù)江豚要從種群入手，借此引出種群概念，導(dǎo)入新課。

設(shè)計(jì)意圖：長(zhǎng)江是中華民族的母親河，教師以長(zhǎng)江生物多樣性的劇變?yōu)槔?，更容易喚起學(xué)生心底最深沉的情感。可愛(ài)的白鰭豚從歡快的彩色一下變成黑白色，給學(xué)生造成強(qiáng)烈的視覺(jué)沖擊，激起學(xué)生內(nèi)心對(duì)瀕危江豚保護(hù)的欲望，對(duì)十年禁漁計(jì)劃產(chǎn)生認(rèn)同感，同時(shí)產(chǎn)生學(xué)習(xí)的動(dòng)力。

3.2 問(wèn)題驅(qū)動(dòng)，突破重點(diǎn)

教師說(shuō)明種群研究的中心問(wèn)題是種群的數(shù)量特征及變化規(guī)律，研究江豚種群數(shù)量時(shí)首先研究種群密度。教師給出江豚相關(guān)的數(shù)據(jù)，學(xué)生根據(jù)概念計(jì)算江豚的種群數(shù)量。教師設(shè)問(wèn)：哪些因素會(huì)導(dǎo)致江豚種群密度發(fā)生變化？學(xué)生容易想到個(gè)體出生或者死亡，教師可據(jù)此引出“出生率”和“死亡率”的概念。關(guān)于出生率和死亡率的計(jì)算，教師提問(wèn)：某種群原有個(gè)體100個(gè)，當(dāng)年新出生10個(gè)，死亡5個(gè)，該種群該年的出生率和死亡率分別是多少？學(xué)生可能對(duì)分母的數(shù)值存在分歧，教師應(yīng)強(qiáng)調(diào)分母為初始種群數(shù)量。教師呈現(xiàn)江豚的死亡率數(shù)據(jù)曲線圖（圖1），并展示江豚因污染和酷漁濫捕致死的照片，繼續(xù)設(shè)問(wèn)：如果你是江豚，當(dāng)一個(gè)地方的環(huán)境越來(lái)越差，你會(huì)怎么辦？學(xué)生想到遷徙，教師自然引出“遷入率”和“遷出率”的概念。

圖1 江豚死亡率曲線

教師通過(guò)展示江湖通道淤塞的圖片說(shuō)明，由于江豚遷徙受到影響，科學(xué)家展開(kāi)了江豚遷地保護(hù)。教師繼續(xù)提問(wèn)：易地（遷地）保護(hù)難以大規(guī)模開(kāi)展，應(yīng)優(yōu)先選擇怎樣的個(gè)體才能加快種群繁衍速度？學(xué)生可以想到：年輕的江豚繁殖力強(qiáng)，年老的江豚容易死亡，因此年齡結(jié)構(gòu)對(duì)種群密度也有影響。教師對(duì)3種年齡結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單介紹后提問(wèn)：劃分各年齡期的標(biāo)準(zhǔn)是什么？學(xué)生分析出繁殖能力是劃分不同年齡結(jié)構(gòu)的依據(jù)。教師利用希沃白板的課堂活動(dòng)功能，對(duì)不同年齡結(jié)構(gòu)類(lèi)型種群數(shù)量變化的趨勢(shì)和原因進(jìn)行討論分析，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)年齡結(jié)構(gòu)與出生率和死亡率的關(guān)系，使得學(xué)生學(xué)習(xí)后可以從3個(gè)年齡期的相對(duì)多少來(lái)區(qū)分3種年齡結(jié)構(gòu)。教師提出教材中的思考題：年齡結(jié)構(gòu)為穩(wěn)定型的種群，種群數(shù)量在近期一定能保持穩(wěn)定嗎？學(xué)生可以想到氣候、食物等因素也會(huì)對(duì)種群數(shù)量的影響，年齡結(jié)構(gòu)對(duì)種群數(shù)量的影響不是決定性的。

接著，教師依次給出江豚在1992年（表1）和2009年（圖2）的年齡結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，學(xué)生分析得出江豚在1992年的年齡結(jié)構(gòu)為增長(zhǎng)型。2009年的數(shù)據(jù)中由于老年群體較少，幼年和成年群體相近，學(xué)生可能會(huì)在穩(wěn)定型和增長(zhǎng)型之間猶豫。教師應(yīng)及時(shí)對(duì)學(xué)生的疑問(wèn)進(jìn)行反饋，拋出問(wèn)題：2009年江豚的年齡結(jié)構(gòu)接近穩(wěn)定型，但是種群數(shù)量仍在下降，你認(rèn)為圖中數(shù)據(jù)哪里存在異常？據(jù)此，引導(dǎo)學(xué)生再次觀察數(shù)據(jù)。學(xué)生可以發(fā)現(xiàn)江豚的雄性個(gè)體數(shù)明顯多于雌性個(gè)體數(shù)，教師據(jù)此自然過(guò)渡到性別比例的教學(xué)內(nèi)容。教師給出江豚1998年和2009年的性別比例數(shù)據(jù)并提問(wèn)：研究人員認(rèn)為江豚性別比例的偏移（正常應(yīng)為1∶1）是導(dǎo)致其種群數(shù)量下降的原因之一。為什么？學(xué)生經(jīng)思考后可發(fā)現(xiàn)：雌性偏少導(dǎo)致出生率下降。如果學(xué)生對(duì)雌性大量減少的原因感到疑惑，教師可結(jié)合雌性江豚的護(hù)幼行為略加解釋。

圖2 江豚性比（2009年）

表1 江豚性比（1992年）

設(shè)計(jì)意圖：江豚的可愛(ài)形象易于引起學(xué)生的憐愛(ài)，教師以“江豚保護(hù)”為情境緊扣教學(xué)目標(biāo)，能夠激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情。教師從江豚數(shù)量調(diào)查開(kāi)始，圍繞江豚種群數(shù)量特征設(shè)計(jì)一系列環(huán)環(huán)相扣的問(wèn)題串，自然而然地將各個(gè)數(shù)量特征銜接在一起，如通過(guò)問(wèn)題“哪些因素會(huì)導(dǎo)致江豚種群密度發(fā)生變化”引出出生率和死亡率，通過(guò)“如果你是江豚，當(dāng)一個(gè)地方食物不足以維持生存時(shí)，你會(huì)做什么”引出遷入率和遷出率概念。江豚的死亡率曲線圖、年齡結(jié)構(gòu)圖、性別比例數(shù)據(jù)等均取材于真實(shí)的研究論文，力求為學(xué)生創(chuàng)造真實(shí)的情境，給學(xué)生帶來(lái)沉浸式學(xué)習(xí)的體驗(yàn)。教師應(yīng)用探究性的問(wèn)題，讓學(xué)生不知不覺(jué)中將所學(xué)知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合，讓知識(shí)不再是虛無(wú)縹緲的、高高在上的東西，而是實(shí)實(shí)在在的、接地氣的東西。本環(huán)節(jié)的情境創(chuàng)設(shè)可用表2概括。

表2 數(shù)量特征學(xué)習(xí)過(guò)程中的情境創(chuàng)設(shè)

3.3 總結(jié)歸納，構(gòu)建模型

各數(shù)量特征之間不是簡(jiǎn)單的并列關(guān)系，而是有著內(nèi)在的邏輯聯(lián)系和層次之分。教師提問(wèn)：哪些數(shù)量特征對(duì)種群密度的影響是直接的，哪些是間接的？引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建種群數(shù)量特征概念模型（圖3）。

圖3 種群數(shù)量特征概念模型

之后，教師通過(guò)希沃白板的課堂活動(dòng)功能對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)成果進(jìn)行檢測(cè)。在題目訓(xùn)練后，教師再把學(xué)生的注意力重新拉回江豚，利用視頻讓學(xué)生知道江豚的生活環(huán)境已經(jīng)得到改善，自然引出十年禁漁計(jì)劃，并要求學(xué)生應(yīng)用本節(jié)的知識(shí)對(duì)禁漁計(jì)劃如何影響江豚種群數(shù)量進(jìn)行分析，引導(dǎo)學(xué)生思考實(shí)行十年禁漁可能會(huì)遇到的實(shí)際困難（如社會(huì)、經(jīng)濟(jì)等方面），并提出可能的解決思路。教師使用希沃白板的拍照上傳功能展示學(xué)生的答案并進(jìn)行點(diǎn)評(píng)。最后，教師從構(gòu)建人類(lèi)命運(yùn)共同體的角度向?qū)W生說(shuō)明，在當(dāng)今世界高度全球化的今天，只有構(gòu)建人類(lèi)命運(yùn)共同體才能長(zhǎng)久發(fā)展；要構(gòu)建人類(lèi)命運(yùn)共同體，首先要保護(hù)環(huán)境，特別是保護(hù)綠水青山，保衛(wèi)長(zhǎng)江。

設(shè)計(jì)意圖：教師通過(guò)構(gòu)建概念模型，引導(dǎo)學(xué)生利用模型中的因果關(guān)系分析實(shí)際問(wèn)題，鍛煉學(xué)生的科學(xué)思維；讓學(xué)生提出禁漁過(guò)程中可能遇到的問(wèn)題和對(duì)策，在密切聯(lián)系實(shí)際的同時(shí)提升學(xué)生社會(huì)責(zé)任感。

4 教學(xué)反思

《課程標(biāo)準(zhǔn)》要求課程內(nèi)容情境化，讓學(xué)生在解決真實(shí)情境的問(wèn)題中逐漸發(fā)展生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。教師在教學(xué)中應(yīng)該盡量為學(xué)生創(chuàng)造真實(shí)的情境。長(zhǎng)江江豚本身是一種非?？蓯?ài)的動(dòng)物，相關(guān)圖片和視頻非常容易引起學(xué)生的喜愛(ài)。在了解其瀕?，F(xiàn)狀后，學(xué)生的同情心被激發(fā)，利于產(chǎn)生學(xué)習(xí)動(dòng)力。關(guān)于長(zhǎng)江江豚的報(bào)道非常多，學(xué)生在生活中有機(jī)會(huì)接觸到，也有很多照片、視頻可供教師選擇。另外，關(guān)于長(zhǎng)江江豚的研究非常多，通過(guò)查閱文獻(xiàn)可以獲得大量詳實(shí)的資料，教師在課堂中呈現(xiàn)真實(shí)的資料，讓學(xué)生在分析解決真實(shí)問(wèn)題的過(guò)程中發(fā)展生物學(xué)核心素養(yǎng)。例如，在分析江豚2009年年齡結(jié)構(gòu)時(shí)，從圖中的數(shù)據(jù)來(lái)看，該年齡結(jié)構(gòu)并不完全符合任何一種類(lèi)型，學(xué)生在分析時(shí)必須從根本上把握三種年齡結(jié)構(gòu)的本質(zhì)區(qū)別。本題并沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)答案，最重要的是鍛煉學(xué)生的思辨能力從而發(fā)展核心素養(yǎng)。

情境的連續(xù)性是情境教學(xué)中應(yīng)特別注意的問(wèn)題之一。這一方面體現(xiàn)學(xué)習(xí)內(nèi)容的內(nèi)在邏輯和遞進(jìn)關(guān)系，另一方面增加學(xué)生學(xué)習(xí)的連貫性和思維上的遞進(jìn)性，有利于深度學(xué)習(xí)。教材用東北豹來(lái)創(chuàng)設(shè)情境，較為新穎，容易激發(fā)學(xué)生的興趣，但是其相關(guān)研究數(shù)據(jù)較少，難以用來(lái)支撐整節(jié)課，會(huì)導(dǎo)致在學(xué)習(xí)不同數(shù)量特征時(shí)可能需要切換不同的情境，從而造成情境的碎片化。本課例選用長(zhǎng)江江豚創(chuàng)設(shè)“大情境”，貫穿整節(jié)課的教學(xué)，一“境”到底，在發(fā)現(xiàn)問(wèn)題（江豚瀕危）—分析問(wèn)題（原因分析）—解決問(wèn)題（如何應(yīng)對(duì)）的過(guò)程中，自然地從種群密度過(guò)渡到出生率和死亡率，從遷入率和遷出率過(guò)渡到年齡結(jié)構(gòu)和性別比例，從而有機(jī)地把所有數(shù)量特征整合在一起，自然形成邏輯關(guān)系。整堂課下來(lái)，學(xué)生如同觀看了一部懸疑電影，有效鍛煉了思維。

本課例在實(shí)施過(guò)程中，為了保持情境的連續(xù)性，進(jìn)行了內(nèi)容的取舍。樣方法和標(biāo)記重捕法的理論學(xué)習(xí)會(huì)占用較多時(shí)間，故在設(shè)計(jì)課程時(shí)將其推后至第二課時(shí)。但是，這樣的處理造成了本課時(shí)的知識(shí)容量偏少、思維深度偏淺。另外，我國(guó)人口老齡化和性別比例失衡問(wèn)題由于與情境聯(lián)系不大，也未涉及，但這些問(wèn)題有著重要的現(xiàn)實(shí)意義，有助于提升學(xué)生的法治觀念和社會(huì)責(zé)任意識(shí)，后續(xù)都應(yīng)在第2課時(shí)中加以補(bǔ)充。