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潘 勇 北京市和平街第一中学(100012) [摘 要]高中阶段的生物学课程是以提高学生核心素养为宗旨的学科课程。要在高中生物教学中落实生物学核心素养的培养，教师应跳出“教教材”和“以知识为本”的思想，创造性地使用教材，带领学生进行模型构建，组织学生探讨研究方法，从而发展学生的理性思维，促进学生科学探究素养的提升。 [关键词]核心素养;高中生物;生态系统;能量流动 2016年9月，教育部基础教育课程教材专家工作委员会普通高中课程标准修订组出台了《普通高中生物学课程标准(征求意见稿)》，其中明确提出：“高中阶段的生物学课程是以提高学生核心素养为宗旨的学科课程，是树立社会主义核心价值观、实现‘立德树人’根本任务的重要载体。”课程标准中还指出：“着眼于学生适应未来社会发展和个人生活需要，从生命观念、理性思维、科学探究和社会责任等方面发展学生的学科核心素养，充分发挥生物学课程的学科特点和育人价值，是本课程的设计宗旨和基本要求。”生物学核心素养是学生在生物学课程学习过程中逐渐发展起来的。那么，如何在高中生物日常教学中落实好生物学核心素养的培养呢？基于此，我通过“生态系统的能量流动”一课的教学设计与实施，获得了一些感悟，在此与各位同行交流。 一、教学过程1.导入新课并进行个体水平的能量流动分析 首先，带领学生回顾生产者、消费者和分解者获得能量的方式，使学生清晰认识到生物获得的能量是有机物中的化学能。 其次，课件展示相关漫画，提出“孤岛生存”策略选择的问题，引导学生根据自己的知识和经验做出判断，之后指定学生发表意见。 最后，通过问题讨论使学生明确“维持更长时间”的实质是“获得更多的能量”，引导学生从人所获取的能量多少的角度进行分析，从而获得问题的正确答案。在这一过程中，教师应带领学生分析策略1中的能量流动情况，引导学生发现“呼吸量”和“粪便量”。然后，让学生用同样的方法独立分析策略2中的能量流动情况。待多数学生完成分析后，教师应让部分学生展示、说明自己的分析结果，并组织其他学生进行补充和质疑。另外，引导学生发现“未食入量”。[说明：为了减轻学生因重复书写产生的负担，加快分析速度，要求学生逐步用特定字母(如R、F、NE等，代表相应的量] 在此教学环节中，教师应强调理性分析的重要性，让学生知道理性分析有助于做出正确的选择，进而有效解决问题。 2.建立生态系统能量流动的一般模型 首先，引导学生分析一条食物链上的能量流动，指导学生按照之前的方法分析“草→兔→狐”这条食物链上的能量流动情况，让部分学生展示、说明自己的分析结果，并组织其他学生进行补充，引导学生发现从种群层次看还有“遗体残骸量”不会沿食物链传递。 其次，引导学生建立生态系统能量流动的模型。提问学生：“若将‘草→兔→狐’替换成‘草→鼠→蛇’等其他食物链，之前的分析是否依然成立？”之后，引导学生将“草→兔→狐”替换为“生产者→初级消费者→次级消费者……”，再加上“分解者”，即可形成生态系统的能量流动模型。 再次，引导学生概括出能量流动的特点，说明生态系统的能量流动包括能量的输入、传递、转化和散失；引导学生说出能量源头、传递途径和散失途径，得出“能量在流动过程中逐级递减，单向流动，不可逆转，也不能循环”的结论。 最后，带领学生构建能量流动的一般模型(简化模型)。 3.探讨如何进行能量流动的定量研究 第一，引导学生形成基本思路。 过渡：通过前面的分析，我们已经看出能量在营养级之间流动的基本特点是单向流动、逐级递减。那么，究竟有多大比例的能量可以流入下一营养级呢？ 面对全班，引导学生思考：要定量分析草原生态系统的能量流动情况，第一步要做什么？要了解各营养级之间的能量传递效率，关键要获得哪些数据？ 第二，组织学生小组研讨如何测算生产者固定的能量。 第三，指定学生介绍研讨成果，组织其他学生进行补充和质疑。教师根据学生的回答情况，引导学生形成基本思路，带领学生将其整理好并入学案中。之后，通过对话向学生介绍如何测算消费者固定的能量。 第四，提供林德曼研究数据表，追问学生应该用哪些数据进行传递效率的计算，然后告诉学生计算结果，提出10%～20%的传递效率。最后，对照赛达伯格湖的能量流动图解，概括通过定量研究获得的基本结论。 第五，揭示林德曼研究的重大意义：提出了以流经生态系统各成分的能量作为研究营养级之间关系的衡量指标，发现了具有普遍意义的规律，为后续的生态学研究奠定了基础。 二、评价反思本节课主要具有以下特点： 1.创造性地使用教材，引导学生理性思维 我们所使用的人教版教材中，有一个“孤岛生存”的问题讨论。在我所查阅到的教学设计中，这个问题讨论都是作为引发兴趣的材料，用于课的导入。而在本教学设计中，我将它转化为一个个体水平能量流动分析的材料，据此引导学生真正从获得能量多少的角度分析不同取食策略所造成的不同结果。学生对此非常感兴趣，在展示交流的过程中，表现出了很高的关注度。在本环节中，学生从最初凭感觉做出各自的判断，或者是无法做出判断，到后来通过抓住“哪种策略能够获得更多的能量”这一本质问题进行理性分析，得到统一的认识，不难体会到理性思维的重要性。更重要的是，我在引导学生进行个体水平能量流动分析的过程中，已经悄然帮助学生确定了分析能量流动的基本思路，为之后学生独立进行食物链上的能量流动分析和生态系统能量流动分析奠定了坚实的基础。 2.带领学生进行模型构建，发展学生理性思维 在本节课中，我用“迁移法”引导学生进行了生态系统能量流动模型的构建，使学生在“个体水平”“食物链水平”“生态系统水平”这几个不同的层次上认识了能量流动的过程和特点，在理解上会比单纯进行模型分析更加深刻和全面。而且，这种方式比用“问题串”引导学生分析教材中提供的两个营养级之间的能量流动模型，进而理解生态系统能量流动模型更具开放性，更加有利于发展学生的理性思维。因为，在构建模型的过程中，学生是按照之前的思路，再结合一些新的条件进行创造性思考的，而不是被“问题串”牵着走。学生在思考的过程中，会自己产生疑问，这是教师非常希望看到的。比如，在构建食物链上的能量流动模型的过程中，就有学生提出自己的疑惑：“太阳光能是否直接流入兔和狐呢？”对于学生提出的这一问题，我没有立即回答，因为我知道这是一个引发其他学生思考、争论的极好的教学资源。因此，我首先问了另外两位学生的看法，然后又征求了刚才提问者的意见，最后才和全班学生一起统一了认识。这一互动过程成为本节课的一个亮点。 学生自己产生疑问与教师提出问题让学生回答，是有本质区别的。对学生而言，生疑是主动思考的结果，答疑则是相对被动的。对此，教师要努力创造让学生主动思考的条件，交给学生任务，提示方法，然后放手让学生自己去分析、思考，并展示成果。在分析时，学生会有很多机会生成自己的疑问；在展示中，这些疑问会展现在其他同学面前，成为生生互动和师生互动的宝贵素材，进而有助于形成热烈的交流、研讨氛围。 3.组织学生探讨研究方法，促进学生科学探究素养的提升 在能量流动的定量分析部分，我首先带领学生初步设想能量流动定量研究的一些思路；其次向学生介绍能量流动定量研究的基本方法，最后向学生介绍林德曼的研究。让学生设想能量流动定量研究的思路，实质是引导学生参与一种局部性的科学探究，即进行研究方案的设计。介绍能量流动定量研究的基本方法，主要是为了让学生认识到科学研究不能仅限于方案的设计，还要有具体的操作方法，这些方法都是在实践的过程中产生、积累下来的，对于研究成果的获得有重要的促进作用。对于林德曼的研究，不是直接带领学生分析教材中提供的数据，而是将重点放在介绍这些数据是如何获得的以及林德曼研究的贡献上，突出了勤奋努力、勇于创新等情感态度的教育。当让学生尝试确定能量流动定量研究的思路、学习能量流动定量研究基本方法时，学生已经体会到其中的不易；在了解林德曼研究之后，这种感觉则变得更加明显。课后，有学生说：“了解了林德曼的研究之后，才知道看似不起眼的几个数据，背后有这么多付出！”学生的这番话反映出本节课这部分教学对学生情感态度的发展起到了积极的作用。 另外，林德曼从流经各营养级的能量角度进行分析，发现了生态系统能量流动的基本规律。了解这一发现过程及其意义，认识这一基本规律，对于学生形成稳态与平衡观、物质与能量观等都具有非常积极的意义，这是本节课在培养学生生命观念方面所具有的价值。再者，学生对能量流动规律的认识，可以为其选择正确的饮食策略提供理论依据，这是本节课在培养学生社会责任方面所具有的价值。 4.顺应学生实际需求，形成别具一格的板书设计 在本课的板书设计中，能量流动过程模型采取用字母来表示相关内容的方式。之所以这样，是因为这个模型是在学生对个体之间和食物链上的能量流动进行分析的基础上形成的。而在分析过程中，因为一些内容要多次重复书写，因而拖慢了分析的速度，有很多学生都不愿意写了。为了解决这一问题，我引入了用特定的字母表示呼吸量、未食入量、粪便量等，并将这种简化表示的方法沿用到最终的模型中。我认为，这一设计也契合了“以人为本”的指导思想，因为学生非常喜欢简化的记录方式。因此，教师应该尽量创造条件，让学生用自己喜欢的方式学习。 总之，要在高中生物日常教学中落实生物学核心素养的培养，有两点是特别关键的。一是必须跳出“教教材”和“以知识为本”的思想，切实使高中生物教学过程成为促进学生全面发展的过程，教学内容和方式的选择都要以是否有利于学生的全面发展为根本依据。二是要将课程标准中的各种客观要求与学生的兴趣爱好等主观需求紧密结合，使生物教学不是机械地“塑造”人，而是在尊重人的前提下培养人。 [ 参 考 文 献 ] [1] 教育部基础教育课程教材专家工作委员会，普通高中课程标准修订组.普通高中生物学课程标准(征求意见稿)[S].北京：人民教育出版社，2016. [2] 尚玉昌.普通生态学[M].北京：北京大学出版社，2010. [3] WilliamV.Sobczack,古滨河.林德曼的营养动力论及其在当前生态学研究中的意义[J].生态科学，2007，26(1). (责任编辑 黄春香) [中图分类号] G633.91 [文献标识码] A |
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