圍繞生物學核心概念的教學設(shè)計

　　現(xiàn)代學習科學研究成果表明，有效的教學設(shè)計是基于學生個體經(jīng)驗的、是高度重視核心概念的、是關(guān)注學生元認知的。如何將現(xiàn)代學習科學的研究成果運用于高中生物教學中，把學生的學習從記憶、練習、再現(xiàn)扭轉(zhuǎn)到對知識的深刻理解、靈活運用、探究發(fā)現(xiàn)、注重能力的路徑之上，是目前生物教學研究的熱點和難點。圍繞核心概念組織教學是實現(xiàn)有效教學的主要策略，是教學設(shè)計的重要原則。本文以人教版高中生物學必修3中“群落的結(jié)構(gòu)”一節(jié)為例，全面細致地展示了圍繞核心概念組織教學的實踐探索。
　　一、核心概念的確定和解讀
　　核心概念能夠體現(xiàn)學科的本質(zhì)，代表了一種重大的觀念，具有超越課堂的持久價值。現(xiàn)代學習科學研究表明，圍繞核心概念組織教學，可以使學生的學習更加深入、更加貫通、更有關(guān)聯(lián)性，可以讓學生像專家一樣去看待和思考學科知識，在頭腦中形成塔型知識結(jié)構(gòu)，更加便于提取和遷移，有利于實現(xiàn)理解科學的課程目標。準確定位本節(jié)課的核心概念成為影響有效教學的重要環(huán)節(jié)。
　　基于核心概念的主要特征，從科學主題、學科觀念和教學內(nèi)容結(jié)構(gòu)三個方面綜合分析，把本節(jié)的核心概念定為“群落是一個生命系統(tǒng)”。從科學主題出發(fā)，“系統(tǒng)”是當代科學的重要觀點，從系統(tǒng)角度開展本節(jié)教學，有利于學生獲得系統(tǒng)思維的經(jīng)驗，領(lǐng)悟系統(tǒng)分析的方法，實現(xiàn)課程更高層次的目標；從學科的重要觀念出發(fā)，“生命系統(tǒng)”是生物學科的重要觀點，具有超越特定內(nèi)容的遷移價值，能夠成為分析不同層次的生命系統(tǒng)的通用模式；從教學內(nèi)容結(jié)構(gòu)出發(fā)，群落生命系統(tǒng)可以有效地把本節(jié)相關(guān)知識組織起來，從生命系統(tǒng)這個新的視角深入學科的本質(zhì)。
　　二、設(shè)計思路
　　本教學設(shè)計遵循以下幾個原則：一是重視用好教材；二是關(guān)注學生已有知識和認識特點；三是圍繞“系統(tǒng)”這一科學主題組織群落相關(guān)的知識（“系統(tǒng)”和“生命系統(tǒng)”是影響學生終生、可遷移的重要觀念，是需要學生持久理解的概念）；四是補充相關(guān)資料與生物學事實促進對群落概念與結(jié)構(gòu)的深刻理解。（見圖1）
　　三、教學過程
　　1.創(chuàng)設(shè)模擬情境，初步認識群落的特征
　　教師呈現(xiàn)某池塘中生活的部分生物圖。引導學生思考并討論兩個問題：（1）從系統(tǒng)的角度出發(fā)如何分析這個池塘生物群落？（2）假如池塘中大魚大量減少，對池塘中其他生物數(shù)量將會有什么影響？本環(huán)節(jié)的設(shè)計目的是讓學生從系統(tǒng)的高度認識生物群落及其主要特征。
　　2.分析資料，了解群落的物種組成
　　一個群落包括很多種動物、植物和微生物，不同類型的群落必然由不同的物種組成，因此物種組成是決定群落性質(zhì)的最重要因素，是形成群落的基礎(chǔ)，成為鑒別不同群落的最基本特征，所以認識和研究一個群落，一般是從分析該群落的物種組成開始。
　　教師呈現(xiàn)研究人員對“武夷山生態(tài)保護區(qū)甜櫧林”和“九連山自然保護區(qū)常綠闊葉林”兩個森林群落進行研究的部分成果，請學生從物種組成上說出二者的主要差別。
　　在比較和討論的基礎(chǔ)上，讓學生認識到不同群落在物種組成上是有差異的：表現(xiàn)在群落中物種數(shù)目和每種生物的數(shù)量不同、數(shù)量占優(yōu)勢的生物種類不同等等。
　　3.分析實例，解釋現(xiàn)象，認識種群間的相互關(guān)系
　　一個群落中的物種不論多少，都不是隨機地聚集在一起的，而是通過復雜的種間關(guān)系，形成一個有機的整體。種間關(guān)系是群落結(jié)構(gòu)的重要特征。群落中的生物間的關(guān)系有哪些，讓學生通過分析教材所提供的“資料分析——反映種間關(guān)系的實例”進行總結(jié)。
　　針對資料1“高斯的草履蟲實驗”思考和解釋的問題有：（1）在“資料1”中，“這兩種草履蟲都沒有分泌殺死對方的物質(zhì)”，給出這個條件的意義是什么？（2）兩種草履蟲單獨培養(yǎng)和混合培養(yǎng)時種群個體數(shù)量發(fā)生動態(tài)變化的原因是什么？（3）相互競爭的兩個物種是否可以穩(wěn)定共存？請舉例說明。（4）請試著給“種間競爭”下定義。
　　針對資料2“加拿大北方森林中的猞猁和雪兔種群數(shù)量的變化曲線”思考和解釋的問題有：（1）分析猞猁和雪兔種群數(shù)量的變化曲線，說明了什么？數(shù)量波動的特點是什么？（2）猞猁的存在對整個群落的穩(wěn)定可能起什么作用？（3）在長期進化過程中，“精明的”捕食者大多不捕食正當繁殖年齡的被食者個體，更多地是捕食那些老弱病殘個體，請談一談你的認識，對人類利用資源有何啟示？
　　利用教材中“種間關(guān)系”圖和學生共同分析寄生和互利共生的概念。最后讓學生填寫表1，總結(jié)種群間相互關(guān)系的基本類型。
　　4.拓展學習資源，深化對群落結(jié)構(gòu)特征的理解
　　群落中復雜的種間關(guān)系充分說明群落系統(tǒng)中各種群不是孤立地存在著，每個種群在群落中都處于一定的位置上，起著特定的作用。在群落中，各個生物種群間的相互作用及其在群落系統(tǒng)中所占據(jù)的空間位置，形成了群落系統(tǒng)內(nèi)部的空間結(jié)構(gòu)，群落結(jié)構(gòu)決定著群落的功能，是研究群落的重要視角。
　　圖2呈現(xiàn)的是2010年武夷山生態(tài)保護區(qū)甜櫧群落結(jié)構(gòu)剖面圖，請分析群落垂直方面上的結(jié)構(gòu)有什么特征？
　　學生通過識圖與分析圖中信息可以得出，甜櫧群落植物有明顯的分化層次。學生通過分析表2中的信息可以得出：群落中的動物也存在分層現(xiàn)象。請學生解釋影響群落中的動物分層的因素。
　　總之，群落中不同生物分別配置在群落的不同高度上，表現(xiàn)為垂直空間分層現(xiàn)象，這是群落的垂直空間結(jié)構(gòu)特征。
　　思考討論：引起植物分層分布的主要原因？群落垂直分層結(jié)構(gòu)特點的生態(tài)學意義？
　　群落的水平結(jié)構(gòu)特征是學生學習的難點，教學中可以結(jié)合種群分布的特點、特征突出的典型群落設(shè)計問題來突破難點。
　　思考與討論：在內(nèi)蒙古草原群落中，常見一種草原旱生灌木——錦雞兒，它耐干旱，能抗風沙，再生力強，對土壤要求不嚴，多生于草原地帶的沙質(zhì)地、半固定沙丘、固定沙丘、以及山坡等處，往往在群落中形成1—5米左右的錦雞兒叢，呈園形或半園形的丘阜，與羊草、隱子草及大針茅等草本植物構(gòu)成了錦雞兒灌叢化草原的獨特景色。這些錦雞兒小群落內(nèi)部由于聚集細土、枯枝落葉和雪，具有良好的水分和養(yǎng)分條件，形成一個局部優(yōu)越的小環(huán)境。小群落內(nèi)部的植物較周圍環(huán)境中返青早，生長發(fā)育好。
　　請結(jié)合上述現(xiàn)象說明不同種群在群落的水平空間上分布有什么特點，試著解釋影響這種分布的原因是什么。
　　在討論的基礎(chǔ)上，讓學生認識到，不同種群在群落的水平空間上分布是不均勻的，呈現(xiàn)聚集分布的特點。植物種類在水平方向不均勻配置，使群落在外形上表現(xiàn)為斑塊相間的現(xiàn)象，呈現(xiàn)出群落水平格局上的鑲嵌性特征。
　　5.反饋與評價，加深對核心概念的理解
　　思考與判斷：高中地理課程中曾經(jīng)學習過喜馬拉雅山的南北坡存在垂直帶譜的差異性，表現(xiàn)出垂直地域分異規(guī)律，請判斷這屬于群落結(jié)構(gòu)的什么特點？
　　反思與表達：學生從系統(tǒng)的角度用概念圖的形式描述群落的概念及其結(jié)構(gòu)特征。
　　評價是教學活動的重要環(huán)節(jié)，是促進學生反思和學習建構(gòu)的重要過程，也是了解學生是否真正理解所學知識的重要手段。本環(huán)節(jié)的兩個題目重在評價學生理解概念和運用已有知識解釋現(xiàn)實問題的能力。通過第一個評估題讓學生更加清晰地區(qū)分群落的垂直結(jié)構(gòu)和水平結(jié)構(gòu)這兩個不易辨析的概念。第二個評估題突出學生理解表達的個性和創(chuàng)造性，既是對學生學習效果的評價，又是學生自身對知識的反思、修正、概括和提升的過程。
　　四、課后反思
　　從系統(tǒng)的高度和圍繞核心概念組織“群落的結(jié)構(gòu)”一節(jié)的教學是本設(shè)計的亮點之一。在“群落是一個生命系統(tǒng)”核心概念的組織下，引導學生建構(gòu)起事實豐富、便于提取和遷移的知識結(jié)構(gòu)，避免只給學生灌輸如“物種組成”“種間關(guān)系”“垂直結(jié)構(gòu)”“水平結(jié)構(gòu)”等零散的知識，加強了知識間的聯(lián)系，引導學生建立起從系統(tǒng)視角分析群落的思想和意識。
　　教學情境的設(shè)計引用真實的科學調(diào)查結(jié)果，激發(fā)學生的興趣，培養(yǎng)科學探究能力，支持學生概念的形成過程，這是本設(shè)計的突出特點。認識并描述群落結(jié)構(gòu)的特征如物種的豐富度、空間結(jié)構(gòu)的成層性和鑲嵌性等，是學生學習的重點內(nèi)容也是難點知識。《武夷山生態(tài)保護區(qū)甜櫧林部分樹木物種名錄》《甜櫧林群落結(jié)構(gòu)剖面圖》《櫟林中鳥類在不同層次中的相對密度》等研究資料，“高斯的草履蟲實驗”“內(nèi)蒙古錦雞兒灌叢化草原”等實例，以及“探究土壤中小動物類群豐富度的研究”的實驗為學生創(chuàng)建了真實生動的學習環(huán)境。在一系列探究性問題的引導下，學生通過思考、討論、實踐和反思，逐步建構(gòu)起“群落的結(jié)構(gòu)特征”的知識體系，認識到真實客觀的科學事實是形成科學概念的重要基礎(chǔ)，而且可以把科學方法和科學精神教育有機地整合起來。
　　參考文獻：
　　[1]王勇.武夷山生態(tài)保護區(qū)甜櫧林群落結(jié)構(gòu)特征研究[J].林業(yè)調(diào)