提煉教學主線,進行“種群的增長方式”一節(jié)的教學

王 靜

(浙江省元濟高級中學 314300)

教學主線是教者在反復(fù)鉆研教材的基礎(chǔ)上形成的教學思路，是課堂有序活動的根基。在高中生物學教學中，可依據(jù)教學內(nèi)容構(gòu)建以認知矛盾、教材圖片、生物科學史、科學方法和以問題情境等多個教學主線[1]。每一節(jié)課都需要教學主線把師生雙方的理解、傾聽、學習清晰地串起來，形成一條認知線索，促進雙方的理解和感悟。對于教師來講，依照課堂的這條主線，教師融合對教材的理解、取舍，細化教學目標，輕松駕馭課堂，而不零敲碎打。對于學生來講，順著這樣一條主線，能清晰、主動串聯(lián)起零散的認知，從而高效達成學習目標。

“種群的增長方式”是浙科版普通高中生物學教材《穩(wěn)態(tài)與環(huán)境》第四章第二節(jié)的內(nèi)容，主要講述了種群的指數(shù)增長和邏輯斯諦增長這兩種增長方式。在學習“種群的特征”的基礎(chǔ)上，本節(jié)課的學習實為知識的延伸和拓展，同時也為后續(xù)“種群的數(shù)量波動及其調(diào)節(jié)”的學習奠定基礎(chǔ)，在知識結(jié)構(gòu)上起到承上啟下的作用。對于學生，通過此前的學習，對種群及其特征已有初步了解，同時具備了一定的生活經(jīng)驗，熟悉環(huán)境中部分生態(tài)因素對生物的影響，這些都為探究種群數(shù)量變化的原因提供了基礎(chǔ)。此外，學生對于運用數(shù)學解決生物學中的問題也有一定的認識。在教學過程中可以引導學生對實驗數(shù)據(jù)整理、分析，并運用數(shù)學建模的思想，嘗試建構(gòu)揭示生物學規(guī)律的數(shù)學模型。據(jù)此，本節(jié)教學中可按如下步驟構(gòu)建教學主線：

1 分層布點

任何教學都應(yīng)根據(jù)學生身心發(fā)展的固有順序展開，在構(gòu)建教學主線時，應(yīng)注意各個層級教學點的最佳分布，以及之間所呈現(xiàn)的合適梯度的最佳序列，明確教學點之間的層次轉(zhuǎn)換[2]。

依據(jù)《浙江省普通高中學科教學指導意見》，明確本節(jié)課的教學重點是種群的增長方式和環(huán)境容納量，難點是嘗試建構(gòu)種群增長的數(shù)學模型并據(jù)此解釋種群數(shù)量的變化。為突破上述重難點，需要整理、篩選出本節(jié)的核心知識，對教學主線的各環(huán)節(jié)分層布點，厘清層級關(guān)系。本節(jié)的核心知識可劃分兩大板塊，每個板塊下又可劃分若干子知識點(圖1)。

圖1 “種群的增長方式”的教學點分布圖

2 融點成線

主線教學不是教學點的簡單疊加，而是在整體解讀視點下，在對教材文本的內(nèi)化中，建立各個教學點之間的意義關(guān)系。將各個教學點連接、融合起來，促使教學活動形成一條符合學生認知規(guī)律、一脈貫通的教學主線。

首先，要精心設(shè)計課堂的導入部分，使課堂導入能迅速吸引學生的眼球，抓住學生的思緒，充分調(diào)動起參與課堂學習的積極性。本節(jié)的導入設(shè)計不以常規(guī)的敘述方式，而是拋出生活中所遇的實際問題——開封后“遭遇”3天小長假的桶裝水還能繼續(xù)飲用嗎？以探討的語氣向?qū)W生尋求建議，拉近師生之間的距離。在學生觀點各不相同、理由各異的“爭來爭去”后，教師呈現(xiàn)實驗數(shù)據(jù)，顯示結(jié)果。并提出來新的問題：短短的3天，細菌是怎么從最初的幾個增長到近千個呢？讓學生迫切地想知曉答案，在追問中自然而然地過渡到細菌種群的增長方式，使“主線”具備成功的起點。

其次，確立“生物數(shù)學模型建構(gòu)”這一科學方法作為教學主線(圖2)，讓學生通過這一方法主線的學習與內(nèi)化，逐步構(gòu)建高層次的認知結(jié)構(gòu)。圍繞這一主線，設(shè)計以下任務(wù)：①根據(jù)細菌二分裂的特點，建構(gòu)大腸桿菌種群的數(shù)學增長模型；②通過對澳大利亞野兔小資料的分析，歸納指數(shù)增長的條件；③對比某研究性學習小組和科學家高斯培養(yǎng)的大草履蟲實驗，分析兩種曲線不同的原因，并歸納邏輯斯諦增長的條件；④建構(gòu)邏輯斯諦增長模型，探討環(huán)境容納量的內(nèi)涵；⑤通過對實驗數(shù)據(jù)的整理和計算，建構(gòu)“J形曲線”和“S形曲線”增長速率、增長率的數(shù)學模型；⑥聯(lián)系實際，談?wù)勗谫Y源開發(fā)、野生資源保護、有害生物防治方面怎樣合理應(yīng)用K值和K/2。其中，第一個任務(wù)既復(fù)習鞏固原有知識，又引出新知識，在簡單的數(shù)學計算中構(gòu)建出本節(jié)的第一個生物數(shù)學模型，體驗?zāi)Ｐ徒?gòu)的一般方法；通過第四、第五個任務(wù)的學習，再次強化數(shù)學模型的建構(gòu)過程，雖然難度有所加大，但有之前的任務(wù)鋪墊，學生學習也會“得心應(yīng)手”。這三個學習任務(wù)緊緊圍繞“生物數(shù)學模型建構(gòu)”的主線，方法上融會貫通，難度上層層遞進，能很好地解決本節(jié)的教學難點。第二、第三個任務(wù)則重在訓練學生結(jié)合數(shù)學模型，分析生物學現(xiàn)象、探討歸納問題的能力；第六個任務(wù)是學以致用，從生活實際出發(fā)，訓練學生運用模型的能力。讓學生在經(jīng)歷多次數(shù)學建模的體驗之后，理解和表達能力都有所提高，能運用建構(gòu)好的數(shù)學模型較為完整地解釋種群數(shù)量的變化原因，在順利地完成任務(wù)六后，強化分析問題、解決問題的能力，在教學主線的引領(lǐng)下實現(xiàn)知識遷移的升華。

圖2 “種群的增長方式”教學主線流程圖

最后，教學主線必須以對知識建構(gòu)和內(nèi)化程度的檢驗作為結(jié)尾。采用過程性評價，通過作圖、解釋、舉例等手段來判斷學習目標的達成情況。學生在構(gòu)建“S形曲線”增長速率模型后，能在黑板上用規(guī)范的曲線圖進行表達；通過合作學習可以準確描述曲線的變化規(guī)律，并能結(jié)合模型，解釋為實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，需要將生物資源的數(shù)量控制在K/2的原因；聯(lián)系對于有害生物的防治則應(yīng)及時控制，嚴防數(shù)量達到K/2。一堂課的絕大多數(shù)時間都交給學生思考、討論和表達，教師只在恰當?shù)臅r候進行適當?shù)囊龑Ш忘c撥，引領(lǐng)和開拓學生思維，實現(xiàn)教學效果的優(yōu)化。

3 突破難點

教學主線不僅是貫穿全局的思想線索，更能在重難點的突破上起到關(guān)鍵性的作用。環(huán)境容納量(K值)的理解是本節(jié)的難點，也是近年高考的熱點，如何在生物學教學中加深對K值概念的理解內(nèi)化至關(guān)重要。借助高斯大草履蟲實驗的數(shù)學模型，先讓學生據(jù)模型圖談?wù)剬的理解。對于學生的回答，教師可以進行適時追問。

例如，K值是固定不變的嗎？會受什么因素影響？環(huán)境改變，K值會隨之改變嗎？在師生互動、生生互動中，使學生腦海中K值的概念越來越明晰、豐滿。這時，教師引導學生回歸教材，獲得最準確的概念定義，并嘗試找出文本的關(guān)鍵信息，例如“長時期”“穩(wěn)定平衡密度”。對于這兩個要點的強化，可以通過對位練習加以鞏固。

4 順學而導

教學主線要順應(yīng)學生的思維發(fā)展，符合學生的認知結(jié)構(gòu)，不能過于強硬和死板，否則只會扼殺課堂的創(chuàng)造性。同樣的教學設(shè)計，應(yīng)用于不同的班級、不同的學生都會激發(fā)不同的思維火花。教師在實施教學主線的同時，要實現(xiàn)順學而導的姿態(tài)，確立相信學生、鼓勵學生、利用學生、發(fā)展學生的學生觀。在這樣的前提下，學生才有可能不斷展示自我，發(fā)展自我，超越自我，大膽表達。

例如，在K/2的應(yīng)用環(huán)節(jié)，為了實現(xiàn)最大的捕撈量，有學生優(yōu)先想到種群數(shù)量達到K/2時增長的速率最快，此時捕撈收益最高。但也有學生反對，認為如果是在海洋里捕撈，海洋是個天然開放的場所，種群可以按S形曲線增長，K/2時捕撈最好；但如果是承包的魚塘，一般是人工撒魚苗，等魚長大就要全部捕撈，所以應(yīng)該在K值時收益高。后者的觀點立馬得到一部分同學的贊同，激起其他同學的熱議。其實這位學生對于K和K/2的理解是相當?shù)轿坏模粌H如此還能聯(lián)系生活實際，知道不同情況要區(qū)別對待。雖然這樣的課堂生成是在教學預(yù)設(shè)之外的，但卻給課堂注入了新的生命力，是值得鼓勵和期待的。相信在獲得同伴肯定和老師鼓勵之后，該同學對生物學的學習興趣會更加濃厚，學習的動力也會更足。