例談在初中生物學教學中促進學生建構穩態與平衡觀

朱兆軍 薛 松

(江蘇省淮安市淮陰中學新城校區 223000)

關于“穩態”這一概念的由來，19世紀中葉，法國生理學家伯爾納(C.Bernard)首先提出內環境和內環境恒定性的概念，1926年美國生理學家坎農(W.B.Cannon)正式提出穩態(homeostasis)概念，他認為穩態并不意味著穩定不變，而是指一種可變的相對穩定的狀態，這種狀態是靠完善的調節機制抵抗外界環境的變化來維持的。《義務教育生物學課程標準(2011版)》(以下簡稱《課標》)并沒有明確提出“穩態”這一概念，“穩態”是在《普通高中生物課程標準(實驗)》中三大模塊之“穩態與環境”中明確提出的，是在初中生物學教學內容的基礎上進一步加深和拓展而來。在初中階段生物學所涉及的與穩態和平衡相關的內容主要是人體各個系統相互聯系、相互協調，構成統一的整體以完成各項生命活動、生態系統的自我穩定和相對平衡狀態的維持，其主要內容包括“綠色植物對維持生物圈中的碳氧平衡和水循環發揮著重要作用”和“生物多樣性對維護生態平衡具有重要作用”。因此，筆者認為義務教育生物學穩態與平衡觀的內涵包括：①每種生物都離不開其生活環境，同時又能適應、影響和改變環境；②生態系統具有自我調節維持相對穩定狀態的能力；③生物多樣性對維護生態平衡具有重要作用；④綠色植物有助于維持生物圈中的碳氧平衡并在生物圈水循環中具有重要的作用；⑤人體各系統相互聯系、相互協調，人體各系統在神經系統和內分泌系統的調節下完成各項生命活動，形成統一整體。

依據人們對事物的認知特點，學生若要形成“穩態與平衡觀”，需要經歷與之相關的“重要概念認知”、“概念整合組建概念體系、形成觀念”“反思概念及概念體系”三個階段，教師在組織教學時，可以此入手促使學生在教學活動中建構穩態和平衡觀。

1 精心設計教學活動促進學生認知穩態與平衡相關重要概念

形成“穩態與平衡觀”所要掌握的重要概念要落實到日常生物學教學中的每一堂課中，學生要在課堂上深刻認識相關概念需要教師在課前做好充足的準備。

1.1 深度研讀《課標》和教學內容，明確重要概念 教師要對學生的發展水平進行全面而深入的分析和掌握，對課堂教學內容進行研討，從知識與能力的關系、知識與生活經驗的關系以及知識與情感態度價值觀的關系等方面入手，建構課堂教學價值觀、合理組織教學結構、巧妙安排教學程序。

初中階段，與形成穩態和平衡觀相關的重要知識和概念范疇如表1。

表1 初中階段“穩態與平衡觀”相關重要概念

1.2 基于學情精心設計學習任務 教師在進行教學設計時，要在充分掌握學生的基本情況和課堂教學內容的基礎上精心設計相應的學習任務，使學生在領取任務時便充滿興趣并滿含完成任務的渴望。在教學實踐中，最常采用的是問題驅動學習和成果驅動學習。

合理設置問題情境，設計問題引導和驅動學生探究和思考相關概念，可以促進學生理解和掌握相關概念。例如，如何用坐標圖表示草原生態系統中草與鼠的數量變化關系？使學生通過繪制坐標圖直觀感受生態系統中不同生物數量變化的關系維持在一個動態平衡的狀態中。在教授“生態系統的自我調節能力”時，為學生提供一段時間內，草原生態系統中草、兔和狐的相對數量，請學生嘗試用坐標曲線表示草、兔和狐之間的關系。同時出示討論問題，對學生進行分層點撥：自然條件下，草、兔和狐的數量變化有什么規律？生態系統為什么能自主維持穩定和平衡？

除了問題驅動外，教師還可以設計實踐性質的學習任務，讓學生在課后能夠運用課上所學習的知識概念解決實際問題或完成相應的動手操作實踐，在解決問題的過程中，更加深入地理解所學習的概念，如課外小調查、編制概念圖、制作模型、完成實驗操作、撰寫實驗報告等。以“制作生態瓶”教學活動設計為例：教師出示池塘生態系統圖片，提問學生有何發現，然后逐步引導學生說出池塘里的非生物、生物中哪些是水生植物、它們的生存需要哪些條件、這些水生植物為動物提供了哪些幫助等。隨后小組討論設計生態瓶的制作方案，并組際交流設計方案。

學習任務完成后，教師要組織學生進行課堂總結和反思。在給出本節課重要概念的基礎上，引導學生將課堂教學活動全過程與概念相連接，從而使概念內化為具有實際意義和內涵的結果，更加有力地掌握本堂課的重要概念。

2 逐步幫助學生建構和鞏固穩態與平衡觀

2.1 整合概念創建體系，幫助學生建構穩態與平衡觀念 雖然重要概念是建構穩態與平衡觀念的基礎，但是一個個獨立概念的掌握并不能建構穩態與平衡觀念，需要教師引導學生將“碎片化”的重要概念連結形成概念網絡，并與自己的知識體系相連接，整合進入學生個人的知識體系，從而初步形成穩態與平衡觀念。初中生物學“穩態與平衡”觀念的形成可以從“人體的穩態與平衡”和“生態系統的自我穩定”這兩個概念主線來入手。

人體是一個整體，處在穩態與平衡狀態中。人體的各個系統是在神經系統和內分泌系統的調節下，完成各項生命活動，形成統一的整體。具體展開，呼吸系統為人體提供氧氣、排出二氧化碳，運動系統完成各項動作和運動，循環系統運輸營養物質和代謝廢物，消化系統消化食物提供營養物質，免疫系統抵御外界病原體的入侵、維持人體的穩定、泌尿系統排出代謝廢物。生態系統是一個整體，處在穩態與平衡狀態中。生態系統是一定區域內所有生物及其生存環境所構成的統一整體，各種生物與其生活環境相互依賴、相互影響，生物圈是地球生最大的生態系統，綠色植物對生物圈中的水循環和碳氧平衡的維持都起著非常重要的作用。

通過設計制作概念圖(圖1)來從整體上認識人體和生態系統的穩態和平衡，在此過程中，學生充分調動在平時課堂中所形成的概念，建立概念之間的網絡聯系，從而形成一個大的知識網絡體系，進而更進一步建立穩態和平衡觀念。

圖1 生態系統自我穩定概念主線

此外還可以組織一些實踐活動來豐富教學，從更多的角度來認識和體驗穩態和平衡，如：在植樹節時組織開展植樹活動，在愛鳥周組織開展關愛鳥兒的活動等。

2.2 深度反思自我建構，鞏固穩態與平衡觀 學生在初步形成穩態與平衡觀的基礎上要進一步鞏固和加深對“穩態和平衡”的認識，此時教師要引導學生自我反思、自我建構，從重要概念到概念體系，從概念體系到觀念的建立，如此反復，便可觸類旁通，內化升華，鞏固觀念。教師可以引導學生從兩個方面入手：首先是穩態與平衡具有哪些事例支撐。教師可以以專題的形式來展開，如生命系統各層級均有穩態和平衡，即細胞、器官、系統、個體、群體、生態系統以及整個生物圈等不同層級來闡述，每個層級都有各自的穩態和平衡。例如，“草履蟲”是一個細胞可以完成呼吸、取食、消化、排泄、繁殖等不同的生命活動；人體八大系統在神經系統和內分泌系統的協調下構成統一的整體，完成各項生命活動；生態系統中的生物成分和非生物成分相互聯系、密不可分，生物圈中的碳和氧、水等都是在循環往復的狀態下形成一種穩態和平衡。生物與環境相互影響、相互依賴，可以從人與自然的角度來探討，進而引發學生建立人與自然和諧統一的穩態平衡觀。上述這些都是穩態和平衡的具體表現。

其次是通過設計相關試題和實踐活動讓學生在應用中加深認識。例如，課上展示有關生態系統碳氧平衡的概念圖，提問：我們每天都要吸收氧氣，放出二氧化碳，為什么大氣中的氧氣和二氧化碳的濃度維持不變呢？請大家結合圖示思考。同時結合“溫室效應”這一環境問題，展示原因：人類大量燃燒化石燃料釋放大量二氧化碳，打破了碳氧平衡，使得氣候變暖，為此我們要開發新能源，并組織植樹活動。學生在應用觀念解決問題的過程中鞏固穩態與平衡觀的建立。