立足概念教學(xué) 建構(gòu)物質(zhì)與能量觀

周穎

[摘 要]以《食物網(wǎng)》一節(jié)的教學(xué)為例，詳細闡述如何結(jié)合學(xué)生的認知規(guī)律，建立大單元學(xué)習(xí)背景，聯(lián)系生活創(chuàng)造性地整合教學(xué)素材，并圍繞“物質(zhì)循環(huán)和能量流動”組織和開展多樣的學(xué)習(xí)活動，從而在夯實學(xué)生生物概念的同時，促進學(xué)生建構(gòu)物質(zhì)與能量觀，培養(yǎng)學(xué)生生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

[關(guān)鍵詞]食物網(wǎng)；概念教學(xué)；物質(zhì)與能量觀

[中圖分類號] G633.91 [文獻標識碼] A [文章編號] 1674-6058（2018）32-0074-04

一、教材分析及教學(xué)思路設(shè)計

《食物網(wǎng)》是蘇科版七年級生物上冊第六章第二節(jié)的內(nèi)容，本節(jié)課是在學(xué)習(xí)食物鏈概念的基礎(chǔ)上，進一步深入地了解生態(tài)系統(tǒng)中各種生物間錯綜復(fù)雜的食物關(guān)系，其教學(xué)的重點和難點是建立食物網(wǎng)的概念，初步理解食物鏈（網(wǎng)）是生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)循環(huán)和能量流動的渠道。由于內(nèi)容抽象，學(xué)生學(xué)習(xí)起來有一定的困難。因此在教學(xué)設(shè)計時，教師要立足教材，聯(lián)系生活，通過圖片分析、科學(xué)探究、模型構(gòu)建等多種教學(xué)方式，讓學(xué)生親歷生物現(xiàn)象和規(guī)律的發(fā)現(xiàn)過程，在理解生物概念內(nèi)涵和本質(zhì)的基礎(chǔ)上，建立生物與環(huán)境密切相關(guān)的核心思想。表1為本節(jié)課的主要教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計。

“物質(zhì)與能量觀”是本課的核心生命觀念。在生態(tài)系統(tǒng)中，物質(zhì)合成與分解總是伴隨著能量的吸收與釋放。因此“物質(zhì)與能量觀”一直貫穿于初高中生物教學(xué)。然而，對以形象思維為主的初中生來說，該觀點過于抽象，他們無法建立長效的應(yīng)答機制。由于初一學(xué)生對物質(zhì)和能量已有接觸，因此在實際教學(xué)中，教師可精心梳理學(xué)生的前概念學(xué)習(xí)背景（如表2），埋下探究物質(zhì)和能量的主線，組織多種學(xué)習(xí)活動，引導(dǎo)學(xué)生充分交流和討論，讓生命觀念深入“生”心。

此教學(xué)設(shè)計充分尊重學(xué)生的認知規(guī)律，注重前后呼應(yīng)，使學(xué)生感受到從物質(zhì)和能量的角度來思考學(xué)習(xí)本課知識更貼近事物的真相。

二、教學(xué)過程

1. 諺語導(dǎo)入

教師請學(xué)生用一諺語來形容在一個地方兩個強者不能相容。在熱烈的氣氛中，學(xué)生齊聲說出“一山不容二虎”。隨后，教師進一步拋出問題：是什么原因使得一山不能容二虎呢？學(xué)生甲說：“是因為食物不夠充足。”學(xué)生乙說：“是因為能量的供應(yīng)不足。”此問題教師可暫不解答，留待學(xué)生學(xué)完新課后再來解答。

2.走進食物網(wǎng)——歸納結(jié)構(gòu)特征，初探概念

教師出示教材示意圖（如圖1，教材中為彩圖），請學(xué)生思考如何書寫圖中的食物鏈，個別學(xué)生會把“太陽”作為食物鏈的第一個環(huán)節(jié)。師生一起回顧食物鏈的規(guī)范書寫方法，再出示圖2，提問：“圖中有幾條食物鏈？圖形結(jié)構(gòu)有何特點？”引導(dǎo)學(xué)生得出食物網(wǎng)的定義：由各條食物鏈相互交叉連接而構(gòu)成的一個復(fù)雜的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)就是食物網(wǎng)。

3.研究食物網(wǎng)——尋找物質(zhì)循環(huán)和能量流動的奧秘

教師按照學(xué)生的認知規(guī)律，首先請學(xué)生閱讀《有趣的貓和牛》這一故事，思考達爾文研究食物網(wǎng)的方法和角度。通過思考，學(xué)生除了發(fā)現(xiàn)數(shù)量變化外，也領(lǐng)悟到了尋找生物間的關(guān)系是蘊含其中的方法；接著請學(xué)生結(jié)合一日三餐，思考：人是否屬于食物鏈（網(wǎng)）中的一員？我們從食物中獲得了什么？能量主要儲存在哪里？引導(dǎo)學(xué)生從數(shù)量、物質(zhì)、能量三個角度進行探究。為了提升探究的有效性，教師進一步組織活動，具體如下：

活動一：選一選。觀察圖1，請小組討論把三色圖形（以圖形的大小表示量的多少）放入表3中。

活動一為探究食物網(wǎng)提供了解決問題的主思路。彩色圖形的活動設(shè)計，迎合了學(xué)生喜愛動手、形象思維較強的特點。活動旨在讓學(xué)生直觀感受各生物體內(nèi)物質(zhì)和能量的聯(lián)系與區(qū)別。

活動二：尋找物質(zhì)變化的規(guī)律。教師引導(dǎo)學(xué)生回顧生態(tài)系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，先組織各小組討論完成圖5并交流得出規(guī)律：在生態(tài)系統(tǒng)中存在物質(zhì)循環(huán)；再讓學(xué)生觀察圖6，推理出食物鏈中有毒物質(zhì)的傳遞規(guī)律：有毒物質(zhì)沿食物鏈富集。

活動三：尋找能量傳遞的規(guī)律。教師引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合教材第102頁的知識，用彩色箭頭標識出主圖中能量的流動途徑。此部分在高中會詳細學(xué)習(xí)，為了降低學(xué)習(xí)難度，教師可提供下列提示：

紅色箭頭——光能（太陽）。

藍色箭頭——生物體間傳遞的化學(xué)能（捕食）。

黃色箭頭——生物體釋放的熱能（體溫）。

紫色箭頭——流向分解者的能量（尸體廢物）。

學(xué)生討論后完成圖7，進一步思考：該食物鏈中能量的最初來源是哪里？能量流動的路線是怎樣的？能量進入生產(chǎn)者的途徑是什么？能否全部傳給下級？傳遞效率是多少？能否倒流？

通過鋪設(shè)梯度活動巧妙地化解了本課的教學(xué)難點，用形象的模型清晰地梳理了物質(zhì)循環(huán)和能量流動的規(guī)律，促進學(xué)生的概念學(xué)習(xí)螺旋式上升。至此，學(xué)生能夠更好地解答“一山不容二虎”問題。

活動四：換位思考。學(xué)生修正數(shù)量、物質(zhì)、能量三種圖形的正確擺放方式。教師隨后交換橫向和縱向的名稱，再次請學(xué)生擺出圖形。圖形變化如圖8。

【評析】藝術(shù)家羅丹曾經(jīng)說過：“換個角度看問題，生命會展現(xiàn)出另一種美。”本活動讓學(xué)生領(lǐng)略到同樣的事物關(guān)系經(jīng)過不同思維角度的思考后會呈現(xiàn)出不同的結(jié)果。其中最巧妙的是，最后生成的三座“金字塔”也是生態(tài)學(xué)上著名的數(shù)量、生物量、能量金字塔。這個發(fā)現(xiàn)不僅激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還啟發(fā)了學(xué)生的思維，開闊了學(xué)生的眼界。

活動五：構(gòu)建核心概念圖。為了幫助學(xué)生理解生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)和能量流動的意義，教師展示水循環(huán)盆景動畫圖（如圖9），并引導(dǎo)學(xué)生討論交流，最終達成共識：水的循環(huán)——物質(zhì)循環(huán)；玻璃球和水車的轉(zhuǎn)動都需要水能的推動——物質(zhì)是能量的載體；該裝置離不開供電——外界要供能。由此在圖5的基礎(chǔ)上進一步加入對能量流動規(guī)律的思考，再聯(lián)合生態(tài)系統(tǒng)的相關(guān)概念，在黑板上構(gòu)建概念圖模型（如圖10）。這樣，學(xué)生從生物圈的角度進行思考，就能厘清生態(tài)系統(tǒng)的能量來源和食物來源，真正地突破“食物鏈（網(wǎng)）是物質(zhì)和能量流動的渠道”這一學(xué)習(xí)難點。

科學(xué)思維是指尊重事實和證據(jù)，崇尚嚴謹和務(wù)實的求知態(tài)度，及運用科學(xué)的思維方法認識事物、解決實際問題的思維習(xí)慣和能力。概念圖模型的建立，能夠幫助學(xué)生快速厘清各概念之間的聯(lián)系，特別有利于學(xué)生聯(lián)系前后章節(jié)，建立大單元學(xué)習(xí)背景，在整體教育思想的指導(dǎo)下，學(xué)會高瞻遠矚地看問題，同時有效提升科學(xué)思維。

4.關(guān)注食物網(wǎng)——用物質(zhì)與能量觀來解釋現(xiàn)象，增強社會責(zé)任感

人類作為生物圈中的一員，其活動對生物圈有著重要的影響。為了讓學(xué)生有切身體會，教師請學(xué)生先閱讀教材中的四個案例（如下），然后再小組討論交流。

案例1：“農(nóng)田”。如果植物全都枯死，那么最先受到影響的是哪些生物？其他生物會受到影響嗎？請用能量流動的原理來解釋。

案例2：“野味”。近50年來田鼠的數(shù)量發(fā)生了怎樣的變化？造成這種變化的原因是什么？

案例3：“打狼”。文中植物、鹿、狼的數(shù)量是如何變化的？你認為狼在這個生態(tài)系統(tǒng)中有什么作用？怎樣才能有效地保護好鹿？

案例4：“可怕的殺蟲劑DDT”。DDT殺蟲效果顯著，卻為何會被許多國家禁用呢？

學(xué)生經(jīng)過討論交流后得到啟示：破壞生態(tài)系統(tǒng)中的任一成分都會影響生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)和能量流動，甚至導(dǎo)致生態(tài)失去平衡。值得反思的是，造成這一切的罪魁禍首往往是人類，從而使學(xué)生從情感上認同人與自然和諧發(fā)展的重要意義，增強社會責(zé)任感，形成環(huán)保意識。

三、教學(xué)反思

1. 概念教學(xué)要有單元廣度

在教學(xué)設(shè)計中，教師不應(yīng)僅局限于本節(jié)課的內(nèi)容，而應(yīng)關(guān)注整本教材，從教材目錄中尋找前后章節(jié)之間的關(guān)聯(lián)，甚至從課程標準中尋找落腳點，立足學(xué)生的前概念，規(guī)劃好學(xué)生學(xué)什么、怎么學(xué)，再思考教什么、怎么教。教師還要關(guān)注課堂中沒有解決掉的問題，及如何結(jié)合后續(xù)章節(jié)內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)習(xí)留有余味。比如在課尾，筆者慎重地向?qū)W生介紹：“物質(zhì)與能量觀是生物學(xué)的核心思想，會一直延續(xù)在生物學(xué)學(xué)習(xí)中。就像今天，我們也留有一些問題，比如能量是如何釋放的？對于這一問題的探討放在后面一章節(jié)的學(xué)習(xí)中，大家敬請期待！”

2. 概念教學(xué)要有探究梯度

美國著名教育家杜威提出，教學(xué)不應(yīng)是直截了當?shù)刈⑷胫R，而應(yīng)誘導(dǎo)學(xué)生學(xué)會從活動中獲取經(jīng)驗和知識。為了讓學(xué)生領(lǐng)悟科學(xué)本質(zhì)，在教學(xué)中教師應(yīng)該針對學(xué)生的認知特點，創(chuàng)造性地組織探究活動，讓學(xué)生進行層層遞進式觀察、實驗活動，收集和分析證據(jù)，使概念學(xué)習(xí)螺旋式上升。這樣，學(xué)生的身心都參與探究，就有了更多的體驗，也有了更多的態(tài)度，也會產(chǎn)生靈感和火花，這是智慧的火花，也是創(chuàng)新意識的萌芽。

3. 概念教學(xué)要有生活溫度

新課程指出，要更加關(guān)注學(xué)生已有的生活經(jīng)驗，將學(xué)生從身邊的“生活世界”帶入生物學(xué)的“科學(xué)世界”，然后再回歸到生活中。如果教師聯(lián)系生活，圍繞學(xué)生的經(jīng)驗和問題意識設(shè)計出合情合理的情境，串聯(lián)起各個學(xué)習(xí)難點，不僅能使學(xué)科概念與學(xué)生的經(jīng)驗有機結(jié)合，而且能吸引學(xué)生更好地融入課程學(xué)習(xí)中。如本課中，學(xué)習(xí)難度最大的點是理解生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)和能量流動的意義，對此筆者借助水循環(huán)盆景裝置，引導(dǎo)學(xué)生觀察類比，很好地化解了這一學(xué)習(xí)難點，連聽課老師也發(fā)出了贊嘆聲。

[ 參 考 文 獻 ]

[1] 教育部.義務(wù)教育生物學(xué)課程標準（2011年版）[S].北京：北京師范大學(xué)出版社，2012.

[2] 邢菊芳.立足初中生物課堂 培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)[J].中學(xué)生物學(xué)， 2018（2）：36-38.

（責(zé)任編輯 黃春香）