基于核心素養的高中生物課堂教學

摘要 以培養學生的核心素養為基點，以問題驅動為主線，將“種群數量的變化”一節的核心知識串聯起來，以此發展學生的核心素養。

關鍵詞 生物學核心素養 種群數量的變化 課堂教學

中圖分類號 G633.91

文獻標志碼 B

核心素養是一種跨學科素養，強調學科的綜合性、發展性和有用性，是知識、能力和態度等的綜合表現。在培養和發展學生“核心素養”的過程中，生物學科具有重要作用。在高中生物教學中，教師如何把生物學核心素養落實到課堂教學中，讓學生建立生物學核心概念，感悟生物學思想與方法，最終形成基本的生命觀和生物學基本觀點，已經成為高中生物學教師必須思考的問題。在具體的教學過程中，教師可利用教材文本、實驗探究、經典習題、社會熱點等作為培養學生核心素養的載體，遵循高中生物的學科邏輯，有效培養學生的生物學核心素養。筆者以人教版必修三第四章第二節“種群數量的變化”為例，結合課堂教學活動，從生命觀念、科學思維、科學探究、社會責任4個方面進行課堂教學，收到了較好的教學效果。

1 基于核心素養的教學實施

1.1 基于培養科學思維——模型與建模的教學活動

教學環節1：教師展示一則新聞：四川省達州17歲小伙小杰（化名）因新買的皮鞋腳被磨破皮，未曾料到這一生活中常見的小傷3天后卻讓他感染病菌引發肺、肝、脾、腎等多器官衰竭，病菌最終在他心臟里“筑巢”，使其陷入休克命懸一線。教師提出問題：（1）為何生活中小傷口感染的病菌能夠在3天內在身體內大量繁殖？（2）在營養和生存空間沒有限制的情況下，如果病菌每20 min就通過分裂繁殖一代，能否用合適的數學方程式來表示病菌的數量變化？（3）能否更直觀地反映出病菌種群數量的增長趨勢？（4）與數學方程式相比，曲線圖模型有什么局限性？

學生對數學模型并不陌生，在學習其他內容時，對利用數學解決生物學中的問題已經有了一定的認識。本環節通過生活中的案例及數學方程式的建立，讓學生在感性和理性的認識基礎上，感受到生物現象和規律可用數學語言表達出來，逐步學會建構揭示生物學規律的數學模型。接著，教師給出數學模型的概念，重點講解建立數學模型的步驟并適當加以展開豐富其內涵。

教學環節2：上述以病菌在理想狀態下種群數量增長為例的教學環節中，實際上已經初步學習了種群數量的“J”型增長。教師提出問題：（1）自然界中，種群數量是否也存在類似于新聞事件中的增長模式？如果有，前提條件是什么？數學表達式是什么？（2）鱈魚的年產卵量是500萬粒。有人計算過，如果鱈魚所產的受精卵全部能孵化長大成魚，那么不出6年，整個大西洋就會被鱈魚塞滿。如今大西洋被鱈魚塞滿了嗎？（3）“J”型增長能一直持續下去嗎？如果自然資源是有限的，種群的數量如何增長？同時，教師展示澳大利亞兔子的故事、某島嶼環頸稚種群數量的增長曲線、高斯的草履蟲實驗，進而講解種群的“J”型增長和“S”型增長。

教師利用環節2的幾個問題將本節課的核心知識點串聯起來，使學生再次體會到了用數學方法揭示生命活動規律、解釋生命現象的精彩之處，促進學生掌握種群“J”型增長的模型假設、數學表達式及各參數的意義，對種群數量呈“S”型增長的條件及環境容納量的概念也有了清晰的認識。

設計意圖：數學模型是聯系實際問題與數學的橋梁，也是發現問題、解決問題和探索新規律的有效途徑之一。數學模型在生物學研究中表現出了強大的生命力，通過對生命現象進行量化，以數量關系描述生命現象，運用科學思維探討說明生命現象和規律。教師聯系學生生活，創設情境，激發學生學習興趣，引導學生學會建構數學模型來解釋、判斷、預測生物學問題，進而培養學生透過現象解釋本質的洞察能力，使學生體驗由具體到抽象的思維轉化過程。同時，生物學與數學的整合，也有利于培養學生簡約、嚴密的思維品質。學生通過學習，很好鍛煉了科學思維——模型與建模的能力。

1.2 基于形成生命觀念——穩態與平衡觀的教學活動

教學環節3：教師展示四川臥龍大熊貓自然保護區、西藏芒康滇金絲猴國家級自然保護區、城市鼠害的防治。教師提出問題：（1）為何要建立大熊貓、滇金絲猴自然保護區？（2）如何防治城市鼠害？（3）同一種群的K值是固定不變的嗎？學生對上述問題進行探討、交流并分析原因，進而深入理解K值的概念及K值隨環境的改變而改變的特點。

教學環節4：教師出示2012年廣東理綜第27題的部分：某實驗基地水庫中放養了一批羅非魚。其監測數據顯示，a～e段這種羅非魚的種群數量發生了明顯波動，調查發現有人在該水庫中放生了大型肉食性魚（FNE）;-段時間后，羅非魚種群數量達到了相對穩定狀態（圖1）。請回答問題：圖中顯示，羅非魚種群在a～b段呈______型增長。據圖推測，FNE最可能是在

對應的時間點進入水庫;在捕食壓力下，羅非魚種群的環境容納量接近

答案：J;c;K2。

設計意圖：穩態是生命系統的基本特征，維持穩態是維護生命系統健康的基本條件。本環節通過建立自然保護區、防治城市鼠害的實例，加深學生對K值的理解，讓學生從種群水平認識生命觀念中的穩態與平衡觀，進而理解生命的本質，樹立生命觀念。節選的高考題則在應用基本概念解決實際問題的過程中鞏固了學生的穩態與平衡觀，并且讓學生認同應用所學知識能夠解決生產生活中的生物學問題。

1.3 基于促進開展科學探究的教學活動

教學環節5：結合學生對數學模型、種群的“J”型增長及“S”型增長的學習，教師展示圖2，并提出問題：某種群的數量在理想條件下呈現“J”型增長、在資源有限的條件下呈現“S”型增長，那么圖中陰影的生物學意義是什么？

設計意圖：科學探究是生物學科的主要理科屬性，通過陰影的生物學意義這一問題的提出，激發學生的探究欲望，提高學生學習的積極性，凸顯學生的主體性地位，促進學生自主能力的提升。本環節通過小組成員之間討論與交流，并最終達成明確的觀點來解釋陰影部分的生物學意義，以加深學生對知識的理解及將所學知識進行整合，也有利于培養和促進學生的對實際問題的分析能力、知識的遷移能力、語言表達能力。

1.4 基于培養社會責任的教學活動

教學環節6：學習完種群數量的增長之后，教師展示東亞飛蝗的種群數量變化曲線、二戰后鯨魚的種群數量變化曲線。教師引導學生對具體事例進行討論，了解種群的數量總是在波動中，在不利的條件下，種群數量還會急劇下降甚至是消亡，進而分析總結影響種群數量的主要因素。同時，結合課本的“與社會的聯系”欄目，說明研究種群的變化規律以及影響種群數量變化的因素對于有害動物的防治、野生生物資源的保護和利用以及瀕危動物種群的拯救和恢復，都有著重要的意義。

設計意圖：生物科學的社會責任是基于生物學的認識，參與個人或社會事務的討論，作出理性的解釋和判斷，嘗試解決生產生活中的生物學問題的擔當和能力。本環節的學習意在引導學生關注涉及生物學的社會議題。在參與討論后，學生對建立自然保護區、保護生物資源有了全新的、科學的認識，并能給出理性解釋。同時，教師從人與自然、科學與社會的關系入手，提高學生對所學知識的認同感，激發學生熱愛自然、熱愛生命、熱愛生物學科、關心和維護地球生態環境的責任意識，認同人與自然和諧發展的意義，并能在日后的學習、生活、工作中主動宣傳生命意識、環保意識。

2 教學反思

本節課上，教師從生活實例導入，引發學生對種群數量變化的關注，進而引導學生用數學方法揭示生命現象的規律，激發學生的探究欲望。教師以問題驅動為主線，借助生活實例、數學模型建構、高考題節選、小組合作探究等教學環節，串聯起本節課的知識脈絡，使學生理解數學模型在生物學問題研究中的作用，學會建立數學模型，形成穩態與平衡的生命觀念，借助探討“J”型曲線、“S”型增長曲線之間陰影面積的生物學意義，以提高學生合作探究的能力，并用學到的知識解釋有關社會問題，提升對生命的感悟，增強自身的社會責任感，從而達到了培養生物核心素養的目的。

參考文獻：

蔣桂林.基于高中生核心素養培養的生物學科素養的思考[J].中學生物學，2015，（10）：9-10.