多元知識表征異構(gòu)“能量流動”

楊 婧

(江蘇省南京師范大學(xué)附屬中學(xué)新城初級中學(xué)黃山路分校 南京 210019)

“生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動”是蘇教版生物學(xué)八年級上冊第19章生態(tài)系統(tǒng)中第2節(jié)生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動和物質(zhì)循環(huán)一節(jié)的教學(xué)重難點(diǎn)，教材利用語義圖示作為知識表征，敘述了能量流動的起點(diǎn)、例析不同營養(yǎng)級生物的能量消耗、能量流動的特點(diǎn)等相關(guān)內(nèi)容。這部分內(nèi)容以“生物與環(huán)境的關(guān)系、光合作用和呼吸作用的原理、微生物的營養(yǎng)方式及在自然界中的作用”的學(xué)習(xí)為基礎(chǔ)，促進(jìn)學(xué)生發(fā)展生物學(xué)核心素養(yǎng)：形成物質(zhì)與能量觀、建構(gòu)生物和環(huán)境是統(tǒng)一體的生命觀念。能量流動是生態(tài)系統(tǒng)的重要功能之一，從知識表征分析，教學(xué)設(shè)計主要有以下三種類型。

1 問題導(dǎo)學(xué)，語義圖示表征重要概念

1.1 教學(xué)設(shè)計 一般分三個環(huán)節(jié)進(jìn)行。環(huán)節(jié)一：呈現(xiàn)語義圖示(教材第108頁生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動示意圖)作為背景，引導(dǎo)學(xué)生提煉出其中的食物鏈?zhǔn)牵翰荨谩牵画h(huán)節(jié)二：師生討論基于此食物鏈的“問題串”：①草與兔、兔與狼之間是什么關(guān)系？②草進(jìn)行生命活動的能量來自哪里？兔和狼呢？③草、兔、狼體內(nèi)的能量除了用于各自的生命活動，還有哪些去向？④兔是否可以獲得狼體內(nèi)的能量？草是否可以獲得兔體內(nèi)的能量？為什么？環(huán)節(jié)三：師生共同歸納能量流動的起點(diǎn)和特點(diǎn)，輔以習(xí)題訓(xùn)練完成概念學(xué)習(xí)。

1.2 評價 教材中的語義圖示呈現(xiàn)出一個草地生態(tài)系統(tǒng)，抽象知識蘊(yùn)含其中。教師利用圖示設(shè)計“問題串”，是符合學(xué)科課程標(biāo)準(zhǔn)的教學(xué)設(shè)計。學(xué)生也較為習(xí)慣這種學(xué)習(xí)方式，聽、記結(jié)合完成學(xué)習(xí)任務(wù)。教師運(yùn)用這種教學(xué)設(shè)計時，既能確保教學(xué)進(jìn)度，又利于課堂教學(xué)的組織管理。但由于這部分內(nèi)容屬于概念教學(xué)的新授課，理論性相對較強(qiáng)，需要提供更多可視化的資源幫助學(xué)生建構(gòu)概念學(xué)習(xí)與現(xiàn)實(shí)生活之間的關(guān)聯(lián)。

2 情景體驗，模擬游戲表征概念發(fā)生

2.1 教學(xué)設(shè)計 環(huán)節(jié)一：模擬游戲活動1。基于教材中的語義圖示創(chuàng)設(shè)情景，將班級設(shè)想成一個生態(tài)系統(tǒng)，學(xué)生根據(jù)意愿分別扮演“草”“兔”“狼”等角色，教師不做限定。在游戲中，學(xué)生演繹草、兔、狼之間取食與被取食的關(guān)系，通過自身位置的改變，可視化呈現(xiàn)出草、兔、狼的數(shù)量及能量來源和去向。環(huán)節(jié)二：回顧游戲過程，分析：①扮演草、兔、狼的學(xué)生數(shù)量是否合理？為什么？②在模擬能量流動過程時，移動到下一營養(yǎng)級的“草、兔”數(shù)量是否合理？為什么？環(huán)節(jié)三：模擬游戲活動2。教師另選擇三位身材相近、高矮不一的學(xué)生分別扮演草、兔、狼，通過學(xué)生可視的身高來表征能量多少，身材較高的表示能量較多。參與活動的學(xué)生根據(jù)模擬游戲1的結(jié)論選擇角色排序，并闡述理由。若三位扮演者站位有誤，則其余學(xué)生幫助他們調(diào)整順序，闡明調(diào)整理由，最終得出能量流動的起點(diǎn)和特點(diǎn)。

2.2 評價 游戲是學(xué)生喜愛的課堂互動學(xué)習(xí)形式，教學(xué)中，教師遵循學(xué)生認(rèn)知發(fā)展規(guī)律，將教材中的語義圖示變化為生態(tài)系統(tǒng)這一實(shí)物表征，引導(dǎo)學(xué)生分析游戲中的問題，從局部到整體理解能量流動。在經(jīng)歷感受、分析的過程后，補(bǔ)充體驗應(yīng)用，請三位學(xué)生通過隊列展示能量流動的特點(diǎn)，一方面直觀地暴露出學(xué)生對學(xué)習(xí)存在的認(rèn)知問題，另一方面可視化地檢測出學(xué)生對知識的內(nèi)化情況。

3 思維訓(xùn)練，實(shí)物模型建構(gòu)重要概念

3.1 教學(xué)設(shè)計 環(huán)節(jié)一：教師布置學(xué)生課前調(diào)查養(yǎng)殖場、養(yǎng)寵物的家庭或動物園，計算：①動物每增加1kg體重，需要消耗多少千克食物？②動物每增加1kg體重消耗食物為什么不是1kg？環(huán)節(jié)二：課堂上，學(xué)生分組合作學(xué)習(xí)：①辨別教師提供的符號表征，估計大小不同的卡片(分別代表草、兔、狼，卡片的大小表示生物數(shù)量的多少)和粗細(xì)不同的箭頭(箭頭的粗細(xì)表示傳遞到下一營養(yǎng)級生物體內(nèi)能量的多少)的含義；②貼出教材語義圖示中的食物鏈，并闡明理由；③教師指導(dǎo)、糾錯，使用道具(一大一小兩個塑料梯形立方體和一個更小些的塑料三角錐)建構(gòu)能量流動金字塔模型。環(huán)節(jié)三：進(jìn)行傳水接龍模擬能量流動的過程，分析：①盛水容器和水分別代表什么？②倒入下一容器的水量多少為宜？③點(diǎn)評小組完成情況并分析原因。

3.2 評價 初中階段側(cè)重概念的初步理解，學(xué)習(xí)生物學(xué)核心概念，需要以生物學(xué)事實(shí)、現(xiàn)象為支撐，需要以科學(xué)思維方法為途徑[1]。教師指導(dǎo)學(xué)生在實(shí)地調(diào)研中獲得相關(guān)數(shù)據(jù)等直觀表征，在科學(xué)計算及比較分析中提升思維品質(zhì)，發(fā)展科學(xué)思維。學(xué)生在擺放、交換卡片和箭頭時，以實(shí)物為載體，實(shí)現(xiàn)思維可視化。“傳水”活動中，往往會出現(xiàn)倒多的情況，學(xué)生常選擇將水往回倒的動態(tài)資源：“水模擬能量，能量可以回傳嗎？”在此過程中，學(xué)生的思維得到深度發(fā)展。這種基于教材又超越教材的處理方式，綜合運(yùn)用了語義圖示、實(shí)物模型、實(shí)地調(diào)查、圖形符號等表征來進(jìn)行概念教學(xué)的設(shè)計。

4 總結(jié)

基于生物學(xué)表征多元化的教學(xué)，可以將課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)大致規(guī)劃為三個階段，即感性認(rèn)識階段、理性認(rèn)識階段和體悟應(yīng)用階段。“能量流動”是生物學(xué)中的重要概念，是教材中的教學(xué)片斷，可以依托學(xué)校層次、班級層次和教師專業(yè)發(fā)展水平選擇不同的知識表征進(jìn)行教學(xué)設(shè)計，激發(fā)出不同的思維方式(表1)。

表1 不同的知識表征對應(yīng)的思維方式特點(diǎn)

“問題導(dǎo)學(xué)”的教學(xué)設(shè)計緊扣知識目標(biāo)，層遞式“問題串”條理清晰，在語義圖示的刺激下，言語表征得到最大發(fā)揮，能夠較準(zhǔn)確地達(dá)成教學(xué)目標(biāo)，尤其適合剛?cè)肼毜男陆處熁蛘咧械葘哟蔚膶W(xué)校、班級。“情景體驗”的教學(xué)設(shè)計是一個學(xué)生循序漸進(jìn)參與體驗的過程，需要教師有較強(qiáng)的課堂組織管理能力，引導(dǎo)學(xué)生在多元化知識表征中理解重要概念，以客觀的狀態(tài)分析體驗時的主觀行為，方能達(dá)成教學(xué)目標(biāo)，多數(shù)學(xué)校、班級均可嘗試。

“思維訓(xùn)練”是一種較為理想的教學(xué)方式，在課堂教學(xué)中，多元化知識表征展現(xiàn)出較高級的思維情景，教師善用課堂動態(tài)生成資源，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行深度學(xué)習(xí)，建構(gòu)重要概念間的有意聯(lián)系達(dá)成教學(xué)目標(biāo)。這一教學(xué)設(shè)計對教師和學(xué)生的素養(yǎng)要求都很高，學(xué)生模擬事物的發(fā)生、發(fā)展，在感性認(rèn)識中獲得理性認(rèn)知。因此，適合有一定專業(yè)水平的教師嘗試和探索，需要學(xué)生在長期訓(xùn)練的過程中才能達(dá)成理想的效果。