做一個講“理”的生物老師

周琴

“生態系統的功能（能量流動）”是生物教材八年級下冊的內容，要求學生對宏觀的生態系統從感性認識上升到理性認識的高度，而且要在學習過程中不斷強化“結構與功能相適應”的生物學基本觀點。生態系統的結構是比較松散的，這種結構是通過食物鏈連接起來的，其功能也是與之相關聯的。理解這一點，對后期學習生態系統的穩定性及其調節問題起著至關重要的作用。但是學生在做到“生態系統的功能”這部分練習題的時候，反饋出的信息卻不容樂觀——“物質循環，能量流動”這八個字背得滾瓜爛熟，可一做題就傻眼了，甚至還有孩子搞不清楚能量金字塔中各種生物的數量關系。怎么回事？這讓我有點一籌莫展了。

生態系統的功能問題怎么解決？其實在小學階段，學生已經對什么是生態系統有所了解，但僅限于很淺顯的“了解”。而初中生態系統這部分的知識，明顯提高了學生在抽象思維深度上的要求——孩子們要從一個宏觀的整體的角度來認識生物圈，認識其中生物和環境之間的聯系，尤其是要理解生態系統所體現的各種功效和作用（能量流動、物質循環和信息傳遞）。這其中有一個顯著的變化，就是孩子們的思維方式要由以“形象思維”為主轉變成以“抽象思維（邏輯思維）”為主。學生如果到了中學仍然按小學的思維方式去學習和思考，當然會很吃力;而老師如果只是按照教材上的內容來告訴學生什么是“生態系統的功能”，忽略了生物學科的理科本質屬性，僅僅只是教“知識”，不注重學生科學思維能力和科學思維方法的培養，認為生物就是一門“背多分”的學科，那學生肯定就會出現這種“翻開書來都明白，做起題來都不會”的情況了。

怎么和孩子們一起邁過這個坎呢？“授之以漁”，先要讓孩子們對這個“漁”產生興趣。人人都有天生的好奇心，創設一個有趣的情境，用問題來引入是屢試不爽的法寶。大概是這部分內容太過宏觀抽象，所以嚴肅的中學教材里竟然也用了有點低幼的“魯濱孫漂流記”來引入。熟悉又有趣的情境被我立即借用到課堂上，配合圖片拋給學生一個“世紀難題”：面對煮熟的玉米和一只母雞，魯濱孫應該先吃什么？

問題是思維的引擎。春日下午，本來蔫頭耷腦的學生們立即來了精神，七嘴八舌發表意見：“先吃雞，我喜歡吃肉！”“先吃玉米，再用一點玉米喂雞，讓雞生蛋，再孵出小雞，這樣我就可以天天吃雞和雞蛋了。”“先吃雞，把玉米種下去，等著豐收。”亂哄哄的嬉笑聲中突然有幾個不一樣的聲音冒了出來：“不對不對，玉米已經煮熟了，種到地里也不能發芽！”“這是海島，哪有淡水澆玉米地啊？”我暗自竊喜：思維被興趣調動起來了。我追問：“沒有新的玉米產生，那小雞吃什么長大啊？”不符合邏輯的假設一下被推翻，想天天吃雞的小屁娃們傻眼了。更加讓我驚喜的是，有一個學生指出：“一只母雞生下的蛋沒有受精，是孵不出小雞的。所以，壓根兒就不用考慮小雞的問題了。”

接下來，我給出了兩種策略：1.先吃雞再吃玉米;2.先吃少量玉米，同時用一部分玉米喂雞，讓雞長大點以后再吃雞。究竟哪種方式更劃算呢？要解決“怎么吃劃算”這個問題，首先要搞清楚“為什么要吃”和“吃多少才行”。因為有前面學習食物鏈知識的鋪墊，所以大家很快達成共識：魯濱孫吃食物是為了獲得能量和物質來維持生存。那毫無疑問魯濱孫作為食物鏈的一員就必須通過“吃”來獲得盡可能多的物質和能量。我順便給孩子們強調：基于事實和證據的假設才是科學的假設，所以“我喜歡吃雞”這樣憑感覺的假設是沒有價值的。

我請了兩個孩子在黑板上畫出兩種策略中隱藏的食物關系：①玉米→人，雞→人;②玉米→雞→人。沿食物鏈②逆向追溯，學生很順利就推導出三個關鍵點：1.最終能量來源是太陽能;2.輸入生物體內總能量的多少是取決于植物的光合作用轉化了多少能量;3.能量會沿食物鏈傳遞。討論進行到這里，有激動的孩子忍不住插嘴：“怪不得太陽要毀滅了，地球就只好去流浪，原來是沒有能量來源了！”孩子們的理性思維又上了一個臺階，我為他們點贊！到這時，答案已經呼之欲出了。我立即追問：“那么，能量在傳遞的過程中會不會發生變化？”“會，魯濱孫會消耗能量，所以能量會變少。”我又問：“只有人會消耗能量嗎？”“其他生物也要消耗能量維生。”所以，大家很快明白了能量傳遞下去就會越來越少。

那么，魯濱孫怎么吃劃算呢？別急，再來看看“吃多少才行”。咚咚咚，敲黑板，生態學天才林德曼隆重登場，我開始介紹他的事跡。林德曼基于科學觀察和數據統計分析構建出來的“賽達伯格湖生物能量金字塔”模型讓孩子們忍不住嘖嘖感嘆：“生物自己消耗那么多的能量，只傳遞一點點給別人，簡直太自私、太摳門了！”接著我們馬上進行“吃魚劃算嗎”討論，并實際操練起來。我讓孩子們動筆算算：在“浮游植物→浮游動物→魚→人”這條食物鏈中，如果這個人是你自己，如果你只靠吃魚來增長體重，那需要消耗多少斤浮游植物才能長到現在的一百斤呢？（提醒大家，生物是理科，請用數據說話！）計算結果引發了一大片驚呼聲：“天哪！我長大竟然消耗了這么多浮游植物！”最后我問：“那吃魚劃算嗎？如果從盡量減少能量消耗的角度考慮，怎么吃才劃算呢？”全班異口同聲：“直接吃浮游植物唄！”現在，我相信基本上每個孩子都能幫助魯濱孫解決“怎么吃”這個世紀難題了。

一節課上完，學生在環環相扣的問題的引導下，通過解決一個個彼此相關聯的問題，最后終于推理出了能量傳遞的特點——“單向流動、逐級遞減”。是的，整堂課提煉一下核心只有這八個字。要是像往常那樣把教材上簡單呆板的文字空投給學生讓他們記住，也許我只需要花幾分鐘。而今天這堂課，我雖然絞盡腦汁、費盡口舌，但孩子們通過縝密的邏輯推理，過關斬將，自己一點點揭開了科學結論的神秘面紗。40分鐘的時間里，前一個問題的解決是后一個問題的基礎，每一個問題都成了學生推理的依據。孩子們一起討論，一層層搭建出邏輯的階梯，充分體驗了一把有理有據地進行理性判斷的思維冒險。至少，從課后作業的反饋來看，學生對知識的掌握情況遠遠好于以前了。看來，明“理”才是理科學習的根本，思維嚴謹又靈活的學生，怎么可能學不會那些基于證據和邏輯才被發現的科學知識？教學并不在于關注老師教授給學生多少知識，學生學到了什么才是真正的實質。老師無論面對什么樣的課型，都應該關注這堂課的邏輯主線，盡量把教材上干巴巴的概念和結論轉化為環環相扣、層層遞進的問題串，讓學生知道學習的方向和目標，有興趣地參與學習的全過程。這樣一來，理想的教學要達到的最高目標就不應該是對書本知識的簡單記憶、理解、掌握和運用，而應該是讓學生在學習的過程中通過批判、分析而獲得新的感悟和自己的判斷，從而使學生思維品質得到提升。也只有這樣，才能真正讓學科核心素養落實到位。

“科學結論并不是冰冷地存在于課本中的，它是有溫度的，可以觸摸的，你可以慢慢地牽住它的手，愉快地帶它去散步。”我很喜歡這段話，并用以自勉。我再次提醒自己：不要著急告訴學生知識，生物學不是“理科中的文科”，所以，努力做一個講“理”的理科老師！

（作者單位：四川省成都市錦西中學）