一“境”到底的智慧課堂
——“種群的數量特征”（第1課時）教學設計

王寶晨

（廣東省中山市中山紀念中學 廣東中山 528454）

1 教材分析及設計思路

本節內容選自人教版高中生物學教材《選擇性必修2·生物與環境》第一章第一節的第一課時，《普通高中生物學課程標準（2017年版）》（以下簡稱《課程標準》）中對該部分內容的要求是“列舉種群具有種群密度、出生率和死亡率、遷入率和遷出率、年齡結構、性別比例等特征”。

學生在初中階段已經接觸過生態學內容，但多為現象描述，本模塊則更加注重探討群落、生態系統結構和功能的關系及系統運轉的內在規律。種群是從個體向群體過渡的關鍵概念，學生在《必修1·分子與細胞》和《必修2·遺傳與進化》中已經接觸過該概念。因此，本節的關鍵在于數量特征之間的聯系。

種群的數量特征之間并非簡單的并列關系，而是有內在的邏輯聯系。為了體現這一聯系，本節課采用“情境教學”策略，以瀕危動物長江江豚為情境，通過真實的數據引導學生分析江豚瀕危的現狀、原因和對策，使學生在解決實際問題的過程中逐步構建種群數量特征概念模型。

2 教學目標

①列舉種群的數量特征，構建概念模型說明“出生率和死亡率”“遷入率和遷出率”“年齡結構和性別比例”等種群的數量特征與種群密度的關系，鍛煉科學思維。

②認同十年禁漁政策的合理性和必要性，關注瀕危物種的保護，提升社會責任素養。

3 教學過程

3.1 情境導入，激發動力

教師展示10元人民幣背面“長江瞿塘峽”景色，并說明長江曾是世界上生物多樣性最豐富的河流之一，展示長江中幾種特有的生物——白鱘、鰣魚、白鰭豚、江豚的彩色照片，接著將照片變為黑白色并用紅色的“滅絕”文字加以強調，引導學生關注到江豚的現狀。教師首先對江豚進行簡單介紹，并結合圖片和文字說明江豚數量瀕危的現狀，激發學生保護江豚的欲望。教師說明任何物種都不可能以單一個體生存和繁衍，保護江豚要從種群入手，借此引出種群概念，導入新課。

設計意圖：長江是中華民族的母親河，教師以長江生物多樣性的劇變為例，更容易喚起學生心底最深沉的情感。可愛的白鰭豚從歡快的彩色一下變成黑白色，給學生造成強烈的視覺沖擊，激起學生內心對瀕危江豚保護的欲望，對十年禁漁計劃產生認同感，同時產生學習的動力。

3.2 問題驅動，突破重點

教師說明種群研究的中心問題是種群的數量特征及變化規律，研究江豚種群數量時首先研究種群密度。教師給出江豚相關的數據，學生根據概念計算江豚的種群數量。教師設問：哪些因素會導致江豚種群密度發生變化？學生容易想到個體出生或者死亡，教師可據此引出“出生率”和“死亡率”的概念。關于出生率和死亡率的計算，教師提問：某種群原有個體100個，當年新出生10個，死亡5個，該種群該年的出生率和死亡率分別是多少？學生可能對分母的數值存在分歧，教師應強調分母為初始種群數量。教師呈現江豚的死亡率數據曲線圖（圖1），并展示江豚因污染和酷漁濫捕致死的照片，繼續設問：如果你是江豚，當一個地方的環境越來越差，你會怎么辦？學生想到遷徙，教師自然引出“遷入率”和“遷出率”的概念。

圖1 江豚死亡率曲線

教師通過展示江湖通道淤塞的圖片說明，由于江豚遷徙受到影響，科學家展開了江豚遷地保護。教師繼續提問：易地（遷地）保護難以大規模開展，應優先選擇怎樣的個體才能加快種群繁衍速度？學生可以想到：年輕的江豚繁殖力強，年老的江豚容易死亡，因此年齡結構對種群密度也有影響。教師對3種年齡結構簡單介紹后提問：劃分各年齡期的標準是什么？學生分析出繁殖能力是劃分不同年齡結構的依據。教師利用希沃白板的課堂活動功能，對不同年齡結構類型種群數量變化的趨勢和原因進行討論分析，引導學生發現年齡結構與出生率和死亡率的關系，使得學生學習后可以從3個年齡期的相對多少來區分3種年齡結構。教師提出教材中的思考題：年齡結構為穩定型的種群，種群數量在近期一定能保持穩定嗎？學生可以想到氣候、食物等因素也會對種群數量的影響，年齡結構對種群數量的影響不是決定性的。

接著，教師依次給出江豚在1992年（表1）和2009年（圖2）的年齡結構數據，學生分析得出江豚在1992年的年齡結構為增長型。2009年的數據中由于老年群體較少，幼年和成年群體相近，學生可能會在穩定型和增長型之間猶豫。教師應及時對學生的疑問進行反饋，拋出問題：2009年江豚的年齡結構接近穩定型，但是種群數量仍在下降，你認為圖中數據哪里存在異常？據此，引導學生再次觀察數據。學生可以發現江豚的雄性個體數明顯多于雌性個體數，教師據此自然過渡到性別比例的教學內容。教師給出江豚1998年和2009年的性別比例數據并提問：研究人員認為江豚性別比例的偏移（正常應為1∶1）是導致其種群數量下降的原因之一。為什么？學生經思考后可發現：雌性偏少導致出生率下降。如果學生對雌性大量減少的原因感到疑惑，教師可結合雌性江豚的護幼行為略加解釋。

圖2 江豚性比（2009年）

表1 江豚性比（1992年）

設計意圖：江豚的可愛形象易于引起學生的憐愛，教師以“江豚保護”為情境緊扣教學目標，能夠激發學生學習熱情。教師從江豚數量調查開始，圍繞江豚種群數量特征設計一系列環環相扣的問題串，自然而然地將各個數量特征銜接在一起，如通過問題“哪些因素會導致江豚種群密度發生變化”引出出生率和死亡率，通過“如果你是江豚，當一個地方食物不足以維持生存時，你會做什么”引出遷入率和遷出率概念。江豚的死亡率曲線圖、年齡結構圖、性別比例數據等均取材于真實的研究論文，力求為學生創造真實的情境，給學生帶來沉浸式學習的體驗。教師應用探究性的問題，讓學生不知不覺中將所學知識與實踐相結合，讓知識不再是虛無縹緲的、高高在上的東西，而是實實在在的、接地氣的東西。本環節的情境創設可用表2概括。

表2 數量特征學習過程中的情境創設

3.3 總結歸納，構建模型

各數量特征之間不是簡單的并列關系，而是有著內在的邏輯聯系和層次之分。教師提問：哪些數量特征對種群密度的影響是直接的，哪些是間接的？引導學生構建種群數量特征概念模型（圖3）。

圖3 種群數量特征概念模型

之后，教師通過希沃白板的課堂活動功能對學生的學習成果進行檢測。在題目訓練后，教師再把學生的注意力重新拉回江豚，利用視頻讓學生知道江豚的生活環境已經得到改善，自然引出十年禁漁計劃，并要求學生應用本節的知識對禁漁計劃如何影響江豚種群數量進行分析，引導學生思考實行十年禁漁可能會遇到的實際困難（如社會、經濟等方面），并提出可能的解決思路。教師使用希沃白板的拍照上傳功能展示學生的答案并進行點評。最后，教師從構建人類命運共同體的角度向學生說明，在當今世界高度全球化的今天，只有構建人類命運共同體才能長久發展；要構建人類命運共同體，首先要保護環境，特別是保護綠水青山，保衛長江。

設計意圖：教師通過構建概念模型，引導學生利用模型中的因果關系分析實際問題，鍛煉學生的科學思維；讓學生提出禁漁過程中可能遇到的問題和對策，在密切聯系實際的同時提升學生社會責任感。

4 教學反思

《課程標準》要求課程內容情境化，讓學生在解決真實情境的問題中逐漸發展生物學學科核心素養。教師在教學中應該盡量為學生創造真實的情境。長江江豚本身是一種非常可愛的動物，相關圖片和視頻非常容易引起學生的喜愛。在了解其瀕危現狀后，學生的同情心被激發，利于產生學習動力。關于長江江豚的報道非常多，學生在生活中有機會接觸到，也有很多照片、視頻可供教師選擇。另外，關于長江江豚的研究非常多，通過查閱文獻可以獲得大量詳實的資料，教師在課堂中呈現真實的資料，讓學生在分析解決真實問題的過程中發展生物學核心素養。例如，在分析江豚2009年年齡結構時，從圖中的數據來看，該年齡結構并不完全符合任何一種類型，學生在分析時必須從根本上把握三種年齡結構的本質區別。本題并沒有標準答案，最重要的是鍛煉學生的思辨能力從而發展核心素養。

情境的連續性是情境教學中應特別注意的問題之一。這一方面體現學習內容的內在邏輯和遞進關系，另一方面增加學生學習的連貫性和思維上的遞進性，有利于深度學習。教材用東北豹來創設情境，較為新穎，容易激發學生的興趣，但是其相關研究數據較少，難以用來支撐整節課，會導致在學習不同數量特征時可能需要切換不同的情境，從而造成情境的碎片化。本課例選用長江江豚創設“大情境”，貫穿整節課的教學，一“境”到底，在發現問題（江豚瀕危）—分析問題（原因分析）—解決問題（如何應對）的過程中，自然地從種群密度過渡到出生率和死亡率，從遷入率和遷出率過渡到年齡結構和性別比例，從而有機地把所有數量特征整合在一起，自然形成邏輯關系。整堂課下來，學生如同觀看了一部懸疑電影，有效鍛煉了思維。

本課例在實施過程中，為了保持情境的連續性，進行了內容的取舍。樣方法和標記重捕法的理論學習會占用較多時間，故在設計課程時將其推后至第二課時。但是，這樣的處理造成了本課時的知識容量偏少、思維深度偏淺。另外，我國人口老齡化和性別比例失衡問題由于與情境聯系不大，也未涉及，但這些問題有著重要的現實意義，有助于提升學生的法治觀念和社會責任意識，后續都應在第2課時中加以補充。