生命觀念視域下“群落分層形成垂直結構”的深度學習

摘要：本文在結構與功能觀、進化與適應觀、物質與能量觀以及穩態與平衡觀等生命觀念視域下，通過追問、論證、建模及討論等方式對“群落分層形成垂直結構”開展深度學習。

關鍵詞：生命觀念；深度學習；群落的垂直結構

文章編號：1003-7586（2024）04-0033-03 中圖分類號：G633.91 文獻標識碼：B

生命觀念是《普通高中生物學課程標準（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱《課程標準》）提出的學科核心素養四個要素中獨具生物學學科特點的維度，是生物學學科核心素養的標志。“群落分層形成垂直結構”是浙科版普通高中教科書《生物學·選擇性必修2·生物與環境gt;第二章第二節的內容。《課程標準》對應的學業要求是：舉例說明不同類型群落的結構、特征及演替規律。本部分內容知識敘述性強，概念淺顯易懂，知識之間關聯性強。

1 學習內容分析

高二學生已具備良好的觀察和認識事物的能力，也有較強的歸納與概括、演繹和推理能力，對系統觀、進化觀和平衡觀也有一定的認識。基于此，在本內容的學習過程中采用追問、建模、論證和討論等方式，引導學生對知識進行重組和加工，從而進一步發展生物學學科核心素養中的生命觀念。學習框架如圖1所示。

2 深度學習過程

2.1 對“群落的分層現象”進行追問，建立結構與功能觀

教師首先播放介紹校園生態的小視頻，然后通過設置問題串引導學生思考。在問題串的引導下學生完成“群落分層形成垂直結構”這一概念的建構，并且通過討論建立群落的垂直結構與生物多樣性的聯系（見圖2）。

設計意圖：設置由淺入深、層層遞進的問題串，引導學生主動建構概念，之后再根據個性化理解，對知識本身所具有關聯和結構進行再關聯、再構建，從而形成自己的知識結構。通過討論群落的垂直結構和生物多樣性的聯系，理解一定的結構必然有與之相對應的功能存在，且任何功能都需要一定的結構來完成，從而進一步建立“結構與功能相統一”的觀念。

2.2 對“植物分層的原因”開展論證，提煉物質與能量觀

教師首先展示“一個溫帶落葉闊葉林群落的垂直結構示意圖”，布置學生閱讀教材中“群落的分層現象”的相關內容，組織學生運用圖爾敏的CER論證模型開展論證活動（見圖3）。然后讓學生比較熱帶雨林群落、溫帶落葉闊葉林群落、寒溫帶針葉林群落及草原群落等不同群落垂直結構的復雜程度。

設計意圖：學生在原有的認知水平基礎上已經能夠提出“陸生群落的分層主要與植物對光的利用有關”的主張。布置學生閱讀教材尋找證據，并闡述如何根據證據得出主張，即進行推理。通過推理，學生能知道光合作用合成物質和貯存能量與植物分層有著密切關系。通過比較不同群落垂直結構的復雜程度，讓學生進一步理解分層與時光的利用密切相關，從而提煉物質和能量觀。

2.3 構建“動植物分層機制”的模型，體會進化與適應觀

在學生學習了“陸生群落的分層現象”后，教師先組織學生討論“湖泊群落的動植物分層現象”，然后比較植物層次性和動物層次性的異同點，闡述動植物分層形成的機制，最后，引導學生繪制“‘動植物分層機制’的模型示意圖”，如圖4所示。

設計意圖：通過比較植物層次性和動物層次性，闡述動植物分層機制，讓學生理解成層結構是自然選擇的結果，從時間延展的角度體悟群落層次性的形成過程，從而進一步理解適應是生物的遺傳變異與環境相互作用的結果，體會進化與適應觀。

2.4 討論“群落分層的意義”，發展穩態與平衡觀

教師向學生展示“四大家魚在池塘水層中分布曲線圖”，并提出問題：從資源利用角度分析，導致四大家魚在池塘不同水層中分布的原因什么？四大家魚在群落的分層有什么意義？教師要求學生先獨立思考，再進行組內討論、組間交流。學生得出四大家魚因棲息空間和食性不同而分布在池塘的不同水層，有利于提高生物群落整體對光照和食物等自然資源的充分利用的結論。討論交流過程中開展生生評價、師生評價等多元化評價。

設計意圖：通過多層次的討論，讓學生明確生物在垂直方向的位置配置關系有利于提高生物群落整體對光照和食物等自然資源的充分利用，緩解種間競爭，從而發展穩態與平衡觀。

3 教學反思

3.1 關注生命觀念的課堂，必然是概念整合、觀念交融的課堂

生命觀念的形成，依賴于在多個概念之間找關聯、做提煉。例如，群落層次性和生物多樣性的關聯能夠幫助學生形成結構與功能觀，光合作用和植物分層的關聯能夠幫助學生形成物質與能量觀等。每一個生命觀念，又都與其他觀念相關聯。例如，不同生長型植物在群落中的分布體現了物質與能量觀，群落結構的具體表現是結構與功能觀的體現，而它們都是在長期自然選擇基礎上形成的對環境的適應，和進化與適應觀相關聯；適應環境的群落是一個相對穩定的統一整體，又和穩定與平衡觀相關聯。

3.2 關注生命觀念的課堂，必然是發展思維、真正探究的課堂

培養學生的生命觀念，需要科學思維的支撐，所有生物學知識都來自對客觀生命的理解，講究事實與證據。學生需要在學習知識、養成生命觀念的過程中逐步發展科學思維。例如，運用論證法進行深度學習時，可以發展演繹與推理能力；通過繪制概念圖進行深度學習時，可以提高模型與建模能力；運用討論法進行深度學習時，可以培養質疑精神，發展批判性思維。學生在針對特定的生物學現象，開展觀察、提問、實驗設計、方案實施及結果分析等科學探究活動的過程中，也能夠潛移默化地形成生命觀念。

3.3 關注生命觀念的課堂，必然是滲透責任、感悟價值的課堂

在生物學學科核心素養的四個維度中，生命觀念是根本，社會責任是目標。生命觀念與社會責任的關系緊密，領悟生命觀念是形成和踐行社會責任的前提，只有讓學生建構起生命觀念，才能在此基礎上培育和樹立起相應的社會責任。例如，在本節課最后，引導學生遷移應用，讓學生參與通過開發立體農業解決資源缺乏和環境污染等社會性議題的討論，提高其社會責任意識。

基金項目：浙江省紹興市2024年度教科規劃課題項目“跨學科概念融入單元整體教學的探索與實踐”（SJG2024310）。