基于“生動(dòng)·生智·生命”的“三生”生物學(xué)課堂

生物學(xué)是一門(mén)研究生命的學(xué)科。在中學(xué)生物學(xué)教學(xué)中，要構(gòu)建“生動(dòng)·生智·生命”的“三生”生物學(xué)課堂，教師可通過(guò)教學(xué)語(yǔ)言來(lái)使課堂更“生動(dòng)”；可通過(guò)任務(wù)驅(qū)動(dòng)、問(wèn)題引領(lǐng)讓課堂“生智”；可通過(guò)課堂教學(xué)，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到生命現(xiàn)象和生命活動(dòng)的規(guī)律，體現(xiàn)“生命”的理念。本文以人教版高中生物學(xué)教材選擇性必修2中的“生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)”一課為例，通過(guò)構(gòu)建基于“生動(dòng)·生智·生命”的“三生”生物學(xué)課堂，使教學(xué)充滿活力，拓寬學(xué)生的思維，發(fā)展學(xué)生的生物學(xué)核心素養(yǎng)。

一、教學(xué)設(shè)計(jì)思路

本節(jié)課創(chuàng)設(shè)“‘青田稻魚(yú)共生’系統(tǒng)”情境，通過(guò)分析該生態(tài)系統(tǒng)中的食物鏈和食物網(wǎng)，構(gòu)建生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)的模型，并進(jìn)一步修正模型和檢驗(yàn)?zāi)Ｐ汀W(xué)生在分析能量流動(dòng)的模型過(guò)程中總結(jié)出能量流動(dòng)的概念和能量流動(dòng)的特點(diǎn)，并學(xué)以致用地提出“荒島求生”的策略，實(shí)現(xiàn)“生動(dòng)·生智·生命”的“三生”課堂目標(biāo)。具體設(shè)計(jì)思路見(jiàn)圖1。

二、教學(xué)過(guò)程

1. 情境導(dǎo)入，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣

教師用自己的名字“錦麗”與“錦鯉”諧音的特點(diǎn)，讓學(xué)生稱呼自己為“錦鯉老師”。同時(shí)，用“錦鯉”引出本節(jié)課的“青田稻魚(yú)共生”系統(tǒng)的主角“甌江彩鯉”。

【設(shè)計(jì)意圖】可通過(guò)教學(xué)語(yǔ)言來(lái)使課堂更“生動(dòng)”。教師用自己的名字諧音“錦鯉”，拉近與學(xué)生的距離，創(chuàng)設(shè)有利于開(kāi)展“三生”課堂的教學(xué)氛圍，同時(shí)自然地引出甌江彩鯉，為學(xué)生展示一個(gè)“生動(dòng)”的生物學(xué)情境。這樣的課堂生動(dòng)有趣，能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

2. 確定生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)的研究對(duì)象

教師播放《神奇的“青田稻魚(yú)共生”系統(tǒng)》視頻，提出問(wèn)題：要研究該生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)，首先要確定我們的研究對(duì)象是什么。結(jié)合多媒體課件展示：食物鏈和食物網(wǎng)是生態(tài)系統(tǒng)的營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)，生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)就是沿著這種渠道進(jìn)行的。教師向?qū)W生說(shuō)明要研究生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)，首先要搞清楚該生態(tài)系統(tǒng)的食物鏈和食物網(wǎng)，從而引導(dǎo)學(xué)生完成“青田稻魚(yú)共生”系統(tǒng)主要食物鏈和食物網(wǎng)的繪制（見(jiàn)圖2）。

圖2 “青田稻魚(yú)共生”系統(tǒng)的食物鏈和食物網(wǎng)

根據(jù)學(xué)生繪制的食物鏈和食物網(wǎng)，教師帶領(lǐng)學(xué)生應(yīng)用“復(fù)雜→簡(jiǎn)單”“個(gè)性→共性”的科學(xué)研究方法，引導(dǎo)學(xué)生從“復(fù)雜”的食物網(wǎng)中“拿出”一條食物鏈進(jìn)行研究，并歸納出每條各不相同的食物鏈都可以用“第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)（生產(chǎn)者）→第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)（初級(jí)消費(fèi)者）→第三營(yíng)養(yǎng)級(jí)（次級(jí)消費(fèi)者）……”表示，從而確定生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)的研究對(duì)象為“第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)（生產(chǎn)者）→第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)（初級(jí)消費(fèi)者）→第三營(yíng)養(yǎng)級(jí)（次級(jí)消費(fèi)者）……”。

【設(shè)計(jì)意圖】通過(guò)任務(wù)驅(qū)動(dòng)、問(wèn)題引領(lǐng)的策略讓課堂“生智”。用《神奇的“青田稻魚(yú)共生”系統(tǒng)》視頻創(chuàng)建生動(dòng)高效的課堂，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。通過(guò)層層遞進(jìn)的問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生體驗(yàn)“復(fù)雜→簡(jiǎn)單”“個(gè)性→共性”的科學(xué)研究方法，激發(fā)學(xué)生的思考，發(fā)展學(xué)生的歸納與概括等科學(xué)思維。

3. 構(gòu)建生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)的模型

（1）構(gòu)建模型

資料1：

在整個(gè)生長(zhǎng)季節(jié)中，射入“青田稻魚(yú)共生”系統(tǒng)的太陽(yáng)能一部分被生產(chǎn)者（水稻）的光合作用固定，絕大部分被地球表面的大氣層吸收、散射和反射。生產(chǎn)者所固定的太陽(yáng)能一部分在生產(chǎn)者（水稻）的呼吸作用中以熱能的形式散失了；一部分用于生產(chǎn)者（水稻）的生長(zhǎng)、發(fā)育、繁殖等生命活動(dòng)，儲(chǔ)存在植物體的有機(jī)物中。部分生產(chǎn)者（水稻的花、葉片或種子）被初級(jí)消費(fèi)者（田魚(yú)）攝入，水稻的枯枝敗葉和根部則留在田里，最終被分解者利用。

學(xué)生依據(jù)資料1，畫(huà)出“青田稻魚(yú)共生”系統(tǒng)能量流經(jīng)第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)（水稻）的具體過(guò)程（見(jiàn)圖3）。

圖3 “青田稻魚(yú)共生”系統(tǒng)能量流經(jīng)第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)（水稻）的具體過(guò)程

（2）修正模型

通過(guò)分析各個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)攝入量和同化量的關(guān)系，修正模型。

資料2：

攝入量：某個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物攝入的總能量。

同化量：某個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物吸收的總能量。

依據(jù)資料2，教師用“田魚(yú)吃水稻”的例子，引導(dǎo)學(xué)生分析出：田魚(yú)的同化量=田魚(yú)攝入水稻的量-田

魚(yú)排出的糞便量。田魚(yú)排出的糞便實(shí)際上是改變了形態(tài)的水稻，應(yīng)歸入水稻的同化量。

依據(jù)上述分析，通過(guò)類比推理，生生討論，教師引導(dǎo)，學(xué)生依次畫(huà)出能量流經(jīng)初級(jí)消費(fèi)者、次級(jí)消費(fèi)者等其他營(yíng)養(yǎng)級(jí)的過(guò)程，構(gòu)建出生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)模型，修正了“青田稻魚(yú)共生”系統(tǒng)能量流經(jīng)第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)（水稻）的具體過(guò)程（見(jiàn)圖4）。

圖4 “青田稻魚(yú)共生”系統(tǒng)能量流經(jīng)第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)（水稻）的具體過(guò)程（修正后）

（3）檢驗(yàn)?zāi)Ｐ?/p>

科學(xué)研究一定要有數(shù)據(jù)支持。教師引導(dǎo)學(xué)生從“推理性的定性研究”轉(zhuǎn)向“事實(shí)性的定量驗(yàn)證”。利用美國(guó)生態(tài)學(xué)家林德曼對(duì)賽達(dá)伯格湖能量流動(dòng)的研究數(shù)據(jù)（見(jiàn)圖5）來(lái)檢驗(yàn)構(gòu)建的生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)模型。

資料3：

圖5 賽達(dá)伯格湖的能量流動(dòng)圖解

教師提出問(wèn)題：①分析圖5中的數(shù)據(jù)，找出每個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量來(lái)路和去路，并計(jì)算來(lái)路和去路的能量是否相等。②多了一條“未利用”的去路，如何理解“未利用”？

生生討論，教師引導(dǎo)，得出結(jié)論：每個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)來(lái)路和去路的能量相等。在有限時(shí)間內(nèi)，某個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量有可能既沒(méi)有被呼吸消耗，沒(méi)有被下一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)同化，也沒(méi)有被分解者利用，這部分能量就稱為“未利用”的能量。

【設(shè)計(jì)意圖】此部分是本節(jié)課的核心內(nèi)容。在教學(xué)中，教師通過(guò)語(yǔ)言的引導(dǎo)，進(jìn)一步為學(xué)生展示了科學(xué)研究的生動(dòng)過(guò)程，通過(guò)“構(gòu)建模型→修正模型→

檢驗(yàn)?zāi)Ｐ汀保寣W(xué)生親歷模型的構(gòu)建過(guò)程，并體會(huì)了“推理性的定性研究”與“事實(shí)性的定量驗(yàn)證”兩種科學(xué)研究方法，深化結(jié)構(gòu)與功能觀，發(fā)展批判性思維、模型與建模等科學(xué)思維，實(shí)現(xiàn)“生智”的課堂目標(biāo)。同時(shí)，在模型構(gòu)建的過(guò)程中，學(xué)生能認(rèn)識(shí)生命現(xiàn)象，體驗(yàn)“生命”過(guò)程。

4. 總結(jié)生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)的概念和特點(diǎn)

教師多媒體課件展示生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)模型。生生討論，教師引導(dǎo)。以生產(chǎn)者這一營(yíng)養(yǎng)級(jí)為例進(jìn)行分析，生產(chǎn)者固定太陽(yáng)能這個(gè)過(guò)程發(fā)生了能量的轉(zhuǎn)化（太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能）；生產(chǎn)者固定的太陽(yáng)能又可以通過(guò)呼吸消耗散失、流向下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)或被分解者利用，這個(gè)過(guò)程發(fā)生了能量的轉(zhuǎn)化（化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能）、散失（呼吸作用產(chǎn)生的熱能散失）、傳遞（生產(chǎn)者的能量傳遞給初級(jí)消費(fèi)者）。并進(jìn)一步總結(jié)出生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)的概念—生態(tài)系統(tǒng)中能量的輸入、傳遞、轉(zhuǎn)化和散失的過(guò)程。

分析生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)模型，按營(yíng)養(yǎng)級(jí)分析，找不同營(yíng)養(yǎng)級(jí)之間的差異。生生討論，教師引導(dǎo)，學(xué)生歸納出：因?yàn)槊總€(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)都有呼吸消耗，以熱能的形式散失，所以能量流動(dòng)沿著營(yíng)養(yǎng)級(jí)應(yīng)該是“逐級(jí)遞減”的；食物鏈中吃與被吃的關(guān)系是不可逆轉(zhuǎn)的，所以能量只能從低營(yíng)養(yǎng)級(jí)流向高營(yíng)養(yǎng)級(jí)，也就是只能“單向流動(dòng)”。

多媒體課件展示“賽達(dá)伯格湖的能量流動(dòng)圖解”。用賽達(dá)伯格湖能量流動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)一步驗(yàn)證能量流動(dòng)的特點(diǎn)：第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)（生產(chǎn)者）的同化量＞第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)（植食性動(dòng)物）的同化量＞第三營(yíng)養(yǎng)級(jí)（肉食性動(dòng)物）的同化量，能量沿著食物鏈的流動(dòng)，是逐級(jí)遞減的；植食性動(dòng)物取食生產(chǎn)者，肉食性動(dòng)物取食植食性動(dòng)物，吃與被吃的關(guān)系不可逆轉(zhuǎn)，能量流動(dòng)是單向的。

【設(shè)計(jì)意圖】通過(guò)分析生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)模型，學(xué)生自然生成生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)的概念，并歸納出能量流動(dòng)的特點(diǎn)，再用賽達(dá)伯格湖的能量流動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證，學(xué)生完整體驗(yàn)了“分析事實(shí)→得出結(jié)論→驗(yàn)證結(jié)論”的科學(xué)研究方法。學(xué)生分析、歸納、總結(jié)、生成概念代替了教師生硬給出概念，發(fā)展了學(xué)生的歸納與概括的科學(xué)思維，學(xué)生運(yùn)用思維總結(jié)生命活動(dòng)的規(guī)律，達(dá)成“生智·生命”的課堂目標(biāo)。

5. 檢驗(yàn)學(xué)習(xí)效果

多媒體課件展示教材第54頁(yè)“問(wèn)題探討”。

假設(shè)你像小說(shuō)中的魯濱遜那樣，流落在一個(gè)荒島上，那里除了有能飲用的水，幾乎沒(méi)有任何食物。你身邊尚存的食物只有1只母雞、15kg玉米。

討論

你認(rèn)為以下哪種生存策略能讓你維持更長(zhǎng)的時(shí)間來(lái)等待救援？

（1）先吃雞，再吃玉米。

（2）先吃玉米，同時(shí)用一部分玉米喂雞，吃雞產(chǎn)下的蛋，最后吃雞。

學(xué)生通過(guò)分析兩種生存策略的食物鏈，作出生存策略選擇，并給出選擇的依據(jù)。

【設(shè)計(jì)意圖】以教材“問(wèn)題探討”中的荒島求生策略的選擇問(wèn)題，檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)本節(jié)課知識(shí)的掌握情況。對(duì)課堂學(xué)習(xí)效果的及時(shí)檢驗(yàn)和反饋，能夠使掌握得好的學(xué)生有成就感，激發(fā)進(jìn)一步學(xué)習(xí)的興趣，掌握得差的學(xué)生及時(shí)進(jìn)行反思和總結(jié)，更好地進(jìn)入下一階段的學(xué)習(xí)。在課堂教學(xué)中教師通過(guò)創(chuàng)設(shè)“生動(dòng)”的情境，激發(fā)“生智”的思維，分析“生命”的過(guò)程，將“三生”教學(xué)理念作為評(píng)價(jià)課堂的一種方式來(lái)檢測(cè)學(xué)習(xí)成果。

三、教學(xué)反思

整節(jié)課以神奇的“青田稻魚(yú)共生”系統(tǒng)情境貫穿教學(xué)始終，并用“荒島求生策略選擇”作為收尾，生動(dòng)有趣，學(xué)生興趣盎然。以構(gòu)建生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)模型為主線，讓學(xué)生親歷完整建模過(guò)程：構(gòu)建模型→修正模型→檢驗(yàn)?zāi)Ｐ停⒃诖诉^(guò)程中滲透各種科學(xué)研究方法，比如，“復(fù)雜→簡(jiǎn)單”“個(gè)性→共性”“推理性的定性研究→事實(shí)性的定量驗(yàn)證”，學(xué)生在此過(guò)程中發(fā)展了批判性思維，以及模型與建模、演繹與推理、歸納與概括等科學(xué)思維，同時(shí)也深化了結(jié)構(gòu)與功能觀、物質(zhì)與能量觀等生命觀念。整節(jié)課充分發(fā)揮學(xué)生的學(xué)習(xí)主體地位，很好地實(shí)現(xiàn)了“生動(dòng)·生智·生命”的課堂目標(biāo)。

（作者單位：福建省廈門(mén)雙十中學(xué)）

責(zé)任編輯：趙繼瑩