主線式情境教學(xué)在高中生物學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用

摘 要：根據(jù)高中階段學(xué)生的培養(yǎng)要求，教師圍繞生物學(xué)學(xué)科核心概念設(shè)計(jì)“過程性”“發(fā)展性”的情境主線開展教學(xué)，將情境主線、知識主線與活動(dòng)主線進(jìn)行有機(jī)融合，該教學(xué)方法有助于促進(jìn)學(xué)生主動(dòng)參與學(xué)習(xí)活動(dòng)、提升知識遷移與應(yīng)用能力、發(fā)展自身的生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。本文以“生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性”一節(jié)內(nèi)容為例，設(shè)計(jì)以“白洋淀生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)、平衡與發(fā)展”為主線的教學(xué)活動(dòng)，既避免了知識和情境的碎片化，又加強(qiáng)了生物學(xué)知識的構(gòu)建以及與生活實(shí)際的聯(lián)系，有效促進(jìn)了學(xué)生的全面發(fā)展。

關(guān)鍵詞：主線式情境；生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性；高中生物學(xué)教學(xué)

文章編號：1003-7586（2024）10-0036-04 中圖分類號：G633.91 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

將情境教學(xué)運(yùn)用到高中生物學(xué)教學(xué)中，對于學(xué)生生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展具有十分關(guān)鍵的作用。教師通過創(chuàng)設(shè)生活實(shí)踐類、科學(xué)史探究類、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)應(yīng)用類等多種類型的教學(xué)情境，可有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)學(xué)生運(yùn)用生物學(xué)知識和相關(guān)能力解決實(shí)際問題。主線式情境教學(xué)的提出，為生物學(xué)教學(xué)中促進(jìn)學(xué)生核心概念的構(gòu)建、學(xué)科素養(yǎng)的發(fā)展和核心價(jià)值觀的形成提供了新的解決路徑。

1 理論基礎(chǔ)

主線式情境教學(xué)是情境教學(xué)的一個(gè)分支，指教師結(jié)合教學(xué)目標(biāo)、知識邏輯和學(xué)生實(shí)際情況，圍繞核心概念設(shè)置動(dòng)態(tài)、過程性和發(fā)展性的情境主線，將學(xué)習(xí)任務(wù)、學(xué)生活動(dòng)與系列子情境結(jié)合在一起，使知識教學(xué)隨著情境的展開而推動(dòng)，以發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維，提升教學(xué)效率。

主線式情境教學(xué)法有助于學(xué)生切身體驗(yàn)在真實(shí)情境中解決問題的過程（圖1），實(shí)現(xiàn)對不同概念及事實(shí)的有效整合，將零散知識并聯(lián)或串聯(lián)成相對完整的線索，使知識結(jié)構(gòu)化和系統(tǒng)化，便于教師在活躍課堂氛圍的同時(shí)，持續(xù)吸引學(xué)生的注意力，并且有利于學(xué)生培養(yǎng)思維的連續(xù)性。

2 教學(xué)背景

2.1 教材分析

本節(jié)內(nèi)容位于人教版普通高中教科書《生物學(xué)·選擇性必修2·生物與環(huán)境》（以下簡稱“教材”）第3章第5節(jié)，是對前四節(jié)中“生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能”相關(guān)內(nèi)容的總結(jié)與升華。其中“生態(tài)平衡”“生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性”“負(fù)反饋調(diào)節(jié)”等概念較為抽象，教師直接講授概念難以讓學(xué)生理解其內(nèi)涵及聯(lián)系。本文將“白洋淀生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)、平衡與發(fā)展”作為統(tǒng)領(lǐng)本節(jié)教學(xué)的情境主線，設(shè)計(jì)系列子任務(wù)，將情境主線、知識主線與活動(dòng)開展有機(jī)融合，有效加強(qiáng)學(xué)生的生物學(xué)知識與生活實(shí)際間的聯(lián)系，從而促進(jìn)學(xué)生進(jìn)行知識遷移并在復(fù)雜的學(xué)習(xí)情境中完成概念的構(gòu)建和生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展。

2.2 學(xué)情分析

學(xué)生經(jīng)過對教材前置內(nèi)容的學(xué)習(xí)初步了解到生命系統(tǒng)的各個(gè)層次都存在穩(wěn)態(tài)，且穩(wěn)態(tài)的實(shí)現(xiàn)離不開系統(tǒng)內(nèi)各組分之間的相互作用。生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)的實(shí)現(xiàn)與其結(jié)構(gòu)、功能及其相互之間的聯(lián)系脫不開關(guān)系。教師結(jié)合“白洋淀生態(tài)系統(tǒng)”的發(fā)展實(shí)例及其所面臨的生態(tài)問題，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用“透過現(xiàn)象尋找本質(zhì)”“建立數(shù)學(xué)模型”等研究生物學(xué)問題的思維方法解決真實(shí)問題。

3 教學(xué)思路

白洋淀是華北地區(qū)最大的濕地生態(tài)系統(tǒng)，水域遼闊，生物資源豐富。受自然條件和人類活動(dòng)的影響，白洋淀曾經(jīng)出現(xiàn)過水體污染、過度養(yǎng)殖等生態(tài)問題，后經(jīng)過生態(tài)治理恢復(fù)了生態(tài)平衡。教師以學(xué)生熟悉的“白洋淀生態(tài)系統(tǒng)”為研究對象，將“白洋淀生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)、平衡與發(fā)展”作為本節(jié)的教學(xué)主題和情境主線，通過層層遞進(jìn)的關(guān)聯(lián)性問題，設(shè)計(jì)“認(rèn)識生態(tài)平衡”“探究生態(tài)平衡的調(diào)節(jié)機(jī)制”“為改善生態(tài)問題提建議”等真實(shí)情境，引導(dǎo)學(xué)生逐步探究白洋淀生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)平衡的特征及調(diào)節(jié)機(jī)制，搭建知識框架，引導(dǎo)學(xué)生在解決問題的過程中形成生態(tài)安全觀、樹立保護(hù)環(huán)境的意識觀念。具體教學(xué)思路如圖2所示。

4 教學(xué)流程

4.1 情境創(chuàng)設(shè)，提出主題——白洋淀生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)、平衡與發(fā)展

教師播放“航拍中國——河北白洋淀”微視頻，創(chuàng)設(shè)情境：白洋淀具有豐富的動(dòng)植物資源，素有“華北明珠”之稱，自存在以來，不時(shí)受到氣候變化、物種入侵、人類活動(dòng)等影響，但只要這些影響不超過一定限度，其生態(tài)系統(tǒng)總是能夠維持相對穩(wěn)定。教師就此提出問題：白洋淀生態(tài)系統(tǒng)能長期處于穩(wěn)定的原因是什么？

4.1.1 子情境——認(rèn)識生態(tài)平衡

情境核心問題：什么是生態(tài)平衡？生態(tài)平衡具有哪些特征？白洋淀生態(tài)系統(tǒng)正處于什么發(fā)展階段？

任務(wù)一：教師展示白洋淀的湖泊和濕地等相關(guān)環(huán)境特征圖片，并提出問題——從群落演替的角度分析，如果氣候條件沒有劇烈變化，也沒有過多人類活動(dòng)干擾，白洋淀生態(tài)系統(tǒng)是否還會(huì)發(fā)生顯著的變化？

任務(wù)二：教師展示生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型和初生演替進(jìn)程圖（見圖3），引導(dǎo)學(xué)生分析圖示。學(xué)生認(rèn)識到生態(tài)系統(tǒng)的能量有輸入和輸出，并對早期階段和成熟階段的生態(tài)系統(tǒng)中群落的總生產(chǎn)量和總呼吸量數(shù)值變化進(jìn)行分析，得出結(jié)論：早期階段的生態(tài)系統(tǒng)，輸入大于輸出，即群落的總生產(chǎn)量大于總呼吸量；成熟階段的生態(tài)系統(tǒng)，總生產(chǎn)量和總呼吸量趨于穩(wěn)定，且相對值接近，即生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)會(huì)表現(xiàn)為收支平衡。

在學(xué)生理解收支平衡含義的基礎(chǔ)上，教師提供2010年和2018年白洋淀生態(tài)系統(tǒng)統(tǒng)參數(shù)調(diào)查數(shù)據(jù)，引導(dǎo)學(xué)生分析白洋淀生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顟B(tài)（見表1）。

任務(wù)三：教師結(jié)合生產(chǎn)者、消費(fèi)者、分解者在物質(zhì)循環(huán)、能量流動(dòng)中的作用，引導(dǎo)學(xué)生回答問題——在處于成熟階段的生態(tài)系統(tǒng)中，生產(chǎn)—消費(fèi)—分解過程的正常進(jìn)行對生態(tài)系統(tǒng)的功能有什么影響？

設(shè)計(jì)意圖：教師以對生態(tài)平衡的認(rèn)識為情境主線，結(jié)合觀察白洋淀影像資料、分析生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模型和群落演替進(jìn)程、處理白洋淀近年調(diào)查數(shù)據(jù)等活動(dòng)形式，設(shè)計(jì)真實(shí)情境下的問題，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識結(jié)構(gòu)平衡、收支平衡、功能平衡的內(nèi)涵及其聯(lián)系并總結(jié)處于穩(wěn)定狀態(tài)的生態(tài)系統(tǒng)應(yīng)該具備的特征，幫助學(xué)生形成結(jié)構(gòu)與功能觀。

4.1.2 子情境——探究生態(tài)平衡的調(diào)節(jié)機(jī)制

情境核心問題：生態(tài)平衡是一種動(dòng)態(tài)的平衡，白洋淀生態(tài)系統(tǒng)在內(nèi)外因素的影響下，仍能維持生態(tài)平衡的調(diào)節(jié)機(jī)制是什么？

教學(xué)任務(wù)：教師展示白洋淀生態(tài)系統(tǒng)的部分營養(yǎng)結(jié)構(gòu)。教師請學(xué)生分析問題：若鰱魚被人類大量捕撈導(dǎo)致數(shù)量減少，那么生態(tài)系統(tǒng)中紅嘴鷗、浮游植物的種群數(shù)量可能發(fā)生什么變化？教師引導(dǎo)學(xué)生嘗試用箭頭和文字繪制概念圖來表示各生物的數(shù)量變化關(guān)系及先后順序（見圖4）。

設(shè)計(jì)意圖：教師結(jié)合鰱魚、浮游植物、紅嘴鷗的數(shù)量變化情況，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識到生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)各種群的數(shù)量變化具有物質(zhì)循環(huán)的特點(diǎn)，能夠通過負(fù)反饋調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定是生態(tài)系統(tǒng)具有自我調(diào)節(jié)能力的基礎(chǔ)。

4.1.3 子情境——探究生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力

任務(wù)一：近年來，白洋淀水域受到諸多人類活動(dòng)的影響，如淀內(nèi)居民生活污水和水產(chǎn)養(yǎng)殖污水的排放等。教師引導(dǎo)學(xué)生思考問題：①這些干擾是否會(huì)對白洋淀生態(tài)系統(tǒng)的健康狀況產(chǎn)生影響？②生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力有沒有限度？

設(shè)計(jì)意圖：教師結(jié)合實(shí)例，使學(xué)生認(rèn)識到生態(tài)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)能力有限。河流如受到輕微污染，通過自我凈化，生物的種類和數(shù)量不會(huì)受到明顯影響。

任務(wù)二：教師展示河流自凈模式及白洋淀水質(zhì)的調(diào)研情況（見表2），引導(dǎo)學(xué)生回答問題——①白洋淀水質(zhì)由上游到下游發(fā)生了哪些變化？②河流自凈的機(jī)制是怎樣的？

設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生通過對白洋淀水質(zhì)變化情況和河流自凈模式進(jìn)行分析，促進(jìn)自身數(shù)據(jù)處理、曲線分析、邏輯推理等科學(xué)思維的發(fā)展，以及語言表達(dá)能力和學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。

任務(wù)三：教師提問，假如白洋淀的水體受到了嚴(yán)重污染，對生態(tài)系統(tǒng)環(huán)境以及水生生物會(huì)產(chǎn)生哪些影響？

設(shè)計(jì)意圖：教師通過引導(dǎo)學(xué)生對比分析河流受到輕微污染和嚴(yán)重污染的兩種情況，加深學(xué)生對負(fù)反饋調(diào)節(jié)、正反饋調(diào)節(jié)的理解并進(jìn)一步認(rèn)識到負(fù)反饋調(diào)節(jié)對于維持生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定的重要意義。學(xué)生由此總結(jié)出生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的概念及生態(tài)平衡與生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性之間的聯(lián)系。

4.1.4 子情境——為改善生態(tài)問題提建議

任務(wù)一：教師展示白洋淀不同年份生態(tài)系統(tǒng)總體特征的比較數(shù)據(jù)（見表3），引導(dǎo)學(xué)生對表格中的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。教師進(jìn)一步提出問題：白洋淀生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性是在下降還是上升？你能為改善白洋淀生態(tài)環(huán)境提出哪些合理的建議？

設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生通過對圖示年份中的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較分析，發(fā)現(xiàn)隨著年份的增長白洋淀生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性下降、魚類物種豐富度下降、物質(zhì)與能量的平衡遭到破壞。教師結(jié)合白洋淀真實(shí)的生態(tài)問題創(chuàng)設(shè)情境，發(fā)展學(xué)生分析、判斷、推理等科學(xué)思維，促進(jìn)學(xué)生的信息提取能力及運(yùn)用已有認(rèn)知提出解決方案的能力，幫助學(xué)生形成生態(tài)安全觀、樹立保護(hù)環(huán)境的社會(huì)責(zé)任意識。

任務(wù)二：教師組織學(xué)生觀看“二十大報(bào)告中看民生：生態(tài)文明”微視頻，了解我國為建設(shè)生態(tài)文明在造林面積、城市人均綠地公園面積、城市污水處理率等方面獲得的成就，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識到綠水青山就是金山銀山。

5 教學(xué)反思

主線式情境創(chuàng)設(shè)是開展生物學(xué)概念教學(xué)的有效保障，而學(xué)習(xí)任務(wù)和活動(dòng)的開展是教學(xué)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的載體和學(xué)生學(xué)習(xí)的框架。教師利用主線式情境教學(xué)思路組織教學(xué)時(shí)，應(yīng)將學(xué)生要解決的問題設(shè)置在相應(yīng)情境中，促進(jìn)學(xué)生將所學(xué)的知識和技能遷移至具體情境，激發(fā)學(xué)生的內(nèi)驅(qū)力，增強(qiáng)其學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。在進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，教師要精心研讀課程標(biāo)準(zhǔn)和教材，在對教學(xué)主線有明確認(rèn)知的基礎(chǔ)上，挖掘恰當(dāng)?shù)摹⑦B貫的情境素材加以提煉和編排，讓學(xué)生在真實(shí)情境中解決問題，從而實(shí)現(xiàn)生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的全面發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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