指向深度學習的高中生物學情境教學初探

文章編號：1003-7586（2025）03-0073-04中圖分類號：G633.91文獻標識碼：B

《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》）明確指出，高中生物學課堂旨在提高學生的生物學學科核心素養。在當前教學實踐中，以深度學習理念為指導的生物學情境教學已成為培養學生生物學學科核心素養的重要途徑。具體而言，這一途徑通過創設與學科核心素養目標相契合的真實情境，激發學生的學習動機；通過設計一系列“問題事”，引導學生進行深入思考，幫助學生在問題解決過程中構建概念、鍛煉思維，并在探究活動中提升遷移應用知識與解決實際問題的能力，從而有效促進學生的深度學習，增強其高階思維能力，并全面發展其生物學學科核心素養。筆者以“種群的數量特征”一節內容為例，初步探討指向深度學習的高中生物學情境教學在課堂教學中的應用。

1教材分析

“種群的數量特征”是人教版普通高中教科書《生物學·選擇性必修2·生物與環境》（以下簡稱“教材”）第1章第1節的內容，標志著學生開始從群體水平探討生命系統的組成、結構及發展變化規律。教材詳細闡述了種群的五個數量特征及其相互關系，其中種群密度及其調查方法是本節課的教學重難點。此外，本節課不僅為后續探討種群數量變化奠定了基礎，還為理解群落和生態系統的動態平衡提供了重要支撐。根據《課程標準》的要求，學生需能夠運用數學模型表征種群數量變化的規律，分析并解釋影響這一規律的因素，并將其應用于相關實踐活動中。學生在先前的學習中已掌握了種群的基本概念及其在生物進化中的意義，但對種群生態學的內容仍較為陌生。本節課以“三孩政策”各地修訂的“人口與計劃生育條例”及延長產假等新聞素材為導入，以江蘇省常州市的人口數據為情境，貫穿整個教學過程。筆者通過一系列逐步深入的“問題串”，引導學生進行深入探究，形成了一個由引導至探究、由問題解決至知識構建的主動學習流程，有助于學生在自主學習和小組合作中提升信息獲取、問題分析及語言表達能力。最終，學生不僅深化了自身對種群數量特征的理解，還通過知識遷移應用增強了解決實際問題的能力，促進了深度學習，提升了高階思維能力，進而有效發展了其生物學學科核心素養。

2教學目標

（1）理解種群的概念，掌握種群數量特征及其相互關系，熟悉種群密度的調查方法。

（2）通過真實情境和問題驅動，培養比較、分析和歸納的科學思維能力，闡述種群數量特征之間的邏輯關系。

（3）通過模擬實驗和探究活動，理解知識與實踐的辯證統一性，并通過對實際問題的討論，提升生態環境保護的意識和社會責任意識。

3教學過程

3.1創設真實情境，回顧種群概念

教師通過播放關于“三孩政策”的新聞視頻并展示各地修訂“人口與計劃生育條例”及延長產假的新聞報道，創設真實情境。學生在觀看新聞素材后深度思考：我國為何調整計劃生育政策？基于已有的知識儲備，學生得出結論：我國面臨人口出生率下降和人口老齡化加劇的嚴峻挑戰。由此，教師引入本節課的教學內容：探究我國人口數量的變化趨勢及其對計劃生育政策調整的影響。

隨后，教師提出問題：種群這一概念應如何定義？在生命系統的結構層次個體與種群之間存在哪些本質區別？學生通過討論達成共識：在一定空間范圍內，同種生物的所有個體組成的集合即為種群，個體是生命活動的基本單位，而種群則是由多個個體組成的群體，是物種在自然界中存續的基本單位。在此基礎上，教師引導學生得出更為全面的總結：種群相較于個體，其最顯著的特征在于具有一系列的數量特征。

設計意圖：教師通過真實情境的創設、問題的巧妙引導以及討論分析的深入進行，幫助學生在解決實際問題的過程中回顧并深化對種群概念的理解。同時，這一教學模式還注重培養學生的批判性思維和團隊合作能力，并有效增強了學生的社會責任意識。

3.2探究影響種群數量的因素，構建種群的數量特征概念

3.2.1確定種群密度的概念，了解種群密度的調查方法

教師以江蘇省常州市為具體案例，精心構建真實教學情境。常州市位于江蘇省南部長江三角洲的核心區域，擁有43.72萬公頃的廣闊面積，至2023年末，其常住人口達到了537.50萬。教師隨即提出引導性問題：常州市的人口總體能否被視為一個種群？應重點關注這個“種群”的哪些方面？經過小組討論，學生提出了一系列關注點，包括人口數量、老齡人口數量、男女比例、總人口規模、出生率與死亡率、流動人口狀況、教育水平以及收入水平等。教師進一步引導學生思考：在這些因素中，哪一個最為關鍵？學生經深入討論后，一致認為常州市的人口數量是其中最為關鍵的因素。教師對此進行解釋：種群密度是衡量種群數量最基本的數量特征。

緊接著，教師提出下一個問題：種群密度的定義是什么？學生通過閱讀教材并與小組討論，得出結論：種群密度是指在單位面積或單位體積內的個體數量。教師以不同班級學生人數為例幫助學生更直觀地理解這一概念。隨后，教師引導學生深入探討在實際生活中調查種群密度的必要性和具體方法，并通過展示草原放牧的場景提出問題：假如你是一名牧場主，應如何將收益最大化？

任務一：模擬樣方法 -五點取樣法和等距取樣法。

通過模擬實驗，教師指導學生計算草地上首的種群密度，并提出問題：如何有效地調查種群密度？接著，教師展示兩個模擬草地場景，引導學生了解逐個計數法和估算法，并引入了樣方法。在此基礎上，教師組織學生進行小組討論，探討以下問題：① 樣方的大小與形狀應如何確定？ ② 在統計樣方內的個體數量時，應如何處理位于取樣線上的個體？③ 樣方法適用于哪些生物的調查，其局限性是什么？經過討論，學生得出結論：樣方大小通常以 的正方形為宜，若個體數量較少，樣方面積可適當擴大；在計數時，應遵循“計上不計下，計左不計右”的原則；樣方法主要適用于植物及活動能力弱、活動范圍小的動物。教師接著提問：如果需要估算一片草原上羊群的種群密度，是否能用樣方法？學生小組討論后回答：由于羊的活動能力較強，不能采用樣方法進行調查。

任務二：模擬標記重捕法。

在模擬實驗中，大豆作為草原山羊的模擬材料，每個容器內均勻放置了100顆。學生以小組形式參與實驗，并將所得數據詳盡地記錄在如表1所示的表格中。通過這一環節，學生總結出大豆（模擬草原山羊）數量的估算方法。

隨后，教師提出幾個關鍵問題供學生小組討論：① 何為標記重捕法？ ② 其計算公式是怎樣的？ ③ 該方法適用于哪些場景？經過深人討論，學生得出結論：標記重捕法是在被調查種群的活動范圍內，首先捕獲一部分個體進行標記，隨后將其放回原環境，一段時間后再進行重捕，并根據重捕個體中被標記個體所占的比例推算整個種群的密度。此方法適用于活動能力強、活動范圍廣的動物。

設計意圖：教師通過構建以江蘇省常州市為實例的教學情境，將理論知識與實踐操作緊密結合。這一教學策略旨在幫助學生實現從概念理解到實際應用的跨越，從單純地掌握知識到操作技能的全面提升。通過親身參與實驗和小組討論，學生不僅鞏固了生物學基礎知識，還顯著增強了分析和解決實際問題的能力，進而培養了科學思維和探究精神。

3.2.2分析人口數據，探究人口數量變化的內因

教師通過呈現江蘇省常州市的人口數據，引導學生分析并探討人口數量變化的內在原因。

資料1：據2021年統計，常州市戶籍總人口為389.34萬人，出生率 ；死亡率 ，人口自然增長率則為一 o

學生分析這些數據，明確出生率和死亡率的定義。隨后，教師引導學生思考出生率與死亡率如何影響種群密度，學生經討論得出：當出生率高于死亡率時，種群密度增加；反之，則減少；若兩者相等，則種群密度保持穩定。

資料2：第七次人口普查顯示，常州市流動人口達183.28萬人，包括省外流入的103.47萬人和省內流入的79.81萬人。

教師引導學生從這些數據中提煉出遷入率和遷出率的定義，并進一步探討其對種群數量的影響。學生結合生活經驗，分析指出遷入率和遷出率是種群數量變化的重要特征。

資料3：聚焦社會熱點“三孩政策”，回顧我國計劃生育政策的歷史演變。

教師設問：“三孩政策”的實施能否有效解決我國的人口問題？學生小組討論后認為，鑒于人口老齡化、性別比例失衡等多種問題，“三孩政策”可能不足以全面解決我國的人口問題。隨后，教師引導學生分析三種年齡組成類型，結合年齡結構圖（見圖1），探討我國人口變化的情況及根源。學生充分闡述觀點并總結出：性別比例通過作用于出生率來影響種群數量。

設計意圖：通過創設真實情境與設置問題，教師將理論知識與實際問題緊密相連，培養了學生的批判性思維和自主探究能力。同時，對社會熱點問題的探討使學生能夠將生物學概念應用于實際問題的分析與解決，加深對“三孩政策”的認識，關注我國人口生態，培養社會責任意識。

3.3構建種群數量特征概念模型，深刻領悟種群密 度概念內涵

基于上述探究活動，教師鼓勵學生嘗試構建種群數量特征的概念模型。師生通過共同的討論與修正，最終形成了完整的概念模型（見圖2）。這一過程有助于學生從整體上把握種群各基本特征之間的內在聯系，深刻領悟種群密度概念的內涵。

設計意圖：教師通過引導學生全面探究影響種群密度的多種因素及其內在聯系，促使學生在實踐活動中逐步構建并優化種群數量特征的概念模型。在主動構建與不斷修正模型的過程中，學生進一步發展高階思維，在構建知識體系的同時提升探究、分析及解決問題的能力。

教師提出一個貼近現實的議題，要求學生設想：若自己是常州市人口與計劃生育部門的主管領導，應如何有效提升常州市的人口數量與質量？學生經過深入分析與熱烈討論，提出了多項策略，涵蓋鼓勵生育以提升人口出生率、加大人才引進力度以增加人口遷入率、實施人才留常計劃以降低人口遷出率、大力發展醫療健康事業以延長人口平均年齡并減少死亡率等方面。通過這些富有成效的討論，學生逐漸認識到研究種群數量特征的重要性，并深刻理解了其在協調人類與環境關系、實現人與自然和諧共生方面的作用。

設計意圖：教師通過聚焦如何提高常州市人口數量與質量這一現實挑戰，培養學生運用生物學知識分析并解決社會實際問題的能力，進而深化其對人類與環境關系的認知，激發其社會責任意識和主人翁意識。

4教學反思

生物學作為一門以實驗為基礎的自然科學，與人們的健康生活和環境保護緊密相連。本節課基于深度學習理論，通過精心創設與生物學學科核心素養目標相契合的真實情境，顯著提高了學生在課堂教學中的參與度，充分體現了以學生為主體、教師為引導的教學理念。

筆者采用自主學習、小組合作與“問題串”驅動相結合的教學模式，引導學生開展探究活動，自主構建概念體系，這不僅加深了學生對知識的理解和記憶，還提高了其遷移應用知識與解決實際問題的能力，有力促進了學生的深度學習，提升了學生的高階思維能力，并有效發展了學生的生物學學科核心素養。

參考文獻

[1]中華人民共和國教育部.普通高中生物學課程標準（2017年版2020年修訂）[M].北京：人民教育出版社，2020.

[2]朱立明.深度學習：學科核心素養的教學路徑[J].教育科學研究，2020（12）：53-57.