何 波
(廣東省廣州市花都區(qū)新華中學 510800)
核心概念是生物學科的主干知識,對學生學習生物學及相關(guān)科學具有重要的支撐作用。核心概念的形成有助于幫助學生深入理解和應(yīng)用知識,有利于發(fā)展學生的生命觀。從課標要求和歷年高考題來看生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)都是高中生物教學的核心概念,現(xiàn)以“生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)”一節(jié)教學為例,運用合作探究教學方式來降低學生學習概念的難度,提高概念教學的有效性,提升學生生物科學素養(yǎng)。
“生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)”是人教版高中生物學教材必修3《穩(wěn)態(tài)與環(huán)境》第5章第1節(jié)內(nèi)容,本節(jié)需要學習和掌握的重要概念有:①生態(tài)系統(tǒng)是指一定區(qū)域內(nèi)的所有的植物、動物、微生物以及非生物環(huán)境(種類);②依據(jù)生物在生態(tài)系統(tǒng)中的不同作用,一般可分為生產(chǎn)者、消費者和分解者(成分);③生產(chǎn)者通過光合作用把太陽能轉(zhuǎn)化為化學能,然后通過食物鏈(網(wǎng))傳給消費者、分解者(功能);④生物圈是最大的生態(tài)系統(tǒng)(范圍)??蓪⒈竟?jié)重點概念劃分為核心概念、一般概念和具體概念并以概念圖形式呈現(xiàn)(圖1)。
圖1 生態(tài)系統(tǒng)相關(guān)概念的結(jié)構(gòu)層次圖
教學過程中導(dǎo)入教學活動的形式是多種多樣的,可以教師口頭提問、用教材插圖或幻燈片提供問題情境、展示實物模型等方式,吸引學生的注意力和激發(fā)學生的學習興趣,從而導(dǎo)入新課。學生通過對“種群和群落”的學習,已經(jīng)明確種群和群落的概念及關(guān)系,但這兩個概念在學習“生態(tài)系統(tǒng)”概念時存在隱蔽性,所以教師在教學中應(yīng)該讓學生主動發(fā)現(xiàn)并暴露這些已有知識。教師巧用必修3教材87頁的插圖創(chuàng)設(shè)情境來導(dǎo)入核心概念。學生對同種生物構(gòu)成種群,不同種群的生物構(gòu)成群落有了一定的認識,但必定產(chǎn)生疑問:群落與生態(tài)系統(tǒng)之間會有什么關(guān)系呢?然后以預(yù)設(shè)的問題組織學生開展課堂討論,實施探究活動,教師在討論過程中注意傾聽學生暴露的錯誤概念,最后再一并指出,導(dǎo)出核心概念。這種導(dǎo)入從上課效果來看,由于插圖信息的具體化和形象化一下子就引起學生的注意力,充分激發(fā)了學生的學習興趣。
在生態(tài)系統(tǒng)的組成成分這部分內(nèi)容的學習中,對于生產(chǎn)者、消費者、分解者等各組成成分,學生通過初中的學習有所了解也能例舉一兩個實例,但對于概念并不是很清楚,所以對于所有成分的準確判斷還有待探究。由于必修3教材編排了“設(shè)計并制作生態(tài)缸”的探究實驗。因此,教師采取了學生小組自建微型生態(tài)系統(tǒng)的探究實驗進行概念教學,探究的過程就是學生思維展開、問題解決的過程,也是概念形成的過程。
3.1 課前準備 首先根據(jù)學生的學習情況、性格愛好等因素將全班學生分為12個合作小組,每個小組4人,各小組確立1名組長。為了保證各小組各成員都能積極參與其中,并且能真正理解核心概念,所以根據(jù)小組意愿和組內(nèi)學生的差異在自建微型生態(tài)系統(tǒng)之前進行了明確分工:以自愿為原則,每個小組商量確認課前準備好一種生物或非生物[要求:準備生物或者非生物的數(shù)量要能滿足12個小組構(gòu)建生態(tài)系統(tǒng)的需要;其中3個小組必須是不同種的動物,3個小組必須是不同種的植物,3個小組是不同種的微生物(營寄生或腐生生活的),3個小組是不同種的非生物];組內(nèi)4名同學必須都閱讀教材第5章第1節(jié)制作生態(tài)缸的相關(guān)內(nèi)容,思考:自建一個微型生態(tài)系統(tǒng)必須有哪些組成成分?每種成分具體有什么作用?最后每個小組根據(jù)自組情況準備一個生態(tài)瓶或者生態(tài)缸。
3.2 課堂實施 概念教學中,教師首先通過創(chuàng)設(shè)情境,循序漸進地呈現(xiàn)出核心概念生態(tài)系統(tǒng)。然后要求每組學生在課前準備的基礎(chǔ)上以小組為單位展開討論:小組擬自建一個什么微型生態(tài)系統(tǒng)(水生還是陸地)?準備選擇哪些生物和非生物?數(shù)量大概要多少?每種生物在生態(tài)系統(tǒng)中擔當了什么成分?有何作用?討論過程中小組可以安排一名成員“考察”課前各組準備好的實驗材料(課前集體放在講臺上),以備及時更替所選擇的生物或非生物,確定好后小組成員分工合作以最快的速度完成微型生態(tài)系統(tǒng)的組建。
圖2 自建微型生態(tài)系統(tǒng)
圖2為學生自建的部分微型生態(tài)系統(tǒng),顯然教師通過精心設(shè)疑,為學生創(chuàng)設(shè)了自主合作探究學習的問題情境和條件,充分激起了學生合作探究的欲望,但是構(gòu)建微型生態(tài)系統(tǒng)的過程中由于某些動物或植物同時受多個小組喜愛,導(dǎo)致實驗材料準備不夠,所以出現(xiàn)了部分小組構(gòu)建的微型生態(tài)系統(tǒng)各成分之間的數(shù)量比例失調(diào)。
在教學過程中讓學生展示并不僅僅是為了追求課堂形式的生動,而是要讓學生通過主動展示,學會表達自己的觀點,提高語言表達能力和邏輯思維能力。展示要適時進行,不能游離于教學內(nèi)容之外,要讓學生在較好地理解了課程內(nèi)容之后進行展示,展示的內(nèi)容要依據(jù)重要概念,突出教學重點,突破教學難點。
例如,教師運用實體展示對比并通過對話的模式將教學層層推進。首先布置學生以小組為單位討論:①如何結(jié)合生態(tài)系統(tǒng)的組成成分向全班同學展示小組自建的微型生態(tài)系統(tǒng)?②展示時說出各成分在生態(tài)系統(tǒng)中起什么作用? 教學中有學生展示時,要求其他學生認真觀察和聆聽,并判斷是否有錯誤,如果有錯誤請在展示學生講完后給予糾正。
在學生積極參與、踴躍展示的過程中,教師提出以下問題供學生討論:①所有的植物都是生產(chǎn)者嗎?②生產(chǎn)者都是植物嗎?③所有動物都是消費者嗎?④消費者都是動物嗎?⑤所有細菌都是分解者嗎?⑥分解者都是細菌和真菌嗎?學生在教師的點撥下通過小組合作討論和交流等方式,最后對生產(chǎn)者、消費者、分解者等概念的外延和內(nèi)涵有了較清晰的理解。
整理歸納是完成教學任務(wù)的最后階段。它不應(yīng)只是簡單地重復(fù)所學內(nèi)容,而是要引導(dǎo)學生進行自我反思,這種反思的過程是一個思想升華的過程,是將點滴知識與內(nèi)在的知識網(wǎng)絡(luò)進行銜接的過程,是教師無法代替的。因此,歸納應(yīng)該圍繞重點概念,體現(xiàn)這部分知識的核心內(nèi)容,突出學生對所學知識的理解。例如,在學習完生態(tài)系統(tǒng)的組成成分后,教師引導(dǎo)學生經(jīng)過思考、討論和歸納使知識一目了然,迅速地整合和形成核心概念(圖3)。
圖3 生態(tài)系統(tǒng)的組成成分知識歸納
在學生初步掌握了生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)中涉及到的幾個概念后,教師創(chuàng)設(shè)問題情境,將教材中的幾個材料整合并呈現(xiàn)于學案中,促進概念的應(yīng)用與遷移。材料1:“螳螂捕蟬,黃雀在后”這句話是否構(gòu)成一條完整的食物鏈?為什么?”材料2:一般來說,一個生態(tài)系統(tǒng)的食物鏈越多,食物網(wǎng)越復(fù)雜,這個生態(tài)系統(tǒng)抵抗外界干擾的能力與保持自身穩(wěn)定的能力越強。在農(nóng)田、果園等人工生態(tài)系統(tǒng)中,人們可以通過增加或延長食物鏈來提高生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性,同時獲得更多的產(chǎn)品嗎?
教師引導(dǎo)學生在合作探究中進行材料分析:材料1由于沒有生產(chǎn)者,所以不能構(gòu)成一條食物鏈。然后歸納:在一條捕食食物鏈中只有生產(chǎn)者和消費者,而且生產(chǎn)者一定是第一營養(yǎng)級,初級消費者一定是第二營養(yǎng)級,其他消費者的級別不確定。例如,在浮游植物→蝦→小魚→大魚……這條食物鏈中的生物,大魚還吃蝦,所以大魚在這兩條食物鏈中所處營養(yǎng)級就不確定(第四或第三營養(yǎng)級)。像這樣在一個生態(tài)系統(tǒng)中一種生物可能是其他多種生物的食物,但同時也可能以其他多種生物為食物。這樣許多食物鏈彼此相互交錯連接成復(fù)雜營養(yǎng)結(jié)構(gòu),即食物網(wǎng)。
材料2說明農(nóng)田和果園等人工生態(tài)系統(tǒng)食物鏈單一、自身穩(wěn)定性差、易受病蟲害破壞。通過研究生物之間的關(guān)系,適當增加或延長食物鏈,使之成為立體農(nóng)田和立體果園,可以提高生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性,同時獲得更多的產(chǎn)品,如水田養(yǎng)魚、果園養(yǎng)雞等。
通過概念的遷移應(yīng)用,很好地體現(xiàn)了生物學來自于現(xiàn)實生活、服務(wù)于生活的特點,培養(yǎng)了學生的創(chuàng)新精神以及將所學知識應(yīng)用于實踐的能力。
為了解學生對“生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)”核心概念及具體概念的理解程度,可以根據(jù)需要精選幾道練習題,一方面保證概念教學目標的達成;另一方面也有助于改進概念教學。
反饋練習1:下列關(guān)于生態(tài)系統(tǒng)各成分的敘述中,正確的是( )
A.蚯蚓是需氧型生物,在生態(tài)系統(tǒng)中屬于消費者
B.硝化細菌通過化能合成作用合成有機物,屬于生產(chǎn)者
C.病毒是異養(yǎng)型生物,在生態(tài)系統(tǒng)中屬于分解者
D.太陽光來源于地球外,不屬于生態(tài)系統(tǒng)的成分
反饋練習2:如圖為一生態(tài)系統(tǒng)示意圖,請據(jù)圖回答:
(1)從生態(tài)學觀點看,圖中的光、CO2、H2O、N2和各種生物共同構(gòu)成________。
(2)圖中有________條食物鏈。
(3)細菌在生態(tài)系統(tǒng)中屬于________,其主要作用是________。
(4)蛇屬于第________營養(yǎng)級。
(5)次級消費者是________。
通過反饋練習,學生對生態(tài)系統(tǒng)、生產(chǎn)者、消費者、分解者、非生物的物質(zhì)和能量以及食物鏈、營養(yǎng)級等概念掌握程度更加深入,且能用所學知識解決實際問題。從學生的答題情況來看,絕大多數(shù)學生能快速正確地寫出答案,但也有個別學生由于沒有明確捕食食物鏈的組成,在數(shù)食物鏈時把非生物的物質(zhì)和能量或者細菌當作食物鏈的成分,從而數(shù)錯。但總的來說,本節(jié)課通過合作探究的方式成功實現(xiàn)了對核心概念的構(gòu)建,達到了預(yù)期教學目標。