黎興 黃佑美 王英強(qiáng) 王瑞珍

摘要利用5E教學(xué)模式對(duì)高中生物學(xué)《選擇性必修2·生物與環(huán)境》第一章第三節(jié)“影響種群數(shù)量變化的因素”進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，通過引入、探究、解釋、精致和評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)著重培養(yǎng)學(xué)生的生物學(xué)核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞 生物學(xué)核心素養(yǎng) 5E 教學(xué)模式 種群數(shù)量

中圖分類號(hào) G633.91

文獻(xiàn)標(biāo)志碼 B

5E教學(xué)模式是由美國生物學(xué)課程研究所基于建構(gòu)主義理論設(shè)計(jì)的有效課堂教學(xué)模式，包括引入（engagement）、探究（exploration）、解釋（explanation）、精致（elaboration）和評(píng)價(jià)（evaluation）5個(gè)環(huán)節(jié)。教師可利用角色扮演等活動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生融入情境，開展關(guān)鍵的探究活動(dòng)，從而促進(jìn)學(xué)生主動(dòng)構(gòu)建概念、發(fā)展學(xué)科核心素養(yǎng)，解決真實(shí)情境中的問題，培養(yǎng)關(guān)鍵能力。

1教材分析與設(shè)計(jì)思路

“影響種群數(shù)量變化的因素”這一節(jié)內(nèi)容隸屬于人教版高中生物學(xué)《選擇性必修2·生物與環(huán)境》第一章第三節(jié)的內(nèi)容，是“種群及其動(dòng)態(tài)”一章的最后一節(jié)內(nèi)容，既是對(duì)前面知識(shí)的完善與深化，也是從“種群”到“群落”相關(guān)內(nèi)容的過渡?！镀胀ǜ咧猩飳W(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》（以下簡(jiǎn)稱《新課標(biāo)》）中的內(nèi)容要求是嘗試建立數(shù)學(xué)模型解釋種群數(shù)量變動(dòng)、舉例說明陽光、溫度和水等非生物因素以及不同物種之間的相互作用都會(huì)影響生物的種群特征變化?！缎抡n標(biāo)》中的學(xué)業(yè)要求為：運(yùn)用數(shù)學(xué)模型表征種群數(shù)量變化的規(guī)律，分析和解釋影響這一變化規(guī)律的因素，并應(yīng)用于相關(guān)實(shí)踐活動(dòng)中;從生態(tài)系統(tǒng)具備有限自我調(diào)節(jié)能力的視角，預(yù)測(cè)和論證某一因素對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的干擾可能引發(fā)的多種潛在變化。與舊教材相比，本節(jié)內(nèi)容為新增部分，凸顯了各種因素影響種群特征的重要性，促進(jìn)學(xué)生關(guān)注種群研究的應(yīng)用。

本設(shè)計(jì)采用5E教學(xué)模式，以我國珍稀動(dòng)物藏羚羊的瀕?，F(xiàn)狀為情境載體貫穿課堂始終，探究影響藏羚羊種群數(shù)量變化的可能因素并進(jìn)行分類、歸納與總結(jié)，要求學(xué)生在活動(dòng)中嘗試構(gòu)建種群數(shù)量變化的數(shù)學(xué)模型，聯(lián)系恐龍滅亡現(xiàn)象。進(jìn)一步解釋種群數(shù)量變化的內(nèi)涵，以期培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究、數(shù)學(xué)建模能力與保護(hù)珍稀物種的社會(huì)責(zé)任，并促進(jìn)學(xué)生形成自然狀態(tài)下種群數(shù)量動(dòng)態(tài)平衡，以及生物與環(huán)境相互依賴和影響種群數(shù)量變化的穩(wěn)態(tài)與平衡的生命觀念。

2教學(xué)目標(biāo)

1闡述影響種群數(shù)量變化的因素，能用穩(wěn)態(tài)與平

衡觀認(rèn)識(shí)藏羚羊種群數(shù)量變化的規(guī)律，并形成生物與環(huán)境相互依賴和影響的生命觀念。

2運(yùn)用捕食者和被捕食者的循環(huán)因果規(guī)律，演繹推理并預(yù)測(cè)種群數(shù)量變化趨勢(shì)，能夠選擇數(shù)學(xué)模型、圖示等表達(dá)并批判性思考種群數(shù)量變化受非生物和生物因素綜合影響的實(shí)際情況。

3通過擲骰子游戲建立數(shù)學(xué)模型，從而探究藏羚羊種群數(shù)量變化，培養(yǎng)合作與交流、解決問題的能力。

4認(rèn)同種群研究的重要社會(huì)意義;養(yǎng)成保護(hù)野生

動(dòng)物、生物棲息地及合理利用生物資源的意識(shí)。

3教學(xué)重難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)：掌握并判斷影響種群數(shù)量變化的非生

物因素和生物因素。教學(xué)難點(diǎn)：分析非生物因素與生物因素對(duì)種群數(shù)量變化的綜合性影響;分析非生物因素與生物因素對(duì)

種群數(shù)量變化的循環(huán)因果關(guān)系。

4教學(xué)過程

課前，學(xué)生組建合作學(xué)習(xí)小組;教師發(fā)放學(xué)習(xí)單。

4.1引入

教師展示藏羚羊的圖片，播放配樂詩《最后一只藏羚羊》，提供有關(guān)藏羚羊在氣候變化、保護(hù)區(qū)建立以及科考發(fā)現(xiàn)的種群數(shù)量情況的資料，引導(dǎo)學(xué)生分析不同時(shí)期和不同影響因素下藏羚羊的生活習(xí)性、生存環(huán)境和種群數(shù)量變化，促進(jìn)學(xué)生總結(jié)、歸納出生物因素與非生物因素的概念，并對(duì)資料中所示影響因素進(jìn)行分類（表1）。

設(shè)計(jì)意圖：教師展示不同時(shí)期與不同因素影響下藏羚羊的種群數(shù)量變化，強(qiáng)調(diào)環(huán)境因素（包括人類活動(dòng)）對(duì)生物種類數(shù)量變化和生存的重大影響，使學(xué)生初步感知種群水平的穩(wěn)態(tài)平衡觀，并培養(yǎng)學(xué)生珍惜與保護(hù)野生動(dòng)物的社會(huì)責(zé)任，亦為后面探究活動(dòng)做鋪墊。

4.2探究教師進(jìn)一步創(chuàng)設(shè)情境：假設(shè)你們是效力野生動(dòng)物

保護(hù)部門的動(dòng)物學(xué)家，請(qǐng)根據(jù)上述影響種群數(shù)量變化的因素，對(duì)環(huán)境的改變對(duì)種群數(shù)量的影響（該活動(dòng)改編自劉恩山等譯著中）開展模擬探究活動(dòng)并討論。模擬活動(dòng)：（1）每組學(xué)生的起始種群數(shù)量為200只，擲兩枚骰子。注意，投擲前種群的規(guī)?？赡軙?huì)影響事件的結(jié)果。（2）學(xué)生三人一組，兩人各丟一個(gè)骰子，至少投擲20輪骰子（除非種群滅絕），然后一人記錄每一輪游戲中擲出的點(diǎn)數(shù)以及種群規(guī)模的變化（表2）。（3）繪制隨著時(shí)間種群數(shù)量變化的圖表以及只有非生物因素或生物因素的影響下種群數(shù)量變化趨勢(shì)圖。（4）統(tǒng)計(jì)每個(gè)點(diǎn)數(shù)發(fā)生的總次數(shù)。

在學(xué)生小組完成活動(dòng)后，教師提出一系列問題，引導(dǎo)學(xué)生思考：

1根據(jù)繪制的圖表，非生物和生物因素影響綜合作用下該種群增長呈現(xiàn)怎樣的趨勢(shì)？單因素和雙因素下的種群數(shù)量變化趨勢(shì)說明了什么？

2哪一組因素（生物或非生物）對(duì)種群的數(shù)量影響最大？為什么？

3哪個(gè)限制因素對(duì)種群數(shù)量影響最大？請(qǐng)證明你的觀點(diǎn)。

4人、針茅草與該種群之間屬于什么關(guān)系？是否還存在其他因素會(huì)限制該種群數(shù)量的增長？

設(shè)計(jì)意圖：教師利用問題鏈，給學(xué)生搭建腳手架，引導(dǎo)學(xué)生分類并歸納影響種群數(shù)量的非生物因素（光照、溫度、水等）與生物因素（捕食、競(jìng)爭(zhēng)、寄生和人類活動(dòng)等）以及在不同影響因素作用下種群數(shù)量變化。學(xué)生分析、得出影響種群數(shù)量平衡的因素，進(jìn)一步形成種群水平的平衡觀。教師引導(dǎo)學(xué)生開展探究活動(dòng)，使學(xué)生嘗試模擬在這些情境下探究種群的數(shù)量變化，并繪制種群數(shù)量變化曲線，培養(yǎng)學(xué)生探究問題、數(shù)學(xué)建模與解決問題、合作與交流的能力，使學(xué)生最終意識(shí)到種群數(shù)量的動(dòng)態(tài)平衡都是非生物因素和生物因素調(diào)節(jié)的結(jié)果，形成生物與環(huán)境相互依賴和影響的生命觀念。

4.3解釋

各小組匯報(bào)結(jié)果并探討各種情況中種群數(shù)量變化，教師展示各小組繪制的圖表，說明食物和天敵等生物因素對(duì)種群數(shù)量的作用強(qiáng)度與該種群的密度是相關(guān)的。非生物因素和生物因素對(duì)種群數(shù)量的變化往往是綜合性的。當(dāng)不良因素反復(fù)出現(xiàn)時(shí)，種群面臨消亡趨勢(shì)。并補(bǔ)充介紹恐龍滅絕假說的案例加以佐證;當(dāng)促進(jìn)種群數(shù)量增長因素頻繁出現(xiàn)時(shí)，有助于種群在一定時(shí)間內(nèi)增長;當(dāng)消極和積極的因素出現(xiàn)的次數(shù)相差不大時(shí)，種群數(shù)量變化維持在一定水平波動(dòng)。

設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生利用骰子不同點(diǎn)數(shù)的出現(xiàn)頻率探究各種因素對(duì)藏羚羊種群數(shù)量變化的影響，嘗試分析與解釋種群數(shù)量變化的原因，總結(jié)種群數(shù)量變化時(shí)需綜合考慮各方面因素對(duì)種群數(shù)量特征（出生率、死亡率、遷入率、遷出率、年齡結(jié)構(gòu)和性別比例）的影響。教師強(qiáng)調(diào)偷盜偷獵行為對(duì)種群數(shù)量帶來的毀滅性打擊，進(jìn)一步增強(qiáng)學(xué)生保護(hù)野生動(dòng)物的社會(huì)責(zé)任感，與課前導(dǎo)入相呼應(yīng)。

4.4精致

教師進(jìn)一步提問：本活動(dòng)是否可以準(zhǔn)確模擬自然界種群規(guī)模實(shí)際的增加或減少？并引導(dǎo)學(xué)生批判性思考：1針茅草是該種群美味的食物來源，人為大量種植針茅草后，該種群數(shù)量在短時(shí)間與長時(shí)間內(nèi)如何變化？2人為大量捕殺該種群的天敵，對(duì)其種群數(shù)量變化產(chǎn)生怎樣的影響？比較針茅草、狼與該種群在短時(shí)間和長時(shí)間的種群數(shù)量變化。

教師引導(dǎo)學(xué)生分析該種群與針茅草之間的數(shù)量變化的相關(guān)性（圖1）。學(xué)生討論后，得出捕食者與被捕食者之間的影響存在循環(huán)因果的結(jié)論。

設(shè)計(jì)意圖：骰子活動(dòng)是各種因素在短時(shí)間內(nèi)對(duì)種群數(shù)量變化的影響。實(shí)際上，種群數(shù)量存在循環(huán)因果關(guān)系。教師引導(dǎo)學(xué)生比較人類活動(dòng)對(duì)種群數(shù)量變化、生存環(huán)境的短期和長期產(chǎn)生的影響，利用圖表反映實(shí)際的情況，從演繹推理到事實(shí)驗(yàn)證，從理想結(jié)果到現(xiàn)實(shí)情況，在突破難點(diǎn)的同時(shí)，發(fā)展學(xué)生的歸納與演繹、批判性思維等科學(xué)思維，使學(xué)生理解整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)水平的平衡通過多個(gè)種群數(shù)量的調(diào)節(jié)來實(shí)現(xiàn)。

4.5評(píng)價(jià)

教師播放經(jīng)過嚴(yán)格放牧、恢復(fù)草場(chǎng)、嚴(yán)禁濫捕偷獵等措施后，藏羚羊種群數(shù)量增長逐年上升的相關(guān)視頻和資料：1983年起，國家成立了多個(gè)自然保護(hù)區(qū)，嚴(yán)厲打擊非法捕殺藏羚羊犯罪活動(dòng)，加強(qiáng)法制宣傳和執(zhí)法力度，使西藏境內(nèi)藏羚羊種群數(shù)量從1999年的7萬只增加至2021年近30萬只。并引導(dǎo)學(xué)生回顧影響種群數(shù)量變化的因素，激發(fā)學(xué)生思考有利于種群數(shù)量維持穩(wěn)定增長的建議與措施：作為一名青年學(xué)生，在保護(hù)野生動(dòng)物的工作方面，你能給予哪些建議與努力？

設(shè)計(jì)意圖：教師在課堂結(jié)尾時(shí)，繼續(xù)利用藏羚羊這個(gè)具體的案例，做到首尾呼應(yīng)，并使學(xué)生模擬、探究在環(huán)境因素下種群數(shù)量變化的情況，使學(xué)生深入思考人類與動(dòng)物之間的聯(lián)系，從而滲透瀕危動(dòng)物的保護(hù)教育，增強(qiáng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感，激發(fā)其對(duì)生態(tài)學(xué)家、植保員等相關(guān)職業(yè)的憧憬與向往。

5結(jié)語

本教學(xué)設(shè)計(jì)中5E教學(xué)模式的各個(gè)環(huán)節(jié)與生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)存在對(duì)應(yīng)關(guān)系。引入環(huán)節(jié)對(duì)于培養(yǎng)本課時(shí)學(xué)生應(yīng)具備的生命觀念至關(guān)重要;探究環(huán)節(jié)能夠?qū)⒎€(wěn)態(tài)平衡以及生物與環(huán)境相互依賴和影響的生命觀念具象化為可探究的模擬實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，進(jìn)而有力培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力;解釋和精致環(huán)節(jié)著重調(diào)動(dòng)學(xué)生運(yùn)用歸納和概括、批判性思維、創(chuàng)造性思維等科學(xué)思維解釋生物學(xué)現(xiàn)象。社會(huì)責(zé)任核心素養(yǎng)較為隱晦地體現(xiàn)在前四個(gè)環(huán)節(jié)，但教師可以通過最后的評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)，盡可能地推動(dòng)學(xué)生形成珍惜瀕危物種

的社會(huì)責(zé)任感。

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