在信息技術(shù)與學(xué)科課程整合中，一個(gè)瓶頸性的難題是：技術(shù)整合深入不了學(xué)科課堂，一旦深入便終淪為演示工具的宿命。怎樣在學(xué)科整合實(shí)踐中巧用工具、活用工具、用好工具？這一期的《曲岸說(shuō)案》，我為大家推出了上海市普陀區(qū)晉元高級(jí)中學(xué)陳萍老師的生物整合案例：《生態(tài)系統(tǒng)的組成成分及其相互關(guān)系》，希望能對(duì)廣大一線學(xué)科教師有所幫助和啟示。

聯(lián)系方式：胡小勇（曲岸），huxiaoy@hotmail.com；QQ：472275060

教學(xué)設(shè)計(jì)概述

思路概述

《普通高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)》提出“注重使學(xué)生在現(xiàn)實(shí)生活的背景中學(xué)習(xí)生物學(xué)”，倡導(dǎo)學(xué)生在解決實(shí)際問(wèn)題的過(guò)程中深入理解生物學(xué)的核心概念，并能運(yùn)用生物學(xué)的原理和方法參與公眾事務(wù)的討論或作出相關(guān)的個(gè)人決策。《生態(tài)系統(tǒng)的組成成分及其相互關(guān)系》，就是通過(guò)有效使用信息技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)上述課程理念的教學(xué)設(shè)計(jì)和實(shí)踐。

本教學(xué)內(nèi)容是上海市高中生命科學(xué)高二年級(jí)第二學(xué)期《生態(tài)系統(tǒng)》（教材《生命科學(xué)》，上?？茖W(xué)技術(shù)出版社）中的第一單元。由于本校高二學(xué)生已經(jīng)接受過(guò)信息技術(shù)課程教學(xué)，能夠熟練地操作電腦并掌握了概念圖軟件Mindmanager的使用方法，同時(shí)還具備一定的分析問(wèn)題、解決問(wèn)題能力，因此將教學(xué)設(shè)計(jì)思路定位為“基于信息技術(shù)的分組自主學(xué)習(xí)”。依據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)針對(duì)核心問(wèn)題“生態(tài)系統(tǒng)的成分及它們之間的關(guān)系”，把學(xué)習(xí)設(shè)置在有意義的問(wèn)題情境中（設(shè)計(jì)一個(gè)微型生態(tài)系統(tǒng)，讓其維持一定時(shí)間的運(yùn)轉(zhuǎn)）。通過(guò)讓學(xué)生合作解決真實(shí)問(wèn)題，來(lái)學(xué)習(xí)隱含于問(wèn)題背后的生物科學(xué)知識(shí)，形成解決問(wèn)題和自主學(xué)習(xí)的能力。教學(xué)設(shè)計(jì)還特別強(qiáng)調(diào)關(guān)注學(xué)生對(duì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和改進(jìn)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的體驗(yàn)，從而理解“非生物的物質(zhì)和能量、生產(chǎn)者、消費(fèi)者、分解者、生態(tài)系統(tǒng)”等教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)。

學(xué)習(xí)目標(biāo)

知識(shí)和技能：掌握生態(tài)系統(tǒng)的概念與成分，及各成分在生態(tài)系統(tǒng)中的重要作用；認(rèn)識(shí)影響生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的因素；培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力；培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、科學(xué)分析實(shí)驗(yàn)和預(yù)測(cè)結(jié)果的能力。

過(guò)程和方法：引導(dǎo)和組織學(xué)生使用Mindmanager工具軟件開展自主學(xué)習(xí)和協(xié)作探究。

情感、態(tài)度和價(jià)值觀：學(xué)生首先通過(guò)自己動(dòng)手制作生態(tài)瓶并分析維持其平衡的必要條件，認(rèn)識(shí)到對(duì)于一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，非生物成分和生物成分是缺一不可的。其次，通過(guò)了解美國(guó)生物圈II號(hào)失敗的教訓(xùn)，認(rèn)識(shí)到地球是我們唯一的家園，每個(gè)人都有責(zé)任保護(hù)地球，人類的一切活動(dòng)都要遵循生態(tài)平衡的客觀規(guī)律。

教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)

教學(xué)內(nèi)容包括“認(rèn)識(shí)生態(tài)系統(tǒng)的成分和功能”、“分析地球之外是否有適合于人類居住的生態(tài)系統(tǒng)”兩部分，共設(shè)計(jì)了三個(gè)探究活動(dòng)。我們采用概念圖軟件Mindmanager，將學(xué)習(xí)活動(dòng)建構(gòu)繪制成一個(gè)可擴(kuò)展的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)支架，如圖1所示。在學(xué)習(xí)過(guò)程中通過(guò)按步驟展開概念圖，可以獲取學(xué)習(xí)資源，生成知識(shí)，解決問(wèn)題。在每個(gè)活動(dòng)中，都設(shè)計(jì)了有意義的問(wèn)題情境，逐層遞進(jìn)，從而有效地落實(shí)教學(xué)目標(biāo)。

圖1 基于Mindmanager的教學(xué)活動(dòng)框圖

活動(dòng)1：通過(guò)觀察微型生態(tài)球和Flash課件，初步認(rèn)識(shí)生態(tài)系統(tǒng)有哪些成分和它們之間的關(guān)系。達(dá)成知識(shí)目標(biāo)“掌握生態(tài)系統(tǒng)的成分及各成分的重要作用”、達(dá)成能力目標(biāo)“細(xì)心觀察，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題”。

活動(dòng)2：通過(guò)模仿設(shè)計(jì)生態(tài)瓶并思考如何讓它維持的時(shí)間更長(zhǎng)久，進(jìn)一步深入認(rèn)識(shí)生態(tài)系統(tǒng)的成分和它們之間的關(guān)系，初步認(rèn)識(shí)到這是維持生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的基礎(chǔ)。達(dá)成知識(shí)目標(biāo)“認(rèn)識(shí)影響生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的因素”，達(dá)成能力目標(biāo)“設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和改進(jìn)實(shí)驗(yàn)”。

活動(dòng)3：通過(guò)分析生物圈II號(hào)失敗的原因，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)到“遵循生態(tài)規(guī)律，保護(hù)地球，保護(hù)環(huán)境，保護(hù)野生動(dòng)植物資源，就是保護(hù)人類自己”，逐步樹立人與自然和諧共處的理念。達(dá)成情感目標(biāo)“地球是人類唯一的家園，人類的一切活動(dòng)都要遵循生態(tài)平衡的客觀規(guī)律”等。

在教學(xué)過(guò)程中，應(yīng)用到的教學(xué)資源和材料主要包括：供學(xué)生自主學(xué)習(xí)參考的學(xué)案；Mindmanager學(xué)習(xí)概念圖、Flash課件、PPT課件、數(shù)字圖片，以及中國(guó)科普網(wǎng)絡(luò)資源等。

學(xué)生活動(dòng)：觀察研討

教師播放Flash課件，讓學(xué)生觀察風(fēng)靡歐洲的生態(tài)球，如圖2所示，激發(fā)學(xué)生思維：“為什么完全密閉的玻璃球中的小蝦能自由自在地生活？”

圖2 生態(tài)球

學(xué)生觀察生態(tài)球由哪些材料做成，然后歸類。

有了這些材料，生態(tài)球是如何運(yùn)轉(zhuǎn)的？（觀看兩個(gè)Flash動(dòng)畫，得出結(jié)論）

通過(guò)活動(dòng)，學(xué)生概括出生態(tài)系統(tǒng)的成分及各成分的作用，明確生態(tài)球能夠運(yùn)轉(zhuǎn)的原因。

學(xué)生活動(dòng)：模仿實(shí)驗(yàn)

學(xué)生模仿生態(tài)球，自主嘗試動(dòng)手做一個(gè)微型生態(tài)系統(tǒng)，同時(shí)思考：“如何讓它維持的時(shí)間更長(zhǎng)久？”

學(xué)生交流分享，通過(guò)比較不同的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案，推選出最佳組合方案。

師生共同總結(jié)，概括出生態(tài)系統(tǒng)的概念。

學(xué)生活動(dòng)：展示交流

學(xué)生代表作PPT展示：了解為了試驗(yàn)人類離開地球能否生存，美國(guó)建造了完全封閉的“生物圈II號(hào)”實(shí)驗(yàn)基地，如圖3所示。它是一個(gè)更大型的模擬生態(tài)系統(tǒng)，從成分上看，什么都不缺，但是最終這個(gè)計(jì)劃失敗了。

圖3 生物圈II號(hào)

應(yīng)用所學(xué)的生物原理思考和交流：你從“生物圈II號(hào)”的失敗中得到了什么啟示？總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)：人類在茫茫宇宙中只有地球這一處家園，地球不是實(shí)驗(yàn)室，我們輸不起，只有善待和保護(hù)她才是我們真正的出路。

課堂實(shí)施效果

從教學(xué)設(shè)計(jì)初稿到最終方案確定，直至課堂實(shí)施，我們邀請(qǐng)專家們進(jìn)行了指導(dǎo)與跟蹤。其中，胡小勇博士進(jìn)行了全程跟蹤，提出了一系列寶貴的教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)修訂建議和技術(shù)整合的實(shí)踐策略。在最終的課堂教學(xué)實(shí)施時(shí)，學(xué)生們通過(guò)學(xué)習(xí)能夠認(rèn)識(shí)到生態(tài)系統(tǒng)的成分及它們之間的關(guān)系；能夠深刻認(rèn)識(shí)到生態(tài)系統(tǒng)的成分及它們之間的關(guān)系是生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性的基礎(chǔ)；并能夠意識(shí)到遵循生態(tài)規(guī)律，保護(hù)地球，保護(hù)環(huán)境，保護(hù)野生動(dòng)植物資源，就是保護(hù)人類自己。學(xué)生們逐步樹立起人與自然要和諧共處的理念。

整個(gè)課堂教學(xué)實(shí)施順利，學(xué)生學(xué)習(xí)氣氛熱烈、學(xué)習(xí)效果明顯。教學(xué)效果得到了觀摩課堂實(shí)施的生物學(xué)科教研員和信息技術(shù)教研員以及相關(guān)專家的一致好評(píng)。