甘露

摘要 種群的數(shù)量變化是繼種群特征后進(jìn)一步探究種群的動(dòng)態(tài)變化的重要內(nèi)容，涉及實(shí)驗(yàn)、現(xiàn)象以及模型建構(gòu)等。針對(duì)教學(xué)過(guò)程中涉及內(nèi)容較多的情況，創(chuàng)新教學(xué)方式，利用情境“澳大利亞野兔的入侵”貫穿整個(gè)課堂教學(xué)，搭建依托情境構(gòu)建的教學(xué)支架，拓展和延伸情境作用，以提高學(xué)習(xí)效率。

關(guān)鍵詞 種群數(shù)量變化 情境創(chuàng)設(shè) 學(xué)習(xí)興趣 知識(shí)構(gòu)建

中圖分類(lèi)號(hào) G633.91

文獻(xiàn)標(biāo)志碼 B

文件編號(hào)：1003-7586（2020）08-0077-03

1引言

“種群的數(shù)量變化”一節(jié)是人教版生物《必修3·穩(wěn)態(tài)與環(huán)境》第四章第二節(jié)，是基于前三章動(dòng)植物的穩(wěn)態(tài)而延伸出來(lái)的有關(guān)生物種群與群落穩(wěn)態(tài)的內(nèi)容，主要包括種群數(shù)量的增長(zhǎng)、波動(dòng)與下降以及數(shù)學(xué)模型的建構(gòu)。本節(jié)內(nèi)容重點(diǎn)要求學(xué)生準(zhǔn)確掌握種群數(shù)量變化的“J”型曲線與“S”型曲線，理解這兩種增長(zhǎng)的區(qū)別與聯(lián)系并學(xué)會(huì)利用“S”型曲線分析生產(chǎn)實(shí)踐中的具體措施，側(cè)重于種群數(shù)量變化中增長(zhǎng)這一變化的理解與應(yīng)用。因而，在傳統(tǒng)教學(xué)過(guò)程中，教師常采用細(xì)菌的增殖引入，引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建“J”型曲線并利用高斯的實(shí)驗(yàn)呈現(xiàn)總結(jié)歸納出“S”型曲線的特征，結(jié)合習(xí)題鞏固學(xué)生知識(shí)，增強(qiáng)同化與順應(yīng)，最后簡(jiǎn)要介紹一下數(shù)量變化會(huì)出現(xiàn)的波動(dòng)與下降。傳統(tǒng)的教學(xué)方法可以有效地幫助學(xué)生理解“增長(zhǎng)”的特點(diǎn)，但不利于學(xué)生從整體把握種群數(shù)量變化的動(dòng)態(tài)過(guò)程，從而深入理解穩(wěn)態(tài)的內(nèi)涵。

情境創(chuàng)設(shè)因其具有與生活聯(lián)系緊密、趣味性強(qiáng)等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于課堂教學(xué)中。教師在教學(xué)中常利用生活實(shí)例、生物科學(xué)實(shí)驗(yàn)與生物學(xué)現(xiàn)象創(chuàng)設(shè)情境，可以激發(fā)學(xué)生的求知欲與好奇心。為更好地將種群數(shù)量變化的所有特征構(gòu)建成知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，課程教學(xué)設(shè)計(jì)著眼于發(fā)揮情境在教學(xué)中的優(yōu)勢(shì)作用，利用一個(gè)情境貫穿整個(gè)課堂教學(xué)，以情境驅(qū)動(dòng)探究任務(wù)，以情境構(gòu)建知識(shí)學(xué)習(xí)的腳手架以提高教學(xué)效果。

2教學(xué)設(shè)計(jì)概述

2.1創(chuàng)設(shè)情境，引入課堂教學(xué)

結(jié)合蘇州飲食習(xí)慣與季節(jié)熱點(diǎn)，教師用圖片與文字描述的呈現(xiàn)方式將“餐桌上美味的大閘蟹”與“官方通緝令上活要見(jiàn)蟹死要見(jiàn)尸的大閘蟹”做對(duì)比，引出物種入侵的現(xiàn)象。再利用過(guò)渡語(yǔ)、圖片與文字描述過(guò)渡至“澳大利亞野兔入侵”實(shí)例，提出問(wèn)題：為什么兔子在澳大利亞數(shù)量可以增長(zhǎng)的如此之快？這樣可以進(jìn)一步促進(jìn)學(xué)生對(duì)理想條件的認(rèn)知與思考。

2.2情境下的任務(wù)驅(qū)動(dòng)，推進(jìn)知識(shí)同化

結(jié)合教學(xué)目標(biāo)“說(shuō)明構(gòu)建種群增長(zhǎng)模型的方法”“掌握種群數(shù)量變化趨勢(shì)”，設(shè)置以種群數(shù)量變化的三種狀態(tài)增長(zhǎng)、波動(dòng)以及下降為主線，以情境“澳大利亞野兔入侵”為背景的探究任務(wù)，以促進(jìn)具體情境下學(xué)生知識(shí)的同化與順應(yīng)，如圖1所示。

2.2.1探究一：種群在理想條件下數(shù)量的變化

在探究一中，教師以“為什么在理想條件下野兔的數(shù)量會(huì)增加的如此之快？”承接上述情境，推動(dòng)學(xué)生探索理想條件下種群數(shù)量增長(zhǎng)的特點(diǎn)。展示“細(xì)菌每20min增殖一代”的科學(xué)事實(shí)，結(jié)合表格和坐標(biāo)引導(dǎo)學(xué)生預(yù)測(cè)細(xì)菌種群的數(shù)量變化并用數(shù)學(xué)模型（公式與曲線圖）表示，在其中嵌入數(shù)學(xué)模型建構(gòu)的思想。接著，教師展示人口增長(zhǎng)曲線圖，提出問(wèn)題：這種數(shù)量的增長(zhǎng)趨勢(shì)具有普遍性嗎？并引導(dǎo)學(xué)生歸納出“J”型增長(zhǎng)的一般公式與增長(zhǎng)特點(diǎn)。

2.2.2探究二：種群在受到環(huán)境阻力下數(shù)量變化

教師展現(xiàn)情境“兔子對(duì)澳大利亞草原的影響”，結(jié)合情境中草原的草總量與兔子數(shù)量增長(zhǎng)之間的矛盾，提出問(wèn)題：兔子數(shù)量與澳大利亞草原狀態(tài)有什么關(guān)系？草原的荒蕪對(duì)兔子有什么影響？澳大利亞野兔的數(shù)量會(huì)一直持續(xù)按照“J”型曲線增長(zhǎng)嗎？那其數(shù)量又會(huì)如何變化呢？接著，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注環(huán)境阻力對(duì)種群數(shù)量可能帶來(lái)的影響;展示高斯實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與數(shù)據(jù)，引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建“S”型增長(zhǎng)模型，促進(jìn)學(xué)生比較、分析“S”型曲線與“J”型曲線在形狀上的差異，并對(duì)“S”型曲線特征進(jìn)行歸納總結(jié)。

因“S”型曲線當(dāng)中涉及到學(xué)生對(duì)環(huán)境容納量以及最快增長(zhǎng)速率K/2點(diǎn)的理解，故設(shè)計(jì)“生活科學(xué)家——解釋生活中的言論與現(xiàn)象”活動(dòng)，提出問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生在具體的情境中利用所學(xué)知識(shí)解決問(wèn)題：有人說(shuō)復(fù)聯(lián)仇者聯(lián)盟中滅霸一個(gè)響指消滅一半人是白費(fèi)力氣，你怎么看？瀕危大熊貓應(yīng)建立自然保護(hù)區(qū)，你怎么看？應(yīng)當(dāng)采取什么措施去控制家鼠等有害動(dòng)物數(shù)量？

2.2.3探究三：“J”型曲線與“S”型曲線的區(qū)別與聯(lián)系

“J”型曲線與“S”型曲線都為種群數(shù)量的增長(zhǎng)曲線，兩者之間既存在聯(lián)系也有區(qū)別。教師以表格為呈現(xiàn)形式，以“前提條件、種群增長(zhǎng)速率、有無(wú)K值、曲線”為比較維度，推進(jìn)學(xué)生的總結(jié)歸納，進(jìn)一步幫助學(xué)生同化順應(yīng)種群數(shù)量增長(zhǎng)的特點(diǎn)。

2.2.4探究四：種群數(shù)量的波動(dòng)與下降

教師展現(xiàn)情境“澳大利亞人與野兔的百年大戰(zhàn)”，結(jié)合情境中人為活動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生分析野兔種群數(shù)量的波動(dòng)與下降。引導(dǎo)學(xué)生分析東亞飛蝗種群數(shù)量的波動(dòng)圖，促進(jìn)學(xué)生得出結(jié)論：大多數(shù)種群的數(shù)量總在波動(dòng)之中。教師進(jìn)一步引入“發(fā)菜”的實(shí)例，引導(dǎo)學(xué)生分析、得出結(jié)論：在不利條件下，有些種群數(shù)量還會(huì)急劇下降，甚至消亡。其中，人類(lèi)活動(dòng)是一個(gè)十分重要的影響因素。這樣可以完善學(xué)生對(duì)種群數(shù)量變化知識(shí)體系的構(gòu)建。

2.3延伸情境，加強(qiáng)知識(shí)的整體構(gòu)建

教師結(jié)合種群數(shù)量動(dòng)態(tài)變化的過(guò)程，選用一個(gè)種群數(shù)量隨時(shí)間變化出現(xiàn)動(dòng)態(tài)的增長(zhǎng)、波動(dòng)與下降的綜合練習(xí)題，強(qiáng)化學(xué)生對(duì)于種群數(shù)量變化的總體認(rèn)知。

3教學(xué)反思

3.1以點(diǎn)帶面，構(gòu)建種群數(shù)量變化的整體性認(rèn)知

種群的數(shù)量變化一節(jié)主要從數(shù)量的動(dòng)態(tài)變化角度入手，研究了種群數(shù)量變化可能出現(xiàn)的增長(zhǎng)、波動(dòng)以及下降的三種變化趨勢(shì)。因本節(jié)課的教學(xué)重難點(diǎn)為種群數(shù)量變化增長(zhǎng)模型的模型構(gòu)建、理解與應(yīng)用，所以往往在教學(xué)過(guò)程中側(cè)重于結(jié)合某一個(gè)個(gè)例講解種群數(shù)量變化增長(zhǎng)的趨勢(shì)，如利用高斯的草履蟲(chóng)實(shí)驗(yàn)講解種群數(shù)量的“S”型增長(zhǎng)等。這種有側(cè)重的講解方法確實(shí)可以幫助學(xué)生較好地理解與掌握種群數(shù)量增長(zhǎng)的特征，但易忽視種群數(shù)量變化是一個(gè)連續(xù)變化的動(dòng)態(tài)過(guò)程這一客觀事實(shí)，造成學(xué)生對(duì)種群數(shù)量變化的理解僅限于草履蟲(chóng)種群數(shù)量呈“S”型增長(zhǎng)、環(huán)頸雉種群數(shù)量程“J”型增長(zhǎng)的“點(diǎn)”。本課堂教學(xué)設(shè)計(jì)中，以一例“澳大利亞野兔生物入侵”貫穿始終，將種群數(shù)量的變化串成“兔子數(shù)量在理想條件下的增長(zhǎng)”“草原資源限制下兔子的增長(zhǎng)”“人為因素干擾下兔子數(shù)量的波動(dòng)與下降”3個(gè)澳大利亞野兔入侵種群數(shù)量變化的三大階段，以宏觀連續(xù)的角度引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)與感知種群數(shù)量的動(dòng)態(tài)變化過(guò)程，如圖2所示。同時(shí)，情境之間本身所具有的連續(xù)性與聯(lián)系性為學(xué)生知識(shí)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建搭建了基于情境的腳手架，由點(diǎn)及面，完善對(duì)種群數(shù)量變化動(dòng)態(tài)的理解。

3.2以境引興，喚起任務(wù)驅(qū)動(dòng)下的學(xué)習(xí)興趣

學(xué)習(xí)興趣是學(xué)生在課堂教學(xué)的過(guò)程中注意力以及思維活躍長(zhǎng)效維持的一大重要因素，有利于學(xué)生積極主動(dòng)的參與課堂活動(dòng)，提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)意識(shí)與探索欲望。情境因其多以圖片、視頻配以簡(jiǎn)短有趣的小故事的方式呈現(xiàn)，展現(xiàn)形式多樣、生動(dòng)活潑，刺激學(xué)生多個(gè)感官的參與從而易激發(fā)學(xué)生的好奇心，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。例如，在講解種群數(shù)量的波動(dòng)與下降時(shí)，教師結(jié)合圖片以及語(yǔ)言描述，引出百年大戰(zhàn)的具體過(guò)程：“澳大利亞人給胡蘿卜下毒，結(jié)果失敗了”“澳大利亞人引入狐貍，結(jié)果狐貍不喜歡吃這種兔子，失敗了”“高額獎(jiǎng)金懸賞，但是狡兔三窟繁殖速度又快，還是失敗了”“他們甚至出動(dòng)了生化武器，引入病毒，但是兔子很快產(chǎn)生了抗體，還是失敗了”。措施的新奇性與結(jié)果形成的反差充分地調(diào)動(dòng)樂(lè)學(xué)生的好奇心，學(xué)生很快便可以接受種群數(shù)量的波動(dòng)與下降。同時(shí)，情境的選擇多與生活密切相關(guān)，讓學(xué)生具有沉浸感與互動(dòng)感，將情境與探究任務(wù)的結(jié)合更易激發(fā)學(xué)生思維的活躍性。例如，在講解“S”型增長(zhǎng)時(shí)，選用生活中的實(shí)例——“復(fù)仇者聯(lián)盟中滅霸一個(gè)響指消滅了一半的生命”“大熊貓的保護(hù)需要建立更多的自然保護(hù)區(qū)”，促進(jìn)學(xué)生討論分析。知識(shí)點(diǎn)情境化與生活化，新穎且貼合生活實(shí)際的情境激發(fā)了學(xué)生的探索欲，促進(jìn)學(xué)思結(jié)合，達(dá)到學(xué)以致用的目的。

3.3本節(jié)課的不足

將課堂教學(xué)置于一個(gè)完整的情境中展開(kāi)，以“澳大利亞野兔生物入侵”一例貫穿始終，可以擴(kuò)展與延伸情境對(duì)于課堂教學(xué)的促進(jìn)作用。同時(shí)，在課堂教學(xué)中融入其他微型情境，強(qiáng)化學(xué)生在課堂教學(xué)過(guò)程中的好奇心、求知欲，最終可達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率的目的。然而，課堂教學(xué)在實(shí)施的過(guò)程中一例以貫之執(zhí)行得不夠徹底，若教師以澳大利亞野兔增長(zhǎng)、波動(dòng)與下降的隨年份變化的具體數(shù)據(jù)展開(kāi)，可以更好地起到知識(shí)構(gòu)建的腳手架作用。同時(shí)，在課堂教學(xué)中所滲透的練習(xí)較少，缺少及時(shí)的反饋與評(píng)價(jià)。筆者將繼續(xù)探究大情境下的課堂教學(xué)，力求改進(jìn)與完善教學(xué)方式，最終達(dá)到提高教學(xué)效果與學(xué)習(xí)效率的目的。