山西省晉中市榆次第一中學(xué)校 馬瑩芳

課堂是學(xué)生學(xué)習(xí)的主陣地，教師實(shí)施課堂教學(xué)的總要求即生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的四要素——生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究和社會責(zé)任。要切實(shí)落實(shí)學(xué)生核心素養(yǎng)，教師在平時的教學(xué)實(shí)踐中就需要從每節(jié)課的設(shè)計(jì)出發(fā)，包括目標(biāo)、情境、任務(wù)、活動、評價(jià)等多方面，進(jìn)行“教學(xué)評”一體化設(shè)計(jì)。本文以《生態(tài)系統(tǒng)的能量流動》為例，進(jìn)行詳細(xì)闡述。

一、精準(zhǔn)定位學(xué)習(xí)目標(biāo)

學(xué)習(xí)目標(biāo)既是教師的教和學(xué)生的學(xué)的綱領(lǐng)，也是學(xué)習(xí)結(jié)果的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)中對《生態(tài)系統(tǒng)的能量流動》的要求：通過分析生態(tài)系統(tǒng)中能量的輸入和散失與各營養(yǎng)級之間的能量變化關(guān)系，總結(jié)能量流動的過程和特點(diǎn)；能利用所學(xué)知識準(zhǔn)確分析生產(chǎn)實(shí)踐所依據(jù)的原理；能用能量、數(shù)量、生物量等多種形式表征食物網(wǎng)各營養(yǎng)級之間的關(guān)系。學(xué)業(yè)要求：學(xué)生能使用圖示等方式表征和說明生態(tài)系統(tǒng)中能量流動的過程和特征，并對相關(guān)的生態(tài)實(shí)踐應(yīng)用作出合理的分析和判斷。

學(xué)生只有明白了各營養(yǎng)級各種能量之間的關(guān)系，并會用多種方式表示，才能深刻理解能量流動的特點(diǎn)，進(jìn)而利用生態(tài)系統(tǒng)的能量流動規(guī)律為生產(chǎn)實(shí)踐提出合理建議，達(dá)到真正的學(xué)以致用。為達(dá)到上述目的，制訂以下學(xué)習(xí)目標(biāo)：（1）通過對能量流動的第一、第二營養(yǎng)級進(jìn)行分析，構(gòu)建概念模型簡述生態(tài)系統(tǒng)中能量流動的過程（生命觀念、科學(xué)思維）。（2）運(yùn)用紙片構(gòu)建物理模型確定不同營養(yǎng)級的能量關(guān)系，描述生態(tài)系統(tǒng)能量流動的過程（生命觀念、科學(xué)思維）。（3）依據(jù)對數(shù)據(jù)的定量分析，構(gòu)建數(shù)學(xué)表格解釋生態(tài)系統(tǒng)能量流動的特點(diǎn)，用數(shù)學(xué)模型——能量金字塔表征生態(tài)系統(tǒng)能量流動的特點(diǎn)（科學(xué)探究、科學(xué)思維）。（4）能用所學(xué)內(nèi)容對問題情境作出合適的選擇，并能說出選擇這一生存策略的依據(jù)（科學(xué)思維、社會責(zé)任）。評價(jià)目標(biāo)：能利用概念模型、紙片物理模型、數(shù)學(xué)模型多種方法對各營養(yǎng)級的能量進(jìn)行表征；正確寫出可能的等式關(guān)系并進(jìn)行準(zhǔn)確闡釋；小組相互準(zhǔn)確解釋能量流動的過程及特點(diǎn)；能運(yùn)用所學(xué)知識對具體情境中的問題作出合適的選擇或評價(jià)，并能對該選擇或評價(jià)給出科學(xué)合理的解釋。

二、真實(shí)情境是核心素養(yǎng)生根發(fā)芽的土壤

以真實(shí)情境創(chuàng)設(shè)問題不僅讓學(xué)生學(xué)會知識本身，更重要的是讓學(xué)生能真正學(xué)會用知識去解決問題。這節(jié)課的情境為：假設(shè)你是流落到荒島上的魯濱遜，荒島上除了飲用的水，食物很少。你身邊僅帶有1只母雞、15千克玉米。你會怎樣利用身邊的生活資源讓自己維持足夠長的時間等待救援？利用該情境組織學(xué)生的學(xué)習(xí)，既可以增加學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，又有利于學(xué)生基于生活體驗(yàn)梳理生態(tài)系統(tǒng)的能量流動過程，將理論知識與生活經(jīng)歷以及問題相聯(lián)系，不僅提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，更重要的是發(fā)展了學(xué)生的生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

三、逐層遞進(jìn)式任務(wù)是提升核心素養(yǎng)的腳手架

在教師創(chuàng)設(shè)好情境后，學(xué)生往往不能按預(yù)設(shè)進(jìn)行學(xué)習(xí)活動。這就需要教師圍繞情境設(shè)置與課本知識銜接度高、思維有遞進(jìn)性的探究任務(wù)。任務(wù)可以是核心概念和原理的表述，也可以是重要生理過程的梳理，或者是同桌之間相互解釋相關(guān)的生命現(xiàn)象，又或者是小組合作交流解決問題的依據(jù)以及相互補(bǔ)充完善思路和方案等。任務(wù)與活動猶如建筑工人的“腳手架”，可以帶領(lǐng)學(xué)生快速進(jìn)入主動探究學(xué)習(xí)中，幫助學(xué)生朝著獨(dú)立完成一項(xiàng)任務(wù)的方向發(fā)展，有利于提高學(xué)生獨(dú)立探索、解決問題的能力。

1.構(gòu)建概念模型——畫出第一、第二營養(yǎng)級能量的來源和去路概念圖。

任務(wù)1：輸送到地球的太陽能被生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)者通過光合作用轉(zhuǎn)化成化學(xué)能，固定在它們所制造的有機(jī)物中。列表寫出第一營養(yǎng)級固定的總能量的來源和去路。

活動1：學(xué)生自主閱讀課本第55頁，獨(dú)立思考寫出第一營養(yǎng)級能量的來源和去路概念圖，如表格1、2、3、4所示。展示概念圖，相互評價(jià)并說明評價(jià)的理由。

表1

表2

表3

表4

任務(wù)2：第二營養(yǎng)級（植食性動物）能量的來源和去路分別是什么？

活動2：學(xué)生自主閱讀課本第55頁，獨(dú)立思考完成第二營養(yǎng)級同化量的來源和去路概念圖（見圖1）。小組合作完成各營養(yǎng)級同化量流動的概念圖（見圖2），以小組為單位進(jìn)行展示、評價(jià)并闡釋說明同化量與攝入量的區(qū)別以及糞便量的去向和歸屬。

圖1 第二營養(yǎng)級同化量的來源與去路

圖2 每個營養(yǎng)級同化量的來源與去路

2.構(gòu)建紙片物理模型——確定不同營養(yǎng)級的能量關(guān)系，描述生態(tài)系統(tǒng)能量流動過程。

任務(wù)3：請同學(xué)們選擇大小合適的紙片分別表示第一、第二、第三營養(yǎng)級能量多少，說出這樣選擇的依據(jù)，在紙片上用線段“分割”紙片并說明各部分的含義，闡述生態(tài)系統(tǒng)能量流動過程。

活動3：小組合作完成圖3并進(jìn)行闡釋，組內(nèi)相互闡述并總結(jié)生態(tài)系統(tǒng)能量流動過程的物理模型（見圖4）。

圖3 生態(tài)系統(tǒng)能量流動物理模型

圖4 生態(tài)系統(tǒng)能量流動過程的物理模型

3.構(gòu)建數(shù)學(xué)模型——依據(jù)對數(shù)據(jù)的定量分析，描述生態(tài)系統(tǒng)能量流動的特點(diǎn)。

任務(wù)4：任務(wù)3中我們用線段“分割”紙片的方法，大致表示出了各部分能量值的大小，這樣分割符合生態(tài)系統(tǒng)中各營養(yǎng)級能量的分配嗎？定性分析的局限性表現(xiàn)在哪里，有什么更好的解決辦法？閱讀課本第56頁林德曼賽達(dá)伯格湖能量流動圖，列表比較各營養(yǎng)級的能量，并將數(shù)據(jù)填入表格5。解釋“未利用”的含義，寫出第一、第二營養(yǎng)級能量的等式關(guān)系并說明。

表5 賽達(dá)伯格湖能量流動數(shù)據(jù)處理 數(shù)據(jù)單位：J/（cm2·a）

活動4：根據(jù)課本資料獨(dú)立完成表格5，寫出流入第一營養(yǎng)級能量的等式關(guān)系，組內(nèi)相互檢查等式關(guān)系的書寫是否正確并進(jìn)行修正。

小組合作寫出等式關(guān)系，組間交換后討論各表達(dá)式的細(xì)微差別。類比寫出第二營養(yǎng)級能量的有關(guān)等式。

通過梳理各營養(yǎng)級的能量，說出生態(tài)系統(tǒng)的能量流動具有“單向流動”和“逐級遞減”的特點(diǎn)的原因分別是什么。以賽達(dá)伯格湖生態(tài)系統(tǒng)各營養(yǎng)級的能量數(shù)值為依據(jù)推理第四營養(yǎng)級的能量值，構(gòu)建能量金字塔模型如圖5所示。根據(jù)模型分析，可以很直觀看出生態(tài)系統(tǒng)中能量流動一般不超過4～5個營養(yǎng)級。

圖5 能量金字塔模型

四、遷移應(yīng)用是檢測核心素養(yǎng)的重要手段

課堂活動結(jié)束后，學(xué)生達(dá)到了核心素養(yǎng)水平哪個層次，怎么判斷學(xué)生在課堂上的收獲，是教師在教學(xué)設(shè)計(jì)時必需思考的重要問題。在這節(jié)課的最后環(huán)節(jié)，教師可設(shè)置任務(wù)為“如何利用身邊的資源能讓你維持足夠長的時間等待救援？并對此給出合理的解釋。”這樣學(xué)生從最初的憑感覺選擇到學(xué)完內(nèi)容后根據(jù)所學(xué)進(jìn)行科學(xué)合理的選擇，不但讓學(xué)生能獲得解決問題的成就感，而且培養(yǎng)了學(xué)生思維的科學(xué)性和嚴(yán)謹(jǐn)性。

課堂中依托設(shè)計(jì)任務(wù)——模型的構(gòu)建和情境分析，活動過程有獨(dú)立思考、小組討論、分組展示、生生互評、師生互動和檢測反饋等多種形式。通過構(gòu)建概念模型、紙片物理模型、數(shù)學(xué)模型，學(xué)生的學(xué)習(xí)目標(biāo)明確，參與度高，在任務(wù)的驅(qū)動下學(xué)生的思維層層遞進(jìn)，化抽象為形象，變靜態(tài)為動態(tài)，使知識化難為易，直觀清晰呈現(xiàn)能量傳遞過程，幫助學(xué)生厘清能量之間的關(guān)系，加深了學(xué)生對能量流動過程與規(guī)律的認(rèn)識，在深度學(xué)習(xí)過程中實(shí)現(xiàn)核心素養(yǎng)任務(wù)的針對性落實(shí)和有效完成。