《基于物质和能量观形成的生物教学策略》
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[摘 要]物质与能量观是贯穿整个生物学课程内容的具有支撑作用的观念,它的形成需要一个认知和发展的过程.以《生态系统的能量流动》一课为例,探讨创设情境、构建模型、联系生活、应用观念等能促进学生形成物质与能量观的具体策略,进而提升学生的学科素养.
[关键词]物质与能量观;生命观念;生态系统;能量流动
[中图分类号]G633.91[文献标识码]A [文章编号]1674-6058（2020）08-0088-02
生命观念与生物学概念紧密联系,建立生命观念要以概念的理解为基础,也需要依靠概念来表达,但是生命观念不等同于也不局限于某一生物学概念,而是具有统摄性,它能起到将众多概念整合为概念网络的作用.其中,物质与能量观不但与生物必修3的大概念有关,而且还是贯穿整个生物学课程内容的具有支撑作用的观念,它渗透到细胞的新陈代谢、生命活动的调节、生态系统等几乎所有生物学重要概念之中.物质与能量观的形成,需要一个认知和发展的过程.对此,笔者在进行《生态系统的能量流动》教学设计时,首先依据课程标准和教科书,确定本课涉及的生命观念主要是物质与能量观;其次确定教学目标是掌握物质与能量观所需涉及的重要概念,分析重要概念的内涵和外延;最后筛选可以支撑、佐证相应概念内涵和外延的现象或事实,自上而下形成教学逻辑,即从抽象到具体进行教学设计.下面笔者以《生态系统的能量流动》一课为例,探讨促进学生形成物质与能量观的四个教学策略.
一、创设情境,支撑概念
笔者以“爱好旅游的你流落到一个荒岛上,身边只有15千克的玉米和一只2千克的母鸡,你用什么策略能生活得更长时间以赢得救援?”的问题创设情境,让学生设身处地地思考,积极发言,各抒己见.通过讨论,学生主要得出A、B两种策略（略）.
[活动一]请两位学生板演A、B两种策略中涉及的食物链,并引导学生分析两条食物链的不同之处：A策略中玉米的能量直接流向人,而B策略中玉米的能量一部分流向人,另一部分先流向鸡再流向人.最后提出问题引发学生思考：玉米和鸡的能量究竟怎样流动才能使人获得最多的能量?
以此情境导人新课并贯穿整节课的教学,使教学内容在情境中得以完成学习.情境的创设能强化学生的情感体验,帮助学生理解教材知识,促进学生积极主动思考,充分发挥学生的主观能动性.
二、建构模型.形成概念
笔者充分利用学生喜欢活动体验的天陸,设计生物模型的构建活动,帮助学生自主建构概念,灵活运用知识.学生在体验中学习知识,不但可以调动学习积极性,还可以提高学习效率,在活动中形成正确的生命观念.
[活动二]从自身实际出发,用*称的方式自主构建能量流经第二营养级（玉米被吃进人身体内）过程的模式图.食物进入人体后究竟有哪些去处呢?为了激发学生的元认知,笔者设置相关问题启发提示.学生交流讨论后认为：玉米进入人体后,一部分被消化吸收了,还有一部分未被消化吸收的（也就是粪便）被排出体外.这两部分又有怎样的去处?师生共同修正能量流动模式图,根据模式图中的能量输入、转化、传递和散失的情况,顺理成章地形成能量流动的概念.根据构建的模式图,解决了一直困扰学生的问题：摄入量：同化量+粪便量.粪便很明显是属于第一营养级（玉米）的部分,最终被分解者分解.
[活动三]喜羊羊来到绿油油的草地上吃着嫩草,不幸被大灰狼抓住了.构建食物链（草→羊→狼）,可以换成：生产者→初级消费者→次级消费者.根据能量流经第二营养级的过程,完善食物链中各营养级能量的来源和去处,分析自己构建的能量流动示意图,思考探究得出生态系统能量流动的特点.联系日常生活实际,深挖生态系统能量流动的内涵,拓展生态系统能量流动的外延.通过展示和提问,呈现出学生的理解误区和能力薄弱点,教师利用生成性资源因材施教.
概念模式图的构建,提升了学生的合作交流和思维能力;通过构建模型形成概念,可更高效地分析生态系统能量流动的来源和去路,体会生态系统的成分和能量流动的内在规律和特点,深刻理解物质与能量的关系.
三、联系生活.拓展概念
联系生活实际,引导学生在现实生活背景中学习生物学知识,是重要的生物学教学策略.在生物课堂中,可引入现实生活中的新闻事件,引发学生的强烈共鸣,让学生体会到生命现象与所学知识的相关性,再讲解深奥的生物学知识,促使学生在探究思考、分析解释中学习生物学知识,形成物质与能量观.
[活动四]整理分析林德曼实验的数据,用不同颜色的彩纸按一定的比例裁出大小不同的小方格,让两位学生在黑板上摆放粘贴,再次构建生态系统的能量流动模式图,设置问题引导学生思考,深化学生对相关知识的理解,进一步解释和验证“能量是单向流动、逐级递减的”,构建出“能量金字塔”,并加以分析和阐述.
随后,学生定量分析“情境导人”中人所获得的能量（假设玉米15千克,鸡2千克,将玉米的三分之一喂鸡,三分之二留给自己吃,按最大传递效率20%计算）.根据计算结果,再次对策略A和策略B进行比较和选择,学生都能正确选择策略并能阐述选择的理由.
上述教学中,教师创设问题情境,引导学生联系生活实际,运用辩证思维更好地认识生命,探究生活,树立生命观念,形成科学的物质与能量观.
四、应用观念.解决问题
知识源于生活,并服务于生活.教学时可充分利用教材中的“问题探讨”“学科交叉”“科学.技术.社会”等栏目,将知识与生活联系起来,引导学生寻找知识和生活的交集点和相互关系,运用物质与能量观,解决生产、生活中的实际问题.
应用1：如何优化饮食结构?请设计出一份科学合理的食谱.
学生结合物质转换和能量流动的特点,优化饮食结构,阐明我们日常应当以谷类和植物蛋白为主,尽量少吃肉、多吃素的原因,并提倡“周一请吃素”活动.
应用2：调查并分析你家乡农田生態系统中的能量流动情况,详尽地画出该农田生态系统的食物链和食物网,写一篇有关生态系统能量流动的调查分析报告,然后设计更有效的农业生态系统,并分析其可行性和实效性.
这样的教学具有以下优点：学以致用,确保学生第一时间看到自己的学习成果,获得学习的反馈;学有所用,大大提高学生的学习成就感,使学生更加乐于学习,善于思考探究,且能运用物质与能量观解决生产、生活中的实际问题.
总之,生命观念是培养学生生物学学科核心素养的基础,在教学中落实生命观念,需要教师在平时的教学中运用大概念的学习,创设典型的学习情境,提供丰富的有代表性的事实,为学生形成概念提供支撑;引导学生构建概念模型,形成合理的知识框架;联系日常生活实际,拓展概念的内涵和外延,引导学生用生命观念认识生命世界、解释生命现象;引导学生学以致用,解决生产、生活中的实际问题,培养学生解决实际问题的能力和思维品质.
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