“月宫一号”在“生态系统的结构和功能”复习课中的教学应用

黄琼瑶　（福建省泉州市东海中学　福建泉州　362300）

在新课改理念指导下，将与教学内容相关的科学技术或社会生活现象引入初中生物学课堂，对贯彻发展学生生物科学素养的课程理念，拓宽学生视野，激发学生探索精神，培养学生解决问题能力和发散思维能力具有推动作用。

1　教学内容与学情分析

“生态系统的结构和功能”一节内容主要涉及《义务教育生物学课程标准》中“生物与环境”这个一级主题，与生物圈中的绿色植物、生物多样性等主题都有联系，其中“营养结构”“物质循环”和“能量流动”等概念较为抽象，学生理解和准确把握有一定难度。从本节教学内容的地位分析，生态系统的内容与保持生态平衡，防止环境污染等全球重大问题密切相关，对培养学生的环境保护意识具有教育意义。

学生在以往的学习基础上，对本节内容已经建立较为笼统的知识框架，对重要概念也有初步了解，但对许多重要内容只停留在对字面的理解，不能很好地将知识应用到实际社会生活中，对生物和环境的统一性的认识还不够深刻。“月宫一号”作为我国最新的生态工程技术，能够激发8年级学生的强烈探索欲，以“月宫一号”为问题情境，设置问题串贯穿于教学中，对于加深学生对知识的理解，完善知识框架具有一定的教学效果。

2　教学目标的表述

1）知识目标：说明生态系统的组成成分及各成分间的关系；概述食物链和食物网；实例分析物质循环和能量流动的概念、过程、特点。

2）能力目标：通过实例分析，提高获取信息和处理信息的能力。

3）情感态度与价值观目标：认同生物和环境的统一性，理解生态系统结构和功能的整体性；提高环境保护意识；认同生态学研究的价值。

3　教学过程的组织

3.1创设情境，导入新课最近热播的科幻电影《火星救援》在学生之间引起了很大的反响，该影片展现了作为植物学家的主人公在火星上利用自制肥料种植土豆等待救援的故事。近期我国科学家完成对“月宫一号”历时105 d的成功实验恰恰是该电影的真实写照。以科幻电影为激发点，引出“月宫一号”，激起学生强烈的求知欲。

3.2生态系统的组成和结构教师首先呈现“月宫一号”与本节教学内容相关的教学信息，说明它是基于生态系统原理在月球上构建由植物、动物、微生物组成的人工闭合生态系统。科学家在“月宫一号”栽培了5种粮食作物、15种蔬菜和1种水果，饲养了动物（黄粉虫），还有一些微生物以降解废物。植物不仅能够给宇航员提供食物，还可以通过光合作用产生氧气、通过蒸腾作用获得纯净的饮用水。植物中人不能食用的部分，例如作物的秸秆、蔬菜的根和老叶、败叶，可用于饲养动物。最后，剩下的植物不可食部分、人的排泄废物和生活垃圾均进入微生物降解环节。微生物可以分解被固定的碳，变成二氧化碳进入空气中重新被植物利用进行光合作用（实验采用的是人工光源，使用红灯和白灯组合的LED灯）；从尿液中回收水和氮素，以及经过生物净化后的卫生废水，用于灌溉培养植物。植物吸收了这些废物产生的二氧化碳和水，又可以不断生长出新的植物。这样，就形成了“月宫一号”里物质的闭合循环。

教师结合教学内容设置问题引导学生探讨学习内容，由浅入深，逐步深入。学生首先思考以下几个问题：1）“月宫一号”具有什么样的结构，它是一个生态系统吗？2）“月宫一号”中植物、动物、微生物、LED灯等分别扮演什么角色，你能说说它们分别有什么作用和联系？3）尽可能多地写出“月宫一号”中存在的食物链，绘制这些食物链所形成的食物网。学生结合已有知识进行小组讨论，分析比较并发现“月宫一号”作为一个人工生态系统与自然生态系统的区别，加深对生态系统概念上的理解。同时，通过材料分析，学生能够说出生态组成成分和相互之间的密切联系。鉴于这些日常生活中对学生貌似不起眼的生物在“月宫一号”中的重要性，让学生进一步理解生态系统各组成成分的重要性。教师再对学生写出的食物链和食物网进行点评，指出学生在理解生态系统营养结构上的误区。

3.3生态系统的功能教师进一步围绕“月宫一号”废物利用的过程对学生提出问题，并让学生说说人们生活的生物圈是否也有类似的过程。由对“月宫一号”的碳循环和水循环的深入探讨，引申到生物圈中存在的物质循环，完善学生对物质循环过程、特点、意义的认识。

在复习能量流动时，让学生讨论“月宫一号”中各种生物分别以什么形式、从哪里直接获得能量？所有生物能量的最终来源是什么？在学生讨论的过程中，教师引导学生进一步比较不同种生物数量和所含能量的多少，归纳能量流动的途径、特点，再类比学生熟悉的自然生态系统，进一步强化知识。

3.4情感升华让学生说说“月宫一号”实验的成功具有什么意义？交流分析学习体会。学生通过交流认识到生态学研究的重要性，提高了环境保护意识。

4　总结

本节课尝试将我国领先于国际的生物工程技术引入初中生物学课堂，在激发学生民族自豪感的同时也培养了学生对科学技术的兴趣。“月宫一号”作为以生态学原理为基础的工程，将其贯穿于“生态系统的结构和功能”一节复习课的教学中，对达成本节教学目标，尤其是情感态度与价值观目标方面有新的突破。

［1］刘萌.创设问题情境，提高课堂实效:“生态系统的稳定性”一课的教学设计与体会.课程教育研究，2014（5）：154.

［2］我国“月宫一号”首次成功完成105 d多人密闭实验.中国科技网http://www.wokeji.com/shouye/gn/201405/t20140521_733475.shtml

［3］曹仁明，王卫红.“生态系统”的教学组织.生物学通报，2010，45（10）:16.