“生态系统的能量流动”同题异构教学设计与评析

苏近娣

随着新课程标准的推行，其开放性、综合性和灵活性与教师过去的教学习惯和教学经验产生了强烈的冲突，“同题异构”作为校本教研新模式越来越受到广大教师的关注和参与。下面就教研活动观摩的两节同题异构课——人教版必修三第五章第二节“生态系统的能量流动”，从课题导入、教学过程、课堂总结三个方面进行对比评析。

1 同题异构的本质

同题异构的形式是“异构”，即基于同一教学内容，基本一致的教学目标，以不同的方式组织教材，呈现不同的课堂教学过程，在同中求异、异中求同的比较过程中提升教学水平，其最终的本质是求同，即谋求共同的发展。通过执教者在研究教材、研究学生的基础上，根据教学目标的要求，通过充分备课，组织教学，并通过评课、交流研讨，在研讨中促进执教者的自我反思，比较中拓宽了听课者的教学思路，促进教师群体水平的提高，从而使课堂教学的高效成为“同题异构”的最终归宿。

2 “生态系统的能量流动”的教学设计和评析

2.1 课堂导入

甲：播放电影《鲁宾逊漂流记》的节目预告片中一段视频，通过创设情景，同时呈现教材中的“问题探讨”（人教版《必修三》第93页），要求学生思考讨论。在学生充满兴趣的争论中，教师未作正面解答，而是留下悬念，顺势导入本节课的课题。

乙：课前播放腾格尔的《天堂》MV，为课堂的引入营造氛围；上课铃响，并随即展示一张美丽的大草原的图片，画面上除了大片生长茂盛的青草，还有成群的牛羊。师提出问题：草原上牧民在放牧的时候，放牧过多，会导致草场退化，放牧过少，草就没有充分地利用。如何来合理地确定放牧量呢？从而导入本节课题。

评析：一个新颖、有趣的课堂导入可以尽快集中学生注意力，能充分激发学生的兴趣和探究的欲望，进而展开积极思考。两位教师都精心设置了导入环节，通过创设情景来提出问题。甲通过影片的引入，首先给学生以强烈的感官刺激，吸引了学生的眼球，虽然提出的是课本上的问题，学生却充满了兴趣，对问题的答案还产生了争议，而教师的笑而未答促使了学生去思考和探究科学的理论依据。乙提出的问题也引起了学生的思考，但由于草原放牧量和学生的生活关联度不大，相对于甲的课堂引入，学生并没有表现出明显的学习兴趣。

2.2 教学过程

2.2.1 甲教师的教学过程

在导入课题后，先通过资料卡形式简单介绍了现代生态学的奠基者、美国生态学家林德曼和他研究的赛达伯格湖。再导入科学研究的方法之一——模型建构，并将赛达伯格湖的食物链简化为“生产者→初级消费者（植食性动物）→次级消费者（肉食性动物）”这一模型，并提出问题：

① 赛达伯格湖中生产者的能量从哪里来？如何获得该能量？生产者的能量去路有哪些？

教师根据学生的讨论，用磁性贴片和粉笔在黑板上构建了生产者的能量流动模型。

② 赛达伯格湖中植食性动物的能量从哪里来？如何获得这能量？植食性动物的能量去路是什么？

根据以上讨论，各学习小组根据教师提供的教具，合作建构能量流经植食性动物的模型。

同时投影提示：同化作用是生物新陈代谢中的一个重要过程，即把摄入的食物消化吸收后的营养重新组合，形成有机物和贮存能量的过程。因为是把食物中的物质元素存入身体里面，故谓“同化作用”。

由一个学生小组选派代表展示所建构的模型；其他小组进行评议和展示；教师引导学生进行修正。

学生通过对初级消费者的能量流动模型的构建，进行知识迁移，类推构建次级消费者的能量流动模型；最后对生产者、初级消费者和次级消费者三个营养级的能量流动进行归纳比较，建构了生态系统中的能量流动模型，并得出生态系统中能量流动的概念。

接着，教师仍以赛达伯格湖为背景资料，导入林德曼的赛达伯格湖的能量流动图解，提出问题：

① 流经此生态系统的总能量为多少？第一营养级到第二营养级的能量传递效率是多少？第二营养级到第三营养级呢？

② 图中箭头方向、（橙色）箭头粗细代表的含义分别是什么？根据以上讨论归纳能量流动的特点。

通过上述两个讨论，学生分别构建能量传递效率的数学模型，归纳总结能量流动的特点。

最后，教师重新投影课堂开始时的问题探讨，首尾呼应，解决本课开始时的问题。

2.2.2 乙教师的教学过程

导入课题后，首先，学生列举草原生态系统中的食物链。教师选择“草→羊→狼”一条食物链进行研究，同时给每位学生提供一份本节课的学习任务导学单。

任务一：分析草的能量来源和去向，构建能量流动模型（用文字和箭头表示）

① 该食物链所需的能量最初来自哪里？

② 太阳能都能被利用吗？

③ 草把能量固定下来以后，能量又有哪些去向呢？

能量的去向是一难点。教师在学生回答的基础上，取出一张完整的长方形的磁力片，用来代表了草所固定的太阳能。根据学生的描述，从大的磁力片上，把学生描述的去路逐一剪下，并通过设置问题为学生的思考搭桥。

师：呼吸作用释放的能量，一部分以热能形式散失，另一部分转移到ATP中用于生命活动。这里的呼吸作用的能量是指释放的总能量还是呼吸作用以熱能形式散失的能量？

师：除了呼吸作用以热能形式散失的能量，剩下的这些能量有何作用？流向分解者体内的能量应来自哪里？

生：剩下的能量应在草体内，表示用于草生长、发育繁殖等生命活动。其中一部分以枯叶等形式流向分解者体内；还有一部分会流入羊体内。

教师再从表示“用于生长、发育繁殖的能量”上剪下两块，分别写上“以枯叶形式被分解者分解”和“流入羊体内的能量”。

师：“草流入羊体内的能量”就是“羊所摄入的草中的能量”吗？

学生讨论后，修正：羊所摄入草中的能量-羊的粪便中的能量=羊所同化的能量，而羊的粪便中的能量最终也是被分解者所分解。

师生在黑板上用粉笔和磁力片共同构建了草中的能量流动模型（用文字和箭头表示）

任务二：分析羊群能量的来源和去向，构建能量流动模型。

学生独立完成任务单上的模型建构，并由一位学生上讲台投影所完成的任务单，并作解释，其他学生评议。

任务三：根据每个营养级能量的输入和输出，构建生态系统的能量流动简化模型。

学生自主构建模型，并由一学生上黑板完成。

任务四：分析赛达伯格湖的能量流动图解。

（1） 整理图中的数据，计算流出占流入的百分比，填入表1。

（2） 构建计算能量传递效率的数学模型

。

（3） 总结能量流动的特点是

。

根据能量流动的一般规律，用纸片和剪刀模拟能量的逐级递减：正方形纸片表示生产者固定的总能量，纸片的大小代表一定的能量值，依次剪出表示第二到第五营养级的能量的纸片（能量传递效率按20%来模拟）。

学生根据活动结果展示，构建能量金字塔模型。教师引导学生并提出问题：为什么生态系统的食物链一般不超过4或5个营养级？

最后，首尾呼应，解决问题。教师再次投影课堂开始的草原图片，解决课堂开始提出的问题：“根据生态系统中能量流動规律，你觉得如何合理确定载牧量呢？”

评析：在《普通高中生物课程标准（实验）》明确提出：领悟建立模型等科学方法及其在科学研究中的应用，培养学生的建模思想和建模能力。建模能力被认为是将来学生从事科学研究的必备能力。在中学生物学的教学中，教师应努力将模型方法应用于课堂教学中，以提高学生的科学素养和科学探究能力。两位教师都成功地运用了模型建构的方法，在建构模型时放手让学生自己去操作，从而提高学生的能力。

建构模型时，生态系统中各营养级能量流动的去向是本节课的难点，教师没有直接告诉学生其模型，而是想方设法让学生通过体验和感悟来一一呈现，在模型的建构中充分发挥学生的主体作用。乙教师把整节课的教学内容巧妙地设计成4个学习任务，逻辑性强，模型的建构由具体到一般、由表及里，特别是难点的突破，通过设置成由浅入深、环环相扣的问题串，引发学生的思维碰撞，使学生在冲突中不断探究，在探究的过程中不断完善、形成概念并最终掌握规律，符合学生的认知特点。这种设计充分体现了建构主义理论指导下的“知识问题化、问题情境化”的教学理念。和甲教师相比，由于有问题串逐层深入的铺路搭桥，学生在独立和与合作的探索过程中，模型的建构更为顺畅，也更能体会到成功的喜悦。

2.3 课堂总结

甲教师：课堂结束时通过“杨大神讲能量流动”环节来完成本节课的课堂小结。最终提出生态系统中能量流动的意义。

乙教师：简单进行了课堂小结，然后提出问题“研究生态系统中的能量流动有何意义？”引导学生思考能量流动在生产实践中的意义。

评析：巧妙、创新的课堂总结不仅能帮助学生巩固所学知识，而且可以维持学习兴趣，活跃思维，开拓思路，达到“课结束，趣犹存”的良好效果。甲教师对本节课的适时总结，特别是在一节课的紧张学习之后， “杨大神的讲述”又给学生以耳目一新的感觉，把课堂推向高潮，再次激起学生思维的火花。学生对杨大神总结内容的评述，既及时巩固了本节课所学内容，提高了学习效率，又起到了检测反馈的效果。

3 听评课感悟

3.1 让学生在问题解决中建构概念

美国著名教育学家杜威主张：“教学是基于行动，不应该直截了当地注入知识，而应引导儿童在活动中获得经验从而习得知识。”对于一个新概念而言，教师不宜直接将概念强加给学生，而是应结合新知识内容精心安排，创设一个良好的学习情境，引导学生通过比较、分析、概括、归纳等思维方法，把事物最一般的本质属性抽象出来，再科学给予定义，建构概念。两节课中，关于生态系统中的能量流动这一概念的形成，教师先通过精心组织学生活动，对生态系统中各营养级能量的来源和去路进行了分析，自行建构模型，再通过组间的交流、质疑、评价和修正，最终建构了“生态系统中能量流动模型”，实现了课堂教学模式的转型——从灌输式教学向建构式教学的转变。

3.2 让学生在活动中丰富认知体验

美国教育家苏娜丹戴克说：“告诉我，我会忘记，做给我看，我会记住，让我参加，我就会完全理解。”作为学习主体的学生通过活动的亲身体验，则会收到事半功倍的效果。在两节课中，教师都精心设计了学生的活动：活动形式有小组的合作学习活动，也有独立完成的“任务单”上的任务活动；活动材料可以是老师精心准备的磁力片、磁性小黑板，也可以是普通的剪刀和白纸。在活动的体验中，学生是学习的主人，在活动中思维、在活动中感悟、在活动中发展。

3.3 让教师在活动中收获成长

教师倾注了各自的智慧在教材的重新解读中，“异构”和“再构”的理念拓宽了他们多年形成的教学视野，也开阔了听课者的视角，加深了同行间的学习与交流。同题异构在资源共享的同时，也关注人与人之间思想的融合，“求同存异”通过与同伴进行知识交流与互补，弥补个人知识结构缺陷。来自不同地区的不同教师们进行了共同的研讨，他们集思广益，挖掘教材的教学设计深度，探讨教学的艺术，交流彼此的经验，在活动中共同成长。

参考文献：

[1] 李能国.课型范式与实施策略——中学生物学[M].南京：江苏教育出版社：2012：10.

[2] 朱俊.同题异构——实现高效课堂的新途径[J].中学生物学，2011，（7）：18-19.