浅谈以能量为核心的初中生物建模教学

季 虹

浅谈以能量为核心的初中生物建模教学

季 虹

福州教育学院第二附属中学 福建福州 350000

能量是初中生物的核心概念，也是教学中学生很难理解的抽象概念，模型构建能够促进学生对科学本质的理解，本文从教学实际出发，提出了以能量为核心的初中生物模型构建的方案、并就如何开展以能量为核心的初中生物建模教学提出了教学建议。

能量；初中生物；建模教学

能量是生物圈永恒的话题，理解能量的相关知识对于生物学习是十分重要的。建模教学是今年来比较热门的教学方式，研究表明学生参与建模活动可以加深对知识内容的理解，增加解决实际问题的能力，建模活动还可以促进学生对科学本质的理解[1]。因此笔者尝试通过开展以能量为核心的生物模型教学来帮助学生更加深刻的理解生命活动中能量的内涵，并通过模型的系统性将看似无关的生命活动联系起来，促进构建完善的初中生物知识体系。

一、以能量为核心初中生物模型的构建

根据初中生的认知规律，构建的初中生物模型要简单形象，构建的过程可以分阶段，从简单到复杂，逐步完善，以便让初学者更加理解能量的内涵。笔者结合初中生物学习的内容将模型构建分为三个阶段。

（一）能量的获取

为了生存，生物无时无刻不在想方设法地获取能量，追根究底，生物的能量来自于太阳的光能，而将光能固定下来，转化成有机物中的化学能，这个过程就是植物的光合作用。

因此，模型构建的第一步：植物通过光合作用将光能转换为有机物中的化学能，有机物中有能量。

（二）能量的流动

生物的能量在有机物中，自养生物可以通过光合作用合成有机物获取能量，异养生物则必须直接或间接以自养生物为食获取有机物中的能量，能量从一种生物转移到另一种生物即能量的流动。以食物链“草?羊?狼”为例，羊吃了草，草的有机物成了羊的有机物，草有机物中的能量就成了羊有机物中的能量，同样的道理，狼吃了羊，得到了羊的有机物，也得到了羊有机物中的能量，有机物中的能量在食物链中逐级传递；同理，细菌和真菌能利用动植物残骸中的有机物，即得到了植物和动物的部分能量。

模型构建第二步：能量随有机物在生物之间流动。

（三）能量的释放与利用

图1

生物得到了有机物，也得到了有机物中的能量，有机物中的能量不能直接利用，需要将其中的能量释放出来，即分解有机物，释放能量——生物普遍存在的呼吸作用，在初中生物中呼吸作用主要指的是有氧呼吸，在构建模型过程中可适当的强调氧气的作用。呼吸作用释放出来的能量可以用于各项生命活动，如生物运动、细胞分裂、物质合成等。

模型构建第三步：生物通过呼吸作用分解有机物，释放其中的能量用于生物生命活动（图1）。植物、动物、细菌、真菌的生命活动都需要能量，因此图1的过程普遍存在于生物之中。

至此，以能量为核心的初中生物模型已经有了一个基本的轮廓，教师可以将三者合而为一，构成一个统一的整体，并由此进一步展开关于能量的教学。

二、构建以能量为核心初中生物模型的优势

首先学生通过构建以能量为核心的生物模型可以更加深刻的理解生物中能量的最初来源、能量与有机物的关系，能量在生物之间的传递、释放及利用等等。

其次，此模型的优点在于把能量用一个具体的符号替代，将一个非常抽象的概念转化为直观的图像，非常符合初中生的认知规律，有机物与能量的关系如图2方式表达，有机物内含有化学能，在讲授呼吸作用的实质——分解有机物，释放能量时可以很直观，即将有机物“拆开”，其中的化学能就可以释放出来了，同时教师可以补充说明这个过程有氧气的参与可以更加的顺利，可以将能量彻底的释放出来，强调氧气在呼吸作用过程中的作用。

此外，教师可以在此基础上进行拓展延伸，设计问题串，诸如模型中提到的两大生理作用——光合作用与呼吸作用发生的主要场所，植物如何获取参与光合作用的反应物——水和二氧化碳等问题。

三、以能量为核心初中生物模型的教学策略

此能量模型构建过程主要分为三个阶段，首先在介绍生态系统时先梳理好植物、动物与细菌、真菌的关系，在《细胞的生活》一节先将有机物与能量的关系构建好，然后在学习光合作用和呼吸作用时进一步构建模型，在初中生物总复习时可以将三个阶段的模型合并，结合学习过的其他知识，让学生根据个人的理解在已经构建好的模型上添加相关的知识点，教师可以在教学过程中与学生一起对模型进行修正，完善，从而发现学生的误区并加以改正，进而帮助学生加深对相关知识的理解，最终形成的模型即能体现学生在学习过程中对生物学知识的理解。

建模教学涉及模型的构建、评价和修正过程[1]，在教学中，要根据教学目标选择适当的方式灵活运用，如新课时可进行模型的构建，在复习课时可以进行模型评价与修正，并在教学中注意模型应用的一贯性，前后呼应。

图2

[1]赵萍萍刘恩山.生物学建模教学研究进展及启示[J].生物学通报，2015，50（1）：19-23.

【课题研究】课题《基于高阶能力发展的初中生物课堂建模教学实践研究》，项目编号FZ2017ZX036。