基于物质和能量观的“食物网”一课的概念教学

周 颖

(江苏省张家港市第一中学 张家港 215600)

1 确立概念教学的思路

“食物网”是苏科版《生物学》七年级上册第6章第2节的内容，是在学生学习了食物链概念的基础上，进一步深入了解生态系统中各种生物间错综复杂的食物关系。重点和难点： 建立食物网的概念，初步理解食物链(网)是生态系统中物质循环和能量流动的渠道。由于内容抽象，学生学习有一定困难。因此，在教学设计中，教师要立足教材，联系生活，通过图片分析、科学探究、模型建构等多种方式，让学生亲历现象和规律的发现过程，在理解概念内涵和本质(表1)的基础上，建立生物与环境密切相关的核心思想。

表1 “食物网”一节的重要概念

2 联系学情，构建背景，夯筑物质和能量观

物质和能量观是本课的核心生命观点。在生态系统中，物质合成与分解总是伴随着能量的吸收与释放。因此物质和能量观一直贯穿着初、高中的生物学教学，但对形象思维为主的初中生来说，该观点过于抽象，无法建立长效的应答。纵观教材，初一的学生对物质和能量已有接触，在实际教学中，教师可精心安排教材中已学习过的前概念背景(表2)，埋下探究物质和能量的主线，组织多种学习活动，充分地开展交流和讨论，让生命观念深入人心。

此设计充分尊重学生的前概念范畴，注重前后呼应，使学生感受到从物质和能量角度来思考本课能够更贴近事物的真相。

表2 物质和能量观的前概念学习背景和设计意图

3 教学过程设计

3.1 谚语导入 教师呈现一则谜面： 形容在一个地方两个强者不能相容，打一谚语。在热烈的气氛中，学生齐声说出：“一山不容二虎”。随后，教师进一步提问这是什么原因？学生甲说：“食物不够充足。”学生乙回答：“能量的供应不足。”教师暂不解答，邀请学生学完新课。

3.2 走进食物网——归纳结构特征，初探概念 教师出示教材图1，请学生思考如何书写食物链。个别学生会把太阳作为第一个环节，师生回顾食物链的规范书写，再出示图2提问： 图中有几条食物链？图形结构有何特点？引导学生建构食物网的概念： 由各条食物链相互交叉连接而成的一个复杂的网状结构。

图1 食物链

图2 食物网

3.3 研究食物网——寻找物质循环和能量流动的奥秘 按照学生的认知规律，教师首先请学生阅读故事——有趣的“猫和牛”，思考达尔文研究食物网的方法和角度。学生发现数量变化后，也领悟到了寻找生物间的关系是蕴含在其中的方法。教师再请学生结合一日三餐，思考： 人是否属于食物链(网)中的一员？我们从食物中获得了什么？能量主要储存在哪里？引导学生从数量、物质、能量三个角度进行探究。为了提升探究的有效性，教师进一步组织活动。

活动一： 选一选。观察图1，请小组讨论把三色(各有大、中、小)图形放入表格(表3)中。

表3 食物链中三要素变化表

学生活动完成后，教师提供饼状图和柱形图资料(图3、图4)，引导大家分析后比对答案。

图3 一片草地中生物数量(个体)

图4 一片海域中生物含有有机物的量/104T

活动一为探究食物网提供了解决问题的主思路。彩色图形的活动设计，迎合初一学生喜爱动手、形象思维较强的认知特点。活动旨在让学生直观地感受到各生物体内物质和能量的存在与差别。

活动二： 寻找物质变化的规律。教师引导学生回顾生态系统中的学习，先组织各小组讨论完成图表填写(图5)并交流得出规律： 在生态系统中存在物质循环。再通过观察图6，推理食物链中有毒物质的传递规律： 有毒物质沿食物链富集。

图5 物质循环图

图6 有毒物质传递图

活动三： 寻找能量传递的规律。教师引导学生结合教材102页的知识，用彩色箭头标识出主图中能量的流动途径。此部分在高中会详细学习，为了降低难度，教师提供下列提示： 红色箭头——光能(太阳)，蓝色箭头——生物体间传递的化学能(捕食)，黄色箭头——生物体释放的热能(体温)，紫色箭头——流向分解者的能量(尸体废物)。

学生讨论后完成图7，进一步思考： 该食物链中能量的最终来源是哪里？能量流动的路线是怎样的？能量进入生产者的途径是什么？能否全部传给下级？传递效率是多少？能否倒流？

图7 能量流动图

通过铺设梯度活动巧妙地化解了本课的难点，用形象的模型建构清晰地梳理了物质循环和能量流动的规律，促进学生概念的逐步形成。至此，学生也能够更好地解答“一山不容二虎”的奥秘。

活动四： 换位思考。学生修正数量、物质、能量三图形的正确摆放方式。随后教师交换横向和纵向的名称，再次邀请学生摆出图形。图形变化(图8)如下：

图8 不同角度的数量、物质、能量模型

设计意图： 本活动让学生领略到同样的事物关系经过不同的思维角度后呈现出不同的结果，巧妙的是最后生成的三座金字塔也是生态学上著名的数量、生物量、能量金字塔，这个发现不仅激发了学习的兴趣，也开拓了学生的思维和眼界。

活动五： 构建核心概念图。为了帮助学生理解在生态系统中物质和能量的流动有何意义，教师展示水循环盆景动画图(图略)，并引导学生达成共识： 水的循环——物质循环；玻璃球和水车的转动都需要水能的推动——物质是能量的载体；该装置离不开供电——外界要供能。由此在图8基础上进一步加入能量的思考，再联合生态系统的相关概念，在黑板上构建概念图模型(图9)。当站在生物圈的角度上来思考后，也就能厘清生态系统的能量来源和食物来源，以及真正地理解为何食物链(网)是物质和能量流动的渠道这一难点。

图9 食物网概念模型

科学思维是指尊重事实和证据，崇尚严谨和务实的求知态度，运用科学的思维方法认识事物、解决实际问题的思维习惯和能力。概念图模型的建立，能够帮助学生快速厘清各概念之间的联系，特别有利于联系前后章节，建立大单元学习背景，在整体教育思想的指导下高瞻远瞩地看问题。

3.4 关注食物网——用物质和能量观来解释现象，增强社会责任 作为生物圈中的一员，人类的活动对生物圈有重要影响。为了让学生有切身体会，教师请学生阅读教材上的4个案例，要求小组讨论交流。

学生经过交流得到启示，破坏生态系统中的任一成分都会影响生态系统中物质和能量的流动，甚至导致失去生态平衡。值得反思的是，罪魁祸首往往是人类，从而从情感上认同人与自然和谐发展的意义，增强社会责任感，形成环保意识。

4 教学反思

4.1 概念教学要有单元广度 在教学设计中，教师不应仅局限于本节内容，而应翻开目录，从前后章节中寻找关联，甚至从课标中寻找落脚点，立足学生的前概念，规划好学生学什么、怎么学，再思考教师教什么、怎么教。教师还要关注课堂中没有解决的问题，如何结合后面的章节，激发学生的学习兴趣，使学习留有余味。例如在课尾，笔者慎重地向学生介绍：“物质和能量观是重要生命观念，会一直延续在生物学学习中。就像今天，我们也发现留有一些问题，如能量是如何释放的？在后面一章节的学习中，我们会继续深入学习！”

4.2 概念教学要有探究梯度 美国著名教育家杜威提出，教学不应是直截了当地注入知识，而应诱导学生在活动中得到经验和知识。要领悟科学本质，教师在教学中应该针对学生认知特点，创造性地组织探究活动，让学生进行层层递进地观察、实验，收集和分析证据，使概念建构螺旋式上升。学生的身心都参与探究，就有了更多体验，也有了更多的态度，更会产生灵感和火花，这是智慧的火花，也是创新意识的萌芽。

4.3 概念教学要有生活温度 课程标准指出： 要更加关注学生已有的生活经验，将学生从身边的“生活世界”带入生物学的“科学世界”，然后回归到学生的生活世界中来。如果教师借力生活，围绕生活经验和问题意识设计出合情合理的情境串联起各个难点，不仅使学科概念与学生认知经验的有机结合，而且将吸引学生更好地融入课程。例如本课中，难度最大的内容是生态系统中物质循环和能量流动的意义，笔者借助于水循环盆景装置，通过引导学生观察类比，很好地化解了抽象的概念。