做一个讲“理”的生物老师

周琴

“生态系统的功能（能量流动）”是生物教材八年级下册的内容，要求学生对宏观的生态系统从感性认识上升到理性认识的高度，而且要在学习过程中不断强化“结构与功能相适应”的生物学基本观点。生态系统的结构是比较松散的，这种结构是通过食物链连接起来的，其功能也是与之相关联的。理解这一点，对后期学习生态系统的稳定性及其调节问题起着至关重要的作用。但是学生在做到“生态系统的功能”这部分练习题的时候，反馈出的信息却不容乐观——“物质循环，能量流动”这八个字背得滚瓜烂熟，可一做题就傻眼了，甚至还有孩子搞不清楚能量金字塔中各种生物的数量关系。怎么回事？这让我有点一筹莫展了。

生态系统的功能问题怎么解决？其实在小学阶段，学生已经对什么是生态系统有所了解，但仅限于很浅显的“了解”。而初中生态系统这部分的知识，明显提高了学生在抽象思维深度上的要求——孩子们要从一个宏观的整体的角度来认识生物圈，认识其中生物和环境之间的联系，尤其是要理解生态系统所体现的各种功效和作用（能量流动、物质循环和信息传递）。这其中有一个显著的变化，就是孩子们的思维方式要由以“形象思维”为主转变成以“抽象思维（逻辑思维）”为主。学生如果到了中学仍然按小学的思维方式去学习和思考，当然会很吃力;而老师如果只是按照教材上的内容来告诉学生什么是“生态系统的功能”，忽略了生物学科的理科本质属性，仅仅只是教“知识”，不注重学生科学思维能力和科学思维方法的培养，认为生物就是一门“背多分”的学科，那学生肯定就会出现这种“翻开书来都明白，做起题来都不会”的情况了。

怎么和孩子们一起迈过这个坎呢？“授之以渔”，先要让孩子们对这个“渔”产生兴趣。人人都有天生的好奇心，创设一个有趣的情境，用问题来引入是屡试不爽的法宝。大概是这部分内容太过宏观抽象，所以严肃的中学教材里竟然也用了有点低幼的“鲁滨孙漂流记”来引入。熟悉又有趣的情境被我立即借用到课堂上，配合图片抛给学生一个“世纪难题”：面对煮熟的玉米和一只母鸡，鲁滨孙应该先吃什么？

问题是思维的引擎。春日下午，本来蔫头耷脑的学生们立即来了精神，七嘴八舌发表意见：“先吃鸡，我喜欢吃肉！”“先吃玉米，再用一点玉米喂鸡，让鸡生蛋，再孵出小鸡，这样我就可以天天吃鸡和鸡蛋了。”“先吃鸡，把玉米种下去，等着丰收。”乱哄哄的嬉笑声中突然有几个不一样的声音冒了出来：“不对不对，玉米已经煮熟了，种到地里也不能发芽！”“这是海岛，哪有淡水浇玉米地啊？”我暗自窃喜：思维被兴趣调动起来了。我追问：“没有新的玉米产生，那小鸡吃什么长大啊？”不符合逻辑的假设一下被推翻，想天天吃鸡的小屁娃们傻眼了。更加让我惊喜的是，有一个学生指出：“一只母鸡生下的蛋没有受精，是孵不出小鸡的。所以，压根儿就不用考虑小鸡的问题了。”

接下来，我给出了两种策略：1.先吃鸡再吃玉米;2.先吃少量玉米，同时用一部分玉米喂鸡，让鸡长大点以后再吃鸡。究竟哪种方式更划算呢？要解决“怎么吃划算”这个问题，首先要搞清楚“为什么要吃”和“吃多少才行”。因为有前面学习食物链知识的铺垫，所以大家很快达成共识：鲁滨孙吃食物是为了获得能量和物质来维持生存。那毫无疑问鲁滨孙作为食物链的一员就必须通过“吃”来获得尽可能多的物质和能量。我顺便给孩子们强调：基于事实和证据的假设才是科学的假设，所以“我喜欢吃鸡”这样凭感觉的假设是没有价值的。

我请了两个孩子在黑板上画出两种策略中隐藏的食物关系：①玉米→人，鸡→人;②玉米→鸡→人。沿食物链②逆向追溯，学生很顺利就推导出三个关键点：1.最终能量来源是太阳能;2.输入生物体内总能量的多少是取决于植物的光合作用转化了多少能量;3.能量会沿食物链传递。讨论进行到这里，有激动的孩子忍不住插嘴：“怪不得太阳要毁灭了，地球就只好去流浪，原来是没有能量来源了！”孩子们的理性思维又上了一个台阶，我为他们点赞！到这时，答案已经呼之欲出了。我立即追问：“那么，能量在传递的过程中会不会发生变化？”“会，鲁滨孙会消耗能量，所以能量会变少。”我又问：“只有人会消耗能量吗？”“其他生物也要消耗能量维生。”所以，大家很快明白了能量传递下去就会越来越少。

那么，鲁滨孙怎么吃划算呢？别急，再来看看“吃多少才行”。咚咚咚，敲黑板，生态学天才林德曼隆重登场，我开始介绍他的事迹。林德曼基于科学观察和数据统计分析构建出来的“赛达伯格湖生物能量金字塔”模型让孩子们忍不住啧啧感叹：“生物自己消耗那么多的能量，只传递一点点给别人，简直太自私、太抠门了！”接着我们马上进行“吃鱼划算吗”讨论，并实际操练起来。我让孩子们动笔算算：在“浮游植物→浮游动物→鱼→人”这条食物链中，如果这个人是你自己，如果你只靠吃鱼来增长体重，那需要消耗多少斤浮游植物才能长到现在的一百斤呢？（提醒大家，生物是理科，请用数据说话！）计算结果引发了一大片惊呼声：“天哪！我长大竟然消耗了这么多浮游植物！”最后我问：“那吃鱼划算吗？如果从尽量减少能量消耗的角度考虑，怎么吃才划算呢？”全班异口同声：“直接吃浮游植物呗！”现在，我相信基本上每个孩子都能帮助鲁滨孙解决“怎么吃”这个世纪难题了。

一节课上完，学生在环环相扣的问题的引导下，通过解决一个个彼此相关联的问题，最后终于推理出了能量传递的特点——“单向流动、逐级递减”。是的，整堂课提炼一下核心只有这八个字。要是像往常那样把教材上简单呆板的文字空投给学生让他们记住，也许我只需要花几分钟。而今天这堂课，我虽然绞尽脑汁、费尽口舌，但孩子们通过缜密的逻辑推理，过关斩将，自己一点点揭开了科学结论的神秘面纱。40分钟的时间里，前一个问题的解决是后一个问题的基础，每一个问题都成了学生推理的依据。孩子们一起讨论，一层层搭建出逻辑的阶梯，充分体验了一把有理有据地进行理性判断的思维冒险。至少，从课后作业的反馈来看，学生对知识的掌握情况远远好于以前了。看来，明“理”才是理科学习的根本，思维严谨又灵活的学生，怎么可能学不会那些基于证据和逻辑才被发现的科学知识？教学并不在于关注老师教授给学生多少知识，学生学到了什么才是真正的实质。老师无论面对什么样的课型，都应该关注这堂课的逻辑主线，尽量把教材上干巴巴的概念和结论转化为环环相扣、层层递进的问题串，让学生知道学习的方向和目标，有兴趣地参与学习的全过程。这样一来，理想的教学要达到的最高目标就不应该是对书本知识的简单记忆、理解、掌握和运用，而应该是让学生在学习的过程中通过批判、分析而获得新的感悟和自己的判断，从而使学生思维品质得到提升。也只有这样，才能真正让学科核心素养落实到位。

“科学结论并不是冰冷地存在于课本中的，它是有温度的，可以触摸的，你可以慢慢地牵住它的手，愉快地带它去散步。”我很喜欢这段话，并用以自勉。我再次提醒自己：不要着急告诉学生知识，生物学不是“理科中的文科”，所以，努力做一个讲“理”的理科老師！

（作者单位：四川省成都市锦西中学）