何晶晶
摘要 在“生态系统的稳定性”的高三一轮复习教学中,以“塞罕坝今昔”这一真实情境为线索,展示塞罕坝“生态平衡-生态破坏-生态恢复”的三个发展阶段,通过资料分析、数据研究、模型建构及方案设计引导学生整合知识,构建框架,同时提升科学思维,树立结构与功能、稳态与平衡等生命观念,落实核心素养。
关键词情境创设 一轮复习 生态系统 稳定性
中图分类号 G633.91 文献标志码 B
1 问题的提出
《中国高考评价体系》指明以情境作为载体考查学生运用知识分析、解决实际问题的能力,以此评价学生的必备品格与关键能力,全面体现学生的学科素养水平。生物学科作为高考选考科目之一,充分体现了新一轮高考改革的要求,在教材内容、课堂教学、试题命制等方面均强调创设贴近学生生活实际的真实情境,以发展学生的核心素养。高三一轮复习是高中生物学习的一个重要环节,学生需要完成高中阶段知识的归纳和整理,建构完整的概念体系,进而迁移知识,能够分析解决实际问题。当下教师大多数一轮复习方法是对教材内容进行“地毯式”扫描,同时配合模拟题训练,成为知识点的习题化教学。该方法容易造成学生对知识的理解停留在概念本身,难以建立概念间的联系,同时学生获取信息、实验探究、迁移应用等能力难以得到有效提高。传统教学中的问题结构良好、答案唯一、条件确定,而真实的情境意味着学生所面对的问题是结构不良、灵活、开放的。在创设真实情境的教学活动中,教师引导学生经历类似科学家一样主动查找资料、积极思考、设计实验并实施的过程。学生的概念在活动中与个人化的情境要素再关联、再建构,促进概念体系的形成,同时科学思维和正确的价值观得以发展,有利于核心素养的提升。下文中笔者以“生态系统的稳定性”一节为例,阐明基于真实情境的高三一轮复习教学策略。
2 基于真实情境的高三一轮复习教学设计
2.1教学分析
“生态系统的稳定性”选自人教版高中生物选择性必修2第三章第五节,课程标准对本节的内容要求是“生态系统通过自我调节作用抵御和消除一定限度的外来干扰,保持或恢复自身结构和功能的相对稳定”。作为本章的最后一节,教师引导学生从整体的角度理解生物与环境相互作用形成统一整体,认识生态系统的动态变化,从宏观方面认识生命系统的稳态。这对于学生理解生命系统的本质以及系统分析思维的训练、生态意识的形成具有重要价值。在进行本节内容复习时,学生基本能够说出生态平衡、生态系统稳定性等概念的含义,但是在面对具体问题时不少学生却难以合理解释,如片面地认为抵抗力稳定性与恢复力稳定性呈相反关系等。因此,在一轮复习过程中,需要帮助学生厘清概念的本质及概念间的联系,建构知识框架并应用于真实情境问题的分析和解决。
2.2教学目标
①能够解释真实情境中生态平衡的特征,认同生态平衡的动态性。
②能够建构模型分析反馈调节的过程,运用系统分析的方法解释生态系统的稳定性,进一步认识稳态的相对性,关注人类活动对生态平衡的影响。
③能够基于实际条件设计生态系统的恢复方案,进行合理评价并与他人交流。
④能够基于对生态系统稳定性的认识,为实际生活中不同生态系统稳定性的提高提供建议,树立生态意识,增强社会责任感。
2.3情境内容及设计思路
真实开放的情境有利于学生核心素养的培养,尤其是社会关注的与生物学有关的热点问题。高三学生具备较强的主人翁意识,对热点时事有浓厚的兴趣,同时也渴望能通过所学的知识为现实问题出谋划策。本节课创设的情境素材为“塞罕坝今昔”,塞罕坝林场是我国环境保护的典范,体现了几代劳动人民艰苦卓绝的奋斗史,当中蕴含了大量生态学知识。教师对其进行重新整合并实施教学,帮助学生建构概念、发展思维,提升民族自豪感,树立社会责任感。
本节课的教学思路如下,以“塞罕坝今昔”这一真实情境贯穿始终,围绕塞罕坝“森林时期-荒漠时期-人工林时期”分别经历的“生态平衡-生态破坏-生态恢复”三个发展阶段展开复习,教学流程如图1所示。
2.4教学实施
2.4.1森林时期
通过塞罕坝的视频导入,使学生感受林场从郁郁葱葱的“木兰围场”到建国初期的“茫茫荒原”再到现在的“绿色奇迹”。教师展示资料1:“在辽、宋时期塞罕坝属于人迹罕至的千里松林,明代作为蒙古游牧之地,基本上保持着原始自然生态环境的状态,清朝作为“木兰围场”为皇家贵族捕杀野生动物提供场地,有时也作为皇家祀典活动的场所,清政府对木兰围场的管理十分严格,各个围场轮流开放、休养生息,塞罕坝依然保持良好的生态环境。”学生通过问题串思考森林时期的塞罕坝具有生态系统的哪些特征,利用符号表示某种动物被猎杀后其他种类生物维持相对稳定的机制,同时形成反馈调节的模型(图2)。教师通过该模型引导学生横向比较,总结各个生命系统存在反馈调节的实例。通过讨论,学生认识到生态系统中的生物之间是相互关联的,某一物种的变化都会直接或间接对其他物种造成影响,从而认识到营养结构越复杂的生态系统,反馈调节的路径越多,也更容易维持平衡的状态。
设计意图:通过视频领略塞罕坝风光,整体感受生态系统的变化,激发学生的兴趣。问题串激发学生思维,符号展示使概念外顯,使学生认识到生态系统通过负反馈调节机制进行自我调节,同时进一步深化对稳态的认识,理解反馈调节机制是普遍存在的、不可缺少的,从而有利于学生生命观念的培养。
2.4.2荒漠时期
基于视频介绍,教师反问学生,既然生态系统具有抵抗力稳定性,为何塞罕坝会从“千里松林”成为建国初期的“茫茫荒漠”状态?学生不难得出生态系统的抵抗力稳定性是有限度的结论。为进一步理解塞罕坝生态系统的变化,教师展示流经某肉食性动物种群的能量示意图(图3)。在进行能量去路分析的基础上再思考,如果该地区植被破坏,植物固定的能量减少到原来的1/10,该肉食性动物种群数量如何变化?另外,植物的“绿色”还为植食性动物提供采食信息,引导学生能从结构和功能的角度思考塞罕坝森林生态系统发生崩溃的原因。随后教师补充信息:“直至新中国成立初期,塞罕坝的森林覆盖率仅为11.4%,植被被破坏后,围场境内水土流失、洪水泛滥、土地荒漠化等自然灾害频率大大增加。”
设计意图:教师顺着情境线索,引导学生从结构和功能的角度认识生态系统的稳定性,整合食物链、能量传递效率等生态学知识进行实际问题的讨论,发展系统分析的科学思维,激发学生的学习热情,感受人类活动对生态系统造成的影响,培养社会责任感。
2.4.3人工林场时期
教师进行情境线索铺垫:“1962年国家批准在塞罕坝建立林场,塞罕坝的生态恢复是伴随着塞罕坝林场发展完成的。由于塞罕坝气候干旱、土壤贫瘠,人们经验有限等原因,生态恢复工作进行得十分不易。”学生参考教师提供的恢复生态学资料,完成小组合作任务。任务如下描述所示:假如你是一名生态恢复工作者,面对以下问题,请尝试为塞罕坝生态系统的恢复提供方案并说出理由。①塞罕坝地处河北省承德市围场满族蒙古族自治县境内,平均海拔1500 m,年均气温-1.5℃,处于半湿润半干旱地带。②生态恢复初期,塞罕坝土壤干旱,有机质含量低。③塞罕坝北部是浑善达克沙漠,森林被破坏后,涵养水源的功效减低,植被失去防风固沙的功能。各组学生集思广益,互相补充完善。
接着教师继续创设情境:“经过几十年的艰苦努力,终于建成了林地面积108.6万亩的全国最大的人工林场,成为了京津冀地区重要的绿色生态屏障。目前塞罕坝机械林场的主要树种为针叶松,其常见病虫害之一为松毛虫。林场建设者提出了防治松毛虫的两种方案:方案一是喷施高效农药;方案二是投放松毛虫的天敌松毛虫寄生蜂(将卵产在松毛虫内,并以害虫卵内物质供其子代发育成长)。”教师组织学生对以上两种方案进行评价。随后,教师补充说明“塞罕坝人工生态系统已经进入新的发展阶段,其良好的生态环境和丰富的物种资源,使其成为珍贵的物种基因库,随着碳达峰、碳中和目标的提出和战略地位日益提升,塞罕坝的价值日益凸显”。学生通过塞罕坝生态恢复感悟到人类活动对生态系统的重要影响,从塞罕坝的变化历程来看,人类活动往往可以改变群落演替的方向和速度,塞罕坝的重建充分说明了“绿水青山就是金山银山”。
設计意图:基于塞罕坝的实际状况,因地制宜设计塞罕坝生态恢复方案的活动使学生锻炼了对信息的获取和分析的能力。学生整合关于生态系统的相关知识,解释现象、解决问题,该过程提升学生应用生物学知识参与社会事务讨论的能力,锻炼了解决生产生活问题的能力,引导学生关注生态问题,形成生态意识,从而促进学生在日常生活中参与环境保护的活动。
3 教学反思
高三一轮复习的重点不仅在于对基础知识点的梳理和整合,还在于科学思维与探究能力的提高,使学生能够对综合性问题进行解释和判断,提升核心素养。本节课始终贯穿“塞罕坝今昔”这一情境线索,学生在课堂上亲历生态系统的崩溃与重建。面对环环相扣的一系列复杂问题,学生相互合作,抽丝剥茧,深入分析,综合应用生态系统的相关知识,从生态系统的结构和功能的角度入手,认识生态系统的稳定性,在对一系列资料和数据进行分析讨论的过程中形成结构与功能、稳态与平衡等生命观念。“林场时期”的恢复方案引导学生关注现实生活中的生物学问题,尝试运用知识解决问题,增强社会责任感。本节教学还有不足之处,如在“荒漠时期”的教学环节需要提供更多塞罕坝生态系统数据、在“林场时期”的教学环节提供更多关于塞罕坝恢复时遇到的生态学问题等,需要在今后教学中进一步改进。
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