主线式情境教学在高中生物学教学中的应用

摘 要：根据高中阶段学生的培养要求，教师围绕生物学学科核心概念设计“过程性”“发展性”的情境主线开展教学，将情境主线、知识主线与活动主线进行有机融合，该教学方法有助于促进学生主动参与学习活动、提升知识迁移与应用能力、发展自身的生物学学科核心素养。本文以“生态系统的稳定性”一节内容为例，设计以“白洋淀生态系统的稳态、平衡与发展”为主线的教学活动，既避免了知识和情境的碎片化，又加强了生物学知识的构建以及与生活实际的联系，有效促进了学生的全面发展。

关键词：主线式情境；生态系统的稳定性；高中生物学教学

文章编号：1003-7586（2024）10-0036-04 中图分类号：G633.91 文献标识码：B

将情境教学运用到高中生物学教学中，对于学生生物学学科核心素养的发展具有十分关键的作用。教师通过创设生活实践类、科学史探究类、实验设计应用类等多种类型的教学情境，可有效激发学生的学习兴趣，促进学生运用生物学知识和相关能力解决实际问题。主线式情境教学的提出，为生物学教学中促进学生核心概念的构建、学科素养的发展和核心价值观的形成提供了新的解决路径。

1 理论基础

主线式情境教学是情境教学的一个分支，指教师结合教学目标、知识逻辑和学生实际情况，围绕核心概念设置动态、过程性和发展性的情境主线，将学习任务、学生活动与系列子情境结合在一起，使知识教学随着情境的展开而推动，以发展学生的科学思维，提升教学效率。

主线式情境教学法有助于学生切身体验在真实情境中解决问题的过程（图1），实现对不同概念及事实的有效整合，将零散知识并联或串联成相对完整的线索，使知识结构化和系统化，便于教师在活跃课堂氛围的同时，持续吸引学生的注意力，并且有利于学生培养思维的连续性。

2 教学背景

2.1 教材分析

本节内容位于人教版普通高中教科书《生物学·选择性必修2·生物与环境》（以下简称“教材”）第3章第5节，是对前四节中“生态系统的结构与功能”相关内容的总结与升华。其中“生态平衡”“生态系统的稳定性”“负反馈调节”等概念较为抽象，教师直接讲授概念难以让学生理解其内涵及联系。本文将“白洋淀生态系统的稳态、平衡与发展”作为统领本节教学的情境主线，设计系列子任务，将情境主线、知识主线与活动开展有机融合，有效加强学生的生物学知识与生活实际间的联系，从而促进学生进行知识迁移并在复杂的学习情境中完成概念的构建和生物学学科核心素养的发展。

2.2 学情分析

学生经过对教材前置内容的学习初步了解到生命系统的各个层次都存在稳态，且稳态的实现离不开系统内各组分之间的相互作用。生态系统稳态的实现与其结构、功能及其相互之间的联系脱不开关系。教师结合“白洋淀生态系统”的发展实例及其所面临的生态问题，引导学生运用“透过现象寻找本质”“建立数学模型”等研究生物学问题的思维方法解决真实问题。

3 教学思路

白洋淀是华北地区最大的湿地生态系统，水域辽阔，生物资源丰富。受自然条件和人类活动的影响，白洋淀曾经出现过水体污染、过度养殖等生态问题，后经过生态治理恢复了生态平衡。教师以学生熟悉的“白洋淀生态系统”为研究对象，将“白洋淀生态系统的稳态、平衡与发展”作为本节的教学主题和情境主线，通过层层递进的关联性问题，设计“认识生态平衡”“探究生态平衡的调节机制”“为改善生态问题提建议”等真实情境，引导学生逐步探究白洋淀生态系统生态平衡的特征及调节机制，搭建知识框架，引导学生在解决问题的过程中形成生态安全观、树立保护环境的意识观念。具体教学思路如图2所示。

4 教学流程

4.1 情境创设，提出主题——白洋淀生态系统的稳态、平衡与发展

教师播放“航拍中国——河北白洋淀”微视频，创设情境：白洋淀具有丰富的动植物资源，素有“华北明珠”之称，自存在以来，不时受到气候变化、物种入侵、人类活动等影响，但只要这些影响不超过一定限度，其生态系统总是能够维持相对稳定。教师就此提出问题：白洋淀生态系统能长期处于稳定的原因是什么？

4.1.1 子情境——认识生态平衡

情境核心问题：什么是生态平衡？生态平衡具有哪些特征？白洋淀生态系统正处于什么发展阶段？

任务一：教师展示白洋淀的湖泊和湿地等相关环境特征图片，并提出问题——从群落演替的角度分析，如果气候条件没有剧烈变化，也没有过多人类活动干扰，白洋淀生态系统是否还会发生显著的变化？

任务二：教师展示生态系统结构模型和初生演替进程图（见图3），引导学生分析图示。学生认识到生态系统的能量有输入和输出，并对早期阶段和成熟阶段的生态系统中群落的总生产量和总呼吸量数值变化进行分析，得出结论：早期阶段的生态系统，输入大于输出，即群落的总生产量大于总呼吸量；成熟阶段的生态系统，总生产量和总呼吸量趋于稳定，且相对值接近，即生态系统发展到稳定状态时会表现为收支平衡。

在学生理解收支平衡含义的基础上，教师提供2010年和2018年白洋淀生态系统统参数调查数据，引导学生分析白洋淀生态系统的发展状态（见表1）。

任务三：教师结合生产者、消费者、分解者在物质循环、能量流动中的作用，引导学生回答问题——在处于成熟阶段的生态系统中，生产—消费—分解过程的正常进行对生态系统的功能有什么影响？

设计意图：教师以对生态平衡的认识为情境主线，结合观察白洋淀影像资料、分析生态系统的结构模型和群落演替进程、处理白洋淀近年调查数据等活动形式，设计真实情境下的问题，引导学生认识结构平衡、收支平衡、功能平衡的内涵及其联系并总结处于稳定状态的生态系统应该具备的特征，帮助学生形成结构与功能观。

4.1.2 子情境——探究生态平衡的调节机制

情境核心问题：生态平衡是一种动态的平衡，白洋淀生态系统在内外因素的影响下，仍能维持生态平衡的调节机制是什么？

教学任务：教师展示白洋淀生态系统的部分营养结构。教师请学生分析问题：若鲢鱼被人类大量捕捞导致数量减少，那么生态系统中红嘴鸥、浮游植物的种群数量可能发生什么变化？教师引导学生尝试用箭头和文字绘制概念图来表示各生物的数量变化关系及先后顺序（见图4）。

设计意图：教师结合鲢鱼、浮游植物、红嘴鸥的数量变化情况，引导学生认识到生态系统内各种群的数量变化具有物质循环的特点，能够通过负反馈调节实现生态系统的稳定是生态系统具有自我调节能力的基础。

4.1.3 子情境——探究生态系统的自我调节能力

任务一：近年来，白洋淀水域受到诸多人类活动的影响，如淀内居民生活污水和水产养殖污水的排放等。教师引导学生思考问题：①这些干扰是否会对白洋淀生态系统的健康状况产生影响？②生态系统的自我调节能力有没有限度？

设计意图：教师结合实例，使学生认识到生态系统的调节能力有限。河流如受到轻微污染，通过自我净化，生物的种类和数量不会受到明显影响。

任务二：教师展示河流自净模式及白洋淀水质的调研情况（见表2），引导学生回答问题——①白洋淀水质由上游到下游发生了哪些变化？②河流自净的机制是怎样的？

设计意图：学生通过对白洋淀水质变化情况和河流自净模式进行分析，促进自身数据处理、曲线分析、逻辑推理等科学思维的发展，以及语言表达能力和学科核心素养的培养。

任务三：教师提问，假如白洋淀的水体受到了严重污染，对生态系统环境以及水生生物会产生哪些影响？

设计意图：教师通过引导学生对比分析河流受到轻微污染和严重污染的两种情况，加深学生对负反馈调节、正反馈调节的理解并进一步认识到负反馈调节对于维持生态系统稳定的重要意义。学生由此总结出生态系统稳定性的概念及生态平衡与生态系统稳定性之间的联系。

4.1.4 子情境——为改善生态问题提建议

任务一：教师展示白洋淀不同年份生态系统总体特征的比较数据（见表3），引导学生对表格中的数据进行分析。教师进一步提出问题：白洋淀生态系统的稳定性是在下降还是上升？你能为改善白洋淀生态环境提出哪些合理的建议？

设计意图：学生通过对图示年份中的数据进行比较分析，发现随着年份的增长白洋淀生态系统的稳定性下降、鱼类物种丰富度下降、物质与能量的平衡遭到破坏。教师结合白洋淀真实的生态问题创设情境，发展学生分析、判断、推理等科学思维，促进学生的信息提取能力及运用已有认知提出解决方案的能力，帮助学生形成生态安全观、树立保护环境的社会责任意识。

任务二：教师组织学生观看“二十大报告中看民生：生态文明”微视频，了解我国为建设生态文明在造林面积、城市人均绿地公园面积、城市污水处理率等方面获得的成就，引导学生认识到绿水青山就是金山银山。

5 教学反思

主线式情境创设是开展生物学概念教学的有效保障，而学习任务和活动的开展是教学目标实现的载体和学生学习的框架。教师利用主线式情境教学思路组织教学时，应将学生要解决的问题设置在相应情境中，促进学生将所学的知识和技能迁移至具体情境，激发学生的内驱力，增强其学习的主动性。在进行教学设计时，教师要精心研读课程标准和教材，在对教学主线有明确认知的基础上，挖掘恰当的、连贯的情境素材加以提炼和编排，让学生在真实情境中解决问题，从而实现生物学学科核心素养的全面发展。

参考文献

［1］郭思雅，王京刚，王颖，等.基于Ecopath模型的白洋淀生态系统近10年结构与功能变化分析［J］.生态毒理学报，2020，15（5）：169-180.

［2］许木启.从浮游动物群落结构与功能的变化看府河—白洋淀水体的自净效果［J］.水生生物学报，1996（3）：212-220.

［3］程珊，毕诗秀.基于核心素养的主题式单元教学设计与实践——以生态系统的稳态、平衡与可持续发展主题为例［J］.生物学通报，2022，57（7）：23-27.