黃堡鑫 單 珂

（1 廣東省東莞市東莞中學松山湖學校 廣東東莞 523808 2 廣東省珠海市第二中學 廣東珠海 519000）

問題解決是高級形式的學習活動。而發(fā)展學生的問題解決能力，以及讓學生在解決問題的過程中學習知識、獲得各種思維技能是教學的一個重要目標［1］。著名教育心理學家羅伯特·加涅（Robert M.Gagne）指出，學生能否解決新問題，既取決于是否掌握有關(guān)的規(guī)則，也取決于學生控制自己內(nèi)部思維過程的策略［2］。即知識的真正掌握只通過教師的直接灌輸是難以真正實現(xiàn)的，必須通過一個個實際問題或案例的解決及其反思才得以逐步落實。

顯然，問題解決的過程就是讓學生“體悟”的過程?！绑w悟教學”強調(diào)運用一定的策略（例如調(diào)動主動性、鼓勵參與和交流等）和方法（例如設(shè)置情境、角色扮演、對比等），使學生將已有的經(jīng)驗與當前的學習活動相結(jié)合，從而生成新的知識、掌握新的方法技能?！绑w”是體驗、體會，是教學的措施和手段；“悟”是感悟、領(lǐng)悟，是教學的目標和結(jié)果?！绑w悟教學”之所以能被廣為應(yīng)用，不僅在于它與學科核心素養(yǎng)不謀而合，更在于它確實能有效幫助學生打下靈活的知識基礎(chǔ)，發(fā)展學生以批判性思維解決實際問題的能力。

“種群的特征”是人教版高中生物學必修3 的教學內(nèi)容，是引導(dǎo)學生從微觀、個體水平的生命活動學習進入宏觀、 群體水平的生態(tài)學學習的重點章節(jié)。主要內(nèi)容包括種群密度的調(diào)查方法和種群的數(shù)量特征。筆者通過學習北京師范大學附屬實驗中學特級教師林祖榮老師和深圳市第二中學特級教師梁光明老師對“種群的特征”這一課的教學，對基于問題解決的高中生物學“體悟”教學進行了初步的探索。

1 以情境化策略激發(fā)學生的學習熱情

心理學研究表明，學習動機只有在對外在的刺激物、目標、誘因等感興趣的情況下，才能真正得以調(diào)動，并發(fā)揮其內(nèi)在的力量。創(chuàng)造情境是對教材的再創(chuàng)造的過程，需要對教學內(nèi)容進行藝術(shù)化的構(gòu)思設(shè)計。與生物學有關(guān)的實驗、問題、故事、史實、新聞圖片、影像等資料，都可以激發(fā)學生進入學習和活動的狀態(tài)，促進其認知結(jié)構(gòu)的發(fā)展和完善［3］。

必修3 教材前3 章講述的是動物個體的穩(wěn)態(tài)和植物個體的穩(wěn)態(tài)，均屬生物個體水平的內(nèi)容，本章開始過渡到種群水平上研究生命系統(tǒng)的組成、結(jié)構(gòu)和發(fā)展變化規(guī)律，如何使學生實現(xiàn)這一研究層次的轉(zhuǎn)變？種群數(shù)量特征是本節(jié)課的核心內(nèi)容，種群數(shù)量特征與種群密度之間有何關(guān)系？ 如何理解種群密度是種群最基本的數(shù)量特征？

［教學片段1］

觀看視頻，分析資料：組織學生觀看《可可西里》電影視頻片段，并引導(dǎo)學生閱讀相關(guān)材料：“20世紀70年代中至80年代初，在可可西里和羌塘地區(qū)生活著數(shù)以百萬計的藏羚羊。由于藏羚羊的羊絨可做成非常昂貴的“戒指披肩”，所以遭到了盜獵者瘋狂的捕殺！ 美麗的精靈面臨著滅絕的危險。所幸的是，1997年可可西里被列為國家級自然保護區(qū)，使藏羚羊得到了有效的保護。

角色扮演，融合課堂：10 多年過去了，美麗的藏羚羊現(xiàn)在生活得怎樣？ 假設(shè)你是野生動物保護專家，剛到可可西里準備進行藏羚羊的保護工作。請問你最先關(guān)注的是什么？ 如何更好地體現(xiàn)藏羚羊種群的疏密程度？

通過創(chuàng)設(shè)合理的學習情境，可以為“體”提供施展的空間，為“悟”搭建知識背景。烏申斯基說過，沒有任何興趣，被迫進行學習，會扼殺學生掌握知識的意圖。從群體水平上研究生物是生物學科發(fā)展的一個重要分支，教師在教學開始前需將學生學習生物的視角從個體水平轉(zhuǎn)移到群落水平。為學生提供視頻資源、閱讀資源，并創(chuàng)設(shè)“身為野生動物保護專家”的學習情境，一方面快速實現(xiàn)學生視角的轉(zhuǎn)變，另一方面也讓學生帶著好奇和樂趣進入課堂，從而盡快融入課堂。同時《可可西里》藏羚羊的事例，也可引出種群密度的概念，整節(jié)課以藏羚羊相關(guān)問題一以貫之，可在問題解決的過程中逐漸生成種群各種數(shù)量特征的相關(guān)知識體系。

2 以活動化策略引導(dǎo)學生掌握樣方法的操作

活動化策略即以多樣化的活動，引導(dǎo)學生動口、動手、動腦，通過觀察、討論、合作、總結(jié)等方式形成對知識的理解。將知識的學習與真實情境相聯(lián)系，學生在解決實際問題的實踐活動中，逐步形成洞察和解決生物學問題的能力，并形成扎實的生物學科知識。

樣方法是生物學研究最常用的方法之一，教材將其作為重點內(nèi)容進行講述。逐個計數(shù)是統(tǒng)計種群密度的方法之一，什么情況下不采用逐個計數(shù)而要進行“抽樣調(diào)查”？ “估算”的思路如何讓學生在困惑中自主生成？ “估算”存在誤差，如何盡可能地減少誤差？

［教學片段2］

由簡入難，啟發(fā)新知：教師用多媒體課件給出一個邊長2 m 的正方形，放入16 個黑點（表示某種牧草）和16 個白點（表示其他植被）。學生很快可以得出牧草種群密度為4 株/m2。教師進一步設(shè)疑： 在調(diào)查一些分布范圍較小、 個體較大的種群時，可以采用最簡單的逐個計數(shù)法。但并不是所有情況下都可以用逐個計數(shù)法。教師展示一個邊長為2 m 的正方形，里面放入400 多個黑點 （表示某種牧草）和400 多個白點（表示其他植被）。要求學生馬上數(shù)出該面積內(nèi)牧草的種群密度。學生驚訝地表示此任務(wù)根本無法完成。通過上述活動，讓學生明白其實在生物學研究過程中，常遇到樣本數(shù)量較多的情況。由于受人力、物力、財力等方面的限制，很難逐個準確進行計數(shù)，只能采取估算的方法。

集思廣益，生成概念：教師將事先準備好的布滿大量黑點和白點的圖案發(fā)放給每個小組，讓小組成員思考如何盡快地數(shù)出其中黑點的數(shù)目。教師巡視并進行適當?shù)狞c撥。有的學生用紅色筆將每個數(shù)過的黑點劃掉以作標記； 有的學生則將方格16 等份后隨機數(shù)其中4 等份。教師對學生的發(fā)散性思維進行鼓勵和表揚，并進行適當?shù)耐卣埂＠?，什么是“樣方”?如何確定“樣方”？ 取樣時如何保證每株牧草被數(shù)到的概率一樣？ 可否只選取黑點分布密集的區(qū)域進行計數(shù)？ 遇到壓邊的黑點如何統(tǒng)計？如果調(diào)查區(qū)域是一條公路又該如何取樣？

學習愿望是學生“悟”的重要動因。唯有在困惑產(chǎn)生時，“悟”的學習沖動才最為強烈。通過由簡入難，讓學生在成功喜悅中燃起主動學習的熱情，同時通過條件的改變，制造學習困惑，激發(fā)學生進一步探尋新知識的欲望。學生通過自主動手、動口、動腦，以聯(lián)想、觀察、合作、探究等方式對教材核心知識加以內(nèi)化，加深對樣方法這一生物學研究方法的理解。

3 以生成化策略驅(qū)動學生明晰標志重捕法的原理

生成化策略即將已學知識與實際問題之間引發(fā)的認知沖突，轉(zhuǎn)變?yōu)閷W生追求事物本源的欲望。美國著名心理學家布魯納認為，在新的學習情境中，學生的認知結(jié)構(gòu)中是否有能與新知識建立最佳聯(lián)系的原有知識、 學生是否致力于促進這種聯(lián)系，是學生能否進行有意義學習的關(guān)鍵。樣方法在科學研究過程中使用非常普遍，但在很多情況下卻無法使用樣方法進行統(tǒng)計。哪些生物種群密度的調(diào)查不適宜使用樣方法？ 應(yīng)該采用什么方法進行統(tǒng)計？ 標志重捕法的原理是什么？

［教學片段3］

教師準備一個事先畫好樣方的大紙盒，散落擺放近200 顆黃豆，請2 位學生上臺利用五點取樣法對黃豆進行計數(shù)。另請一位學生在旁邊不時地晃動大紙盒，使黃豆分布情況不斷發(fā)生改變。2位學生表示很難對黃豆進行計數(shù)。

教師補充： 如果黃豆表示的是奔跑速度達到每小時80 km 的藏羚羊，你還能用樣方法進行調(diào)查統(tǒng)計嗎?（學生：不能。）

活動設(shè)計：將200 顆黃豆全部倒入燒杯，將黃豆隨機數(shù)出40 顆，替換成40 顆被標記為黑色的黃豆（即黑豆）放回大燒杯，充分搖勻。

教師：假設(shè)總數(shù)是N，被標記為黑色的黃豆是40 顆，黑豆所占比例就是40/N。能否根據(jù)這個比例推算出黃豆的總數(shù)是多少？

學生演示并說明方法：搖勻后隨機取出20 顆豆子，放在小燒杯中，這樣小燒杯里被標記為黑色的黃豆所占比例和盒子里的是一樣的。因此可以通過公式推算N（40/N=a/20）。

教師提問：作為野生動物保護專家，你將如何調(diào)查藏羚羊的種群密度？

學生回答： 在該自然區(qū)域里面捕獲一部分藏羚羊并進行標記，之后將標記的藏羚羊放回原地，使之與未標記的藏羚羊混合在一起。過段時間后，重新捕獲部分藏羚羊，統(tǒng)計該部分藏羚羊中被標記的數(shù)目，并通過數(shù)學公式進行計算，即可估算出該區(qū)域藏羚羊的種群數(shù)量。

教師進一步提問：若標志物對動物產(chǎn)生傷害、過分醒目或易脫落對統(tǒng)計結(jié)果有什么影響？ 若某些動物警覺性高，被捕獲后很難再次捕獲，對統(tǒng)計結(jié)果又有什么影響？

“體悟教學”是從注重“教”到注重“學”的轉(zhuǎn)變，是從注重“物”（教學內(nèi)容）到注重“人”（學生）的轉(zhuǎn)變，是從注重形式到注重實質(zhì)的轉(zhuǎn)變。標志重捕法的教學是基于樣方法的局限性而引出的，通過晃動紙盒讓學生意識到運用樣方法無法統(tǒng)計運動中的物體。教師引導(dǎo)學生用數(shù)豆子的方法，自己總結(jié)出數(shù)學模型，進而理解標志重捕法的原理?；趩栴}解決的“體悟”教學，就是要在教學過程中創(chuàng)設(shè)新、舊知識間的矛盾，以矛盾激發(fā)學生探尋新知識的欲望。

4 以結(jié)構(gòu)化策略啟發(fā)學生分析影響種群密度的各因素

構(gòu)建知識網(wǎng)絡(luò)是“悟”的最重要的呈現(xiàn)方式。結(jié)構(gòu)化策略即通過引導(dǎo)學生從多個方面建立嚴密的邏輯，將教材內(nèi)容按照一定的線索進行歸納、整理和遷移，形成一個系統(tǒng)化的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。通過“體”的過程，借助教師搭建的支架逐一解決各個層層遞進的問題，并隨著自身體驗的豐富和能力的提高逐漸撤除支架，最終實現(xiàn)知識網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建。

除種群密度外，出生率和死亡率、遷入率和遷出率、年齡組成和性別比例也是種群數(shù)量特征的重要內(nèi)容。這些數(shù)量特征之間并非單純并列關(guān)系，而是有著內(nèi)在邏輯聯(lián)系和層次之分的。如何通過事例讓學生理解這些數(shù)量特征對種群密度的影響？如何體現(xiàn)各種群數(shù)量特征之間的內(nèi)在邏輯關(guān)系？

［教學片段4］

材料1：藏羚羊集中在夏季產(chǎn)小羊羔，如果在夏季和冬季去可可西里卓乃湖調(diào)查藏羚羊的種群密度，得到的數(shù)據(jù)差異很大。這說明什么因素可以影響種群密度？ （學生：出生率和死亡率。）引導(dǎo)學生概述出生率和死亡率的概念，并提問：如果要減少種群密度的增長，應(yīng)該怎么做？我國是一個人口大國，需要控制人口數(shù)量，可采取什么措施？

材料2：藏羚羊有遷徙的習性，每年的6 至7月，藏羚羊為了覓食嫩草從不同的地方遷至可可西里卓乃湖，導(dǎo)致種群密度增大，冬季為避開大雪又遷離此地，導(dǎo)致種群密度下降。從該材料可以看出，什么因素也可以影響種群密度？ （學生：遷入率和遷出率。）教師引導(dǎo)學生概述遷入率或遷出率的概念，并提問：出生率和死亡率、遷入率和遷出率對種群密度有何影響？

學生回答：出生率和遷入率增大，種群密度增加；死亡率和遷出率增大，種群密度減少。出生率和死亡率，以及遷入率和遷出率都可以直接決定種群密度。

材料3：如果要你預(yù)測3年后可可西里藏羚羊的種群數(shù)量是增加還是減少，你還需要獲取什么數(shù)據(jù)？ 已知，藏羚羊小于1 歲、大于5 歲都沒有生育能力。（學生：年齡組成。）

教師引導(dǎo)學生結(jié)合教材探討種群年齡組成的3 種類型對其種群密度變化的影響，分析得出年齡組成可以通過影響種群的出生率和死亡率間接影響種群密度。

材料4：盜獵者為了更容易捕獲藏羚羊，常常將槍口對準一只只集中待產(chǎn)（奔跑較慢）的母羊。這會對藏羚羊種群數(shù)量產(chǎn)生什么影響？為什么？

教師分析：因為雌性個體大量減少，導(dǎo)致在未來一段時間里出生率會下降，種群密度也會隨之下降。換言之，性別比例若嚴重失調(diào)，種群密度則會由于出生率的影響而發(fā)生變化。在農(nóng)業(yè)上，可利用人工合成的性引誘劑誘殺某些害蟲的雄性個體，破壞害蟲種群正常的性別比例，使很多雌性個體不能完成交配，從而使害蟲的種群密度明顯降低。

通過上述概念的生成，引導(dǎo)學生畫出概念圖分析各概念之間的關(guān)系（圖1）。

教學過程是交互作用的過程，知識不應(yīng)是借助教師灌輸給學生，而是學生在與教師交互的過程中自主構(gòu)建和發(fā)現(xiàn)的過程。教材對此部分內(nèi)容僅進行了相關(guān)概念的描述，各數(shù)量特征對種群密度的影響難以體現(xiàn)。通過呈現(xiàn)可可西里藏羚羊幾個不同的情境，學生以小組合作學習形式，在討論和反思過程中形成出生率和死亡率、 遷入率和遷出率、年齡組成和性別比例等概念，并通過概念模型對相互之間關(guān)系進行梳理和總結(jié)。教師在此過程中，并沒有直接將知識的結(jié)果告訴學生，而是通過展示學生在解決實際問題時會遇到的各種真實問題，并加以引導(dǎo)提問，最終使知識得以凸顯。學生由被動學習者轉(zhuǎn)化為自主學習者，教師則由教練轉(zhuǎn)化為引導(dǎo)員［4］。

5 以課堂升華引領(lǐng)學生情感態(tài)度價值觀的形成

所有的“體”都是為了更好地為“悟”服務(wù)?；趩栴}解決的課堂不是為了問題而設(shè)置問題，而是為了更有效地達到教學目標而設(shè)置，更是為了更好地培養(yǎng)學生的解決問題能力、創(chuàng)新能力和自主學習能力而設(shè)置。如何將學科知識與情感態(tài)度價值觀有機融合在一起？野生動物保護是當今世界面臨的重大課題之一，如何利用此教育契機引導(dǎo)學生從自身做起投身到保護野生動物的行動中去？

［教學片段5］

播放《新聞聯(lián)播》關(guān)于可可西里現(xiàn)狀調(diào)查視頻《關(guān)愛藏羚羊》。

課堂升華：野生動物的加速滅絕，會造成生態(tài)平衡的失調(diào)，引發(fā)沙塵暴、霧霾、疾病等，這些都將會無情地報復(fù)人類。建設(shè)生態(tài)文明關(guān)系到人民福祉、 關(guān)乎民族未來。所以每個人都應(yīng)該行動起來，從小事做起，保護野生動物，關(guān)心野生動物，為建設(shè)美麗中國作出自己應(yīng)有的貢獻。

保護一切珍稀和瀕危動、植物，嚴禁濫采亂殺野生動、植物的行為，是緩解生物多樣性銳減的重要措施。利用藏羚羊現(xiàn)狀調(diào)查報告，讓學生意識到目前我國在保護野生動植物方面所做的努力和取得的成績，并鼓勵學生積極投身到保護野生動、植物的行動中去。

6 體會

在很多情況下，教師不是苦于無法將知識“講”清楚，而是苦于提不出有思維激發(fā)力的問題促使學生把知識“想”明白；不是苦于無法讓學生的外在行為參與活動，而是苦于無法設(shè)計出讓學生的思維和情感都真正參與其中的問題，幫助學生把方法“悟”出來［5］。要想讓學生把知識“想”明白、方法“悟”清楚，則需要教學圍繞解決問題進行組織，創(chuàng)設(shè)各種問題情境，將學生引進解決問題的氛圍之中。教師通過“導(dǎo)向”使學生“定向自悟”，通過“啟悟”使學生有所“體悟”，用設(shè)問、理答、設(shè)境、換位、對比作為基本手段，最終使學生本該有的“意義”凸顯出來。在“體悟”課堂中，教師的角色轉(zhuǎn)變成方向的引導(dǎo)者、探究的合作者、情感的激發(fā)者、方法的指導(dǎo)者。只有以學生為主體，以問題為核心，通過解決問題建立學生學習的起點和歸宿點，才能使知識最終進入學生的知識結(jié)構(gòu)和情感體系。