廖騰輝

生物學核心素養(yǎng)，主要包含四個維度：生命觀念、科學思維、科學探究和社會責任。如何將四個核心素養(yǎng)落實到課堂教學中，由抽象的理念變成具體的行動，是所有高中生物教師必須思考的問題。 本文以人教版必修三第四章第二節(jié)“種群數量的變化”為例，結合課堂教學活動，從生命觀念、科學思維、科學探究、社會責任4個方面，談談對生物學核心素養(yǎng)的嘗試及思考。

一、 科學思維之模型與建模

在課程標準中，對科學思維的闡述是：“尊重事實和證據，崇尚嚴謹和務實的求知態(tài)度”“運用科學的思維方法認識事物、解決實際問題的思維習慣和能力”。主要包括比較與分類、歸納與演繹、分析與綜合、抽象與概括、批判性思維，是形成概念、建構模型的重要思維。

教學活動1：演示細菌分裂的計算機模擬動畫。假如現有一種細菌，在適宜的溫度、濕度等環(huán)境下，每20min左右通過分裂繁殖一代。引導學生思考：①細菌的生殖方式是怎樣的？②72h后，由一個細菌分裂產生的后代數量是多少？3、n代細菌數量是多少？提出問題，組織討論：①對細菌種群數量增長而言，在什么情況下2n公式成立？②這個公式揭示了細菌種群數量增長的什么規(guī)律？請學生算出一個細菌產生的后代在不同時間的數量，并填寫教材中的表格，然后畫出細菌的種群數量增長曲線。引導學生討論，同數學公式相比，曲線圖表示的模型有什么局限性？

本活動環(huán)節(jié)通過教學文本中細菌分裂的案例及數學方程式的建立，讓學生感受到生物現象和規(guī)律可言通過數學語言（公式和曲線圖）表達出來。從理論層面認識建立數學模型的步驟。

教學活動2：以上討論的是在實驗條件下種群的數量變化，在自然界中種群的數量變化情況如何？播放澳大利亞野兔成災的錄像片，澳洲野兔成災是因為1859年，一個叫托馬斯·奧斯汀的英國人來澳定居，帶來了24只野兔，放養(yǎng)在他的莊園里，供他代獵取樂。奧斯汀絕對沒有想到，一個世紀之后，這24只野兔的后代達到6億只之多。學生討論：①野兔種群增長的原因有哪些？②怎樣用數學語言來描述野兔種群增長的規(guī)律？③如果用N0表示野兔種群的起始數量，用λ表示野兔種群數量每年的增長倍數，用Nt表示t年后野兔種群的數量，那么，Nt為多少？同時，展示某島嶼環(huán)頸稚種群數量的增長曲線、高斯的草履蟲實驗，進而講解種群的“J”型增長和“S”型增長。

設計意圖：通過教材文本，聯系生活，創(chuàng)設情境，引導學生通過建構數學模型來解釋、判斷、預測生物學問題，生物學與數學的整合，利于培養(yǎng)學生簡約、嚴密的思維品質。

一、 生命觀念之穩(wěn)態(tài)與平衡

課程標準中，生命觀念的定義是指：“對觀察到的生命現象及相互關系或特性進行解釋后的抽象，是人們經過實證后的觀點，是能夠理解或解釋生物學相關事件和現象的意識、觀念和思想方法?！?/p>

教學活動3：教師展示大熊貓自然保護區(qū)、魚塘養(yǎng)魚、城市鼠害防治。提出問題：①為了考慮池塘的魚可持續(xù)發(fā)展，捕魚應該選擇在種群數量是多少時最好？②對瀕危動物如大熊貓應采取什么保護措施？③對家鼠等有害動物的控制，應當采取什么措施？④同一種群的K值是固定不變的嗎？引導學生對上述問題進行小組討論分析，進而深入理解K值的概念及K值隨環(huán)境的改變而改變的特點。

教學活動4：下圖所示為自然環(huán)境中某生物種群數量變化曲線，下列有關敘述中，正確的是

A. 食物不會影響該種群的數量

B. K值為該種群的環(huán)境容納量

C. b點時該種群自然增長率最大

D. 該種群發(fā)展過程中，cd段幼體比例大于ab段幼體所占比例

設計意圖：穩(wěn)態(tài)是生命系統(tǒng)的基本特征，穩(wěn)態(tài)通過調節(jié)而實現，維持穩(wěn)態(tài)是維護健康的基本條件。本環(huán)節(jié)通過自然保護區(qū)、魚塘養(yǎng)魚、城市鼠害防治的實例，加深學生對環(huán)境容納量的理解，讓學生從種群水平認識生命觀念中的穩(wěn)態(tài)與平衡觀，進而理解生命的本質，樹立生命觀念。

三、科學探究之合作探究

課程標準中， 科學探究是指：“能夠發(fā)現現實世界中的生物學問題，針對特定的生物學現象，進行觀察、提問、實驗設計、方案實施以及結果的交流與討論”。

教學活動5：展示圖2，

讓學生根據種群的“J”型增長及“S”型增長，分組討論，陰影的生物學意義是什么？

設計意圖：本環(huán)節(jié)通過小組成員之間討論與交流，并最終達成明確的觀點來解釋陰影部分的生物學意義，以加深學生對知識的理解及將所學知識進行整合，也有利于培養(yǎng)和促進學生的對實際問題的分析能力、知識的遷移能力、語言表達能力。

四、社會責任之環(huán)境保護

課程標準中， 社會責任是指：“指生物學科的社會責任是指基于生物學的認識參與個人與社會事務的討論，作出理性解釋和判斷，嘗試解決生產生活中的生物學問題的擔當和能力”。

教學活動6：教師引導學生對東亞飛蝗的種群數量變化曲線進行討論，了解種群的數量總是處于波動中，在不利的條件下，種群數量還會急劇下降甚至是消亡，進而分析總結影響種群數量的主要因素。結合課本的“與社會的聯系”欄目，說明研究種群的變化規(guī)律以及影響種群數量變化的因素對于有害動物的防治、野生生物資源的保護和利用以及瀕危動物種群的拯救和恢復，都有著重要的意義。

設計意圖：本教學活動的學習意在引導學生關注涉及生物學的社會議題。通過學習后，學生對建立自然保護區(qū)、保護生物資源有了全新的、科學的認識，激發(fā)學生熱愛自然、熱愛生命、熱愛生物學科、關心和維護地球生態(tài)環(huán)境的責任意識，認同人與自然和諧發(fā)展的意義，并能在日后的學習、生活、工作中主動宣傳生命意識、環(huán)保意識。

五、教學反思

本節(jié)課上，教師從教材文本導入，引導學生用數學方法揭示生命現象的規(guī)律，激發(fā)學生的探究欲望。教師以問題驅動為主線，借助生活實例、數學模型建構、小組合作探究等教學環(huán)節(jié)，串聯起本節(jié)課的知識脈絡，使學生理解數學模型在生物學問題研究中的作用，學會建立數學模型，形成穩(wěn)態(tài)與平衡的生命觀念，借助探討“J”型曲線、“S”型增長曲線之間陰影面積的生物學意義，以提高學生合作探究的能力，并用學到的知識解釋有關社會問題，提升對生命的感悟，增強自身的社會責任感，從而達到了培養(yǎng)生物核心素養(yǎng)的目的。