湖北省利川市第一中學(445400) 黃亞捷

生態(tài)系統(tǒng)相關的教學很復雜,知識點不僅多,聯(lián)系也特別緊密,學生理解起來難度較大。而相關的實驗教學,不僅僅是要研究涉及到的知識點,更要把這些概念融合到實驗操作當中,這就給我們的日常教學帶來了更大的困惑。人教版高中生物教材中關于生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的探究內容,也僅僅就是制作了一個比較大的密閉生態(tài)缸,然后要求學生對生態(tài)缸內的生物和環(huán)境進行觀察和記錄。作為山區(qū)學校的普通生物教師,筆者提出疑惑：那么大的生態(tài)缸往哪兒放? 僅僅是按照教材的提示來制作的生態(tài)缸,學生愿意去觀察和記錄嗎?所以,如何才能吸引學生積極參與實驗,如何才能將實驗教學的價值最大化,這才是本節(jié)課教學的關鍵之處。

1 實驗教學設計理念

筆者依據(jù)《普通高中生物學課程標準》(2017版)設計本實驗,圍繞高中生物學科核心素養(yǎng)——“生命觀念”“科學思維”“科學探究”以及 “社會責任”展開實驗教學,重點突出選考模塊 “生物與環(huán)境”的課程內容和學業(yè)要求。結合教材選修模塊“職業(yè)規(guī)劃前瞻”展望美好未來,開展研究性學習,培養(yǎng)學生具有永不滿足、追求卓越的態(tài)度,培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、解決問題的能力。讓學生在實踐中探索,在探索中成長。習總書記多次強調“綠水青山就是金山銀山”,要大力發(fā)展生態(tài)文明建設,體現(xiàn)學以致用的教學理念。

2 實驗教學策略

學生在此之前,已經(jīng)學習了人體內環(huán)境與穩(wěn)態(tài),生態(tài)系統(tǒng)的結構以及物質、能量的運行規(guī)律,信息的傳遞等內容。對生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性有一定的認知,但是缺乏實踐活動,不能深入理解。

通過本實驗,將抽象的教學內容具體化,讓學生展開研究性學習：以學生從學習生活和社會生活中獲得的各種課題為基本的學習載體;以在提出問題和解決問題的全過程中學習到的科學研究方法、獲得的豐富且多方面的體驗以及科學文化知識為基本內容;以在教師指導下,學生自主采用研究性學習方式開展研究為基本的教學形式的課程。

即通過對資料的收集和整理,分組匯報與討論,最終確定探究課題,設計并制作生態(tài)缸,研究其穩(wěn)定性。

3 實驗教學目標

3.1 樹立生命觀念

能夠運用這些觀念認識生命現(xiàn)象,探索生命規(guī)律。知道生態(tài)系統(tǒng)的結構,掌握各種成分之間的關聯(lián)。

3.2 形成理性思維習慣

能夠運用已有的知識、證據(jù)和邏輯對生物學議題進行思考或展開論證。對于如何維持生態(tài)缸環(huán)境的穩(wěn)態(tài)進行初步的演繹和推理。

3.3 掌握科學探究的方法

從實踐中解決現(xiàn)實生活中的生物學問題。學生合作探究,針對觀察過程中提出的問題設計具體方案、進行對照實驗。

3.4 具有開展生物學實踐活動的意愿和社會責任感

理論聯(lián)系實際,通過觀察分析,明白地球是我們人類唯一的家園,認同 “綠水青山就是金山銀山”。

3.5 強調知識的聯(lián)系和運用

充分調動學生學習興趣和積極性,滿足學生多樣化發(fā)展的需要,為進一步的學習和職業(yè)規(guī)劃奠定基礎。

4 實驗教學內容和過程

4.1 實驗原理

利用生態(tài)學原理,設計、制作生態(tài)缸,并探究其穩(wěn)定性。要注意維持生態(tài)缸穩(wěn)態(tài)的條件。

4.2 研究性學習具體環(huán)節(jié)

第1階段：查找資料。學生分組收集整理資料,通過圖書館與網(wǎng)絡資料庫收集生態(tài)缸相關信息。

第2階段：小組成員對收集的信息進行初步整理,設計生態(tài)缸。所有小組相互匯報情況,確定各自研究子課題。

第3階段：收集各種材料,制作生態(tài)缸。

第4階段：課后觀察和記錄。

第5階段：補充和交流。

5 學生活動注意事項

(1)搜集信息的時候要全面、準確、多方求證。

(2)在設計構建生態(tài)缸的時候要注意各種材料的搭配,發(fā)泡膠、PVC 板、椰土等人工材料,枯樹木、石頭、砂礫等天然材料,要設計合理搭配使用。

(3)搭建完畢后,可以放置2 天再加入消耗者。

(4)生態(tài)缸應該密封起來,以便于其內部進行物質循環(huán)。但由于之前密閉生態(tài)缸很不穩(wěn)定,所以本次實驗改為了開放式生態(tài)缸。要注意各種環(huán)境條件適宜。

(5)生態(tài)缸應該放置在光線良好,陽光無法直射,且通風良好的位置。

(6)利用午餐或晚餐時間,每天定時觀察并記錄生態(tài)缸的狀況。

(7)對觀察過程中遇到的問題,要及時提出,與同學、教師交流討論。對于某些細節(jié)問題,應該設置對照實驗進行探究。

(8)充分發(fā)揮想象,合作探究,積極實踐。

6 實驗效果評價

6.1 實驗改進要點

(1)實驗教學理念新穎,不僅突出知識點,而且重視與實際 (職業(yè)規(guī)劃前瞻——園藝學、景觀生態(tài)學)的結合。

(2)積極引導學生參與實驗探究活動,充分發(fā)揮學生的主觀能動性。哪怕學生設計的實驗有誤,也要在此基礎上,引導學生自己去發(fā)現(xiàn)并解決問題。

(3)將教材的實驗變?yōu)檠芯啃?、開放性的實驗,實驗用品推陳出新,提升學生動手參與制作、研究的興趣。

(4)在構建生態(tài)缸和后續(xù)的觀察過程中,可設計參與式、討論式、探究式、啟發(fā)式等多種教學環(huán)節(jié)。

(5)讓學生明白自己的社會責任,同時也對未來充滿希望。

6.2 還可以進一步完善、改進之處

(1)在探究過程中,變量無法嚴格控制。比如：石材大小和體積不同,動植物生長狀況不一定完全相同等。

(2)應該使用更專業(yè)的設備,對缸內的氧氣含量、二氧化碳含量、pH 環(huán)境等做出檢測,定量分析相關實驗結果。

7 成果展示

學習研究性學習成果展示見圖1～3。

圖1 水陸生態(tài)缸

圖2 梯田

圖3 生命之樹