“生态系统的物质循环”项目式教学设计
关键词：堆肥；物质循环；项目式学习；核心素养
文章编号：1003-7586（2024）01-0025-04中图分类号：G633.91文献标识码：B
项目式学习旨在通过创设真实情境，以问题为导向，指导学生在独立思考和小组合作探究中，基于所学知识和拓展资料，解决一个个问题，而后通过评价总结提升、交流并展示成果的过程，该过程使得学生在深度学习中实现知识的关联，为学生实践能力的培育提供载体。而《普通高中生物学课程标准（2017年版2020年修订）》（以下简称“新课标”）恰恰强调“教学过程重实践”这一课程理念，强调在主动探究并解决真实情境问题的过程中，实现知识的迁移、思维的提升、核心素养的培育。因此，项目式学习也是实现生物学学科核心素养的重要抓手之一。基于此，本节课以高中“生态系统的物质循环”一节为例，探讨如何在高中生物学课堂中运用项目式学习，实现生物学学科核心素养的塑造。
“生态系统的物质循环”是人教版新教材《生物学·选择性必修2.生物与环境》第3章第3节的内容，内容涵盖“碳循环”“生物富集”“能量流动和物质循环的关系”三个部分。本节教学重点为分析碳循环的过程、概述生态系统物质循环过程及生物富集，而比较物质循环和能量流动关系、探究土壤微生物的分解作用为本节课难点。“生态系统的物质循环”是生态系统的功能之一，对于全面理解本章“生态系统及其稳定性”具有推动作用，同时为理解下一章“人与环境”、认同生态文明建设做铺垫。
通过前两节的学习，学生已掌握分解者在生态系统中的地位和作用，明晰能量在生态系统中是如何流动的，因此理解生态系统的物质循环并不难。但如果仅是常规课堂讲授，与生活实践脱节，较难促发学生保护环境的社会责任感、健康生活意识和自然生成生物学学科核心素养。并且，新课标也在“教学提示”中建议在教学中拓展有关探究活动，提高学生环境保护的意识。因此，基于学生已有知识体系与实验操作能力，教师在教学设计上以“落叶堆肥”为项目式学习的主题，让学生在小组活动中亲身实践，在问题解决中深度思考，在总结评价中提升自我，实现知识的建构及绿色生活、保护环境意识的塑造。
基于新课标的要求及学生学情，制订以下教学目标：
（1）知道微生物分解对堆肥的重要作用，能独自制作堆肥。
（2）制作堆肥并将其埋入田野，在促进植物更好生长的过程中，体会劳动的快乐，理解生态系统的物质循环并能说出碳循环的过程，明晰物质循环与能量流动的区别，塑造生态资源可持续利用的发展观。
（3）阐释生物富集的成因，了解生物富集的危害。
（4）在小组制作堆肥、改良堆肥等团队活动中，主动探究并搜集信息，团结其他成员，分工协作。
（5）在生活中尊重、保护生态的有机平衡，自发践行健康、绿色的生活方式，有意识地借助各种媒介向同学、家人等群体宣传绿色的生活方式。
3.1创设情境，引入学习项目
教师展示冬天布满落叶的校园及落叶焚烧对环境造成污染的图片。学生提出质疑：落叶中含有丰富的营养物质和C、N、K等元素，当作垃圾焚烧不仅污染环境还浪费资源，有什么措施既可以保护环境又可使自然资源利用最大化？而后，教师展示自然状态下热带雨林更替的视频，提出问题：没有人为的干扰，这些落叶去了哪里？为什么热带雨林能够生生不息？
设计目的：以身边常见的落叶创设情境，让学生在提出疑问中有效地促发学习新知的原动力，驱动学生开动脑筋，思考循环利用落叶的方法，激起学生保护环境的意识。视频及教师的问题驱动学生联想到“落红不是无情物，化作春泥更护花”的诗句，进而与分解者相关联，从而使教师顺理成章地引出本节项目——落叶堆肥。
3.2实操堆肥，发现项目问题
当学生将落叶与分解者联系起来后，学生提出问题：如何利用分解者，快速将校园落叶处理干净并实现落叶循环利用呢？教师播放落叶堆肥的视频，解答学生疑惑，激起学生亲自动手操作的興趣。教师将班级划分为3个小组，以小组的形式打扫校园，搜集落叶，并根据视频在大课间制作落叶堆肥。
在制作落叶堆肥的过程中，学生对一些操作环节提出了疑问，教师进行汇总，结果如表1。
根据以上分析，学生将总项目拆解为5个子项目，分别是：落叶堆肥原理的探究、促进落叶堆肥腐熟的探究、寻找更多适合堆肥的材料、施加最适堆肥的量、堆肥效果的检测。项目学习路径如图1。
设计意图：让学生学会用落叶制作堆肥，切身体会环境保护需要每一个人的参与，人类活动也可以对自然产生积极的影响。通过小组制作落叶堆肥，既可使学生生成协调配合、分工协作的能力，也可让学生在实践中发掘问题，为子项目的确立铺陈。
3.3解决子项目，习得新知
针对确立的子项目，设计如下探究活动。
探究子项目1：为什么落叶可以堆肥？设计活动①：联系呼吸作用、分解者在生态系统中的地位和作用，用显微镜观察堆肥中的微生物，而后小组内进行思考、讨论，得出是土壤、落叶中