问题驱动下的高中生物学大概念教学研究——以生态系统及其稳定性为例

张曼赵克平

(四川师范大学附属中学四川成都610066)

大概念教学是以大概念为核心目标的教学方式,进行大概念教学能有效地提高教学效益,发展生物学学科核心素养,问题驱动教学法的运用有助于大概念教学的开展。问题驱动的大概念教学,强调创设合理的情境,并将相关的核心问题和子问题穿插其中,引导学生通过对问题的分析和解决,深入探寻事物的本质和规律,从而实现概念模型的建构,并在迁移和运用中对模型进行检验和矫正。问题驱动的大概念教学,能充分地唤醒学生的学习动机,呈现知识的逻辑联系,提升学生的能力品格。本文以“生态系统及其稳定性”为例探讨问题驱动的大概念教学及其实践策略。

《普通高中生物学课程标准(2017年版2020年修订)》(以下简称《课程标准》)就“生物与环境”模块所提出的大概念内容如下“生态系统中的各种成分相互影响,共同实现系统的物质循环、能量流动和信息传递,生态系统通过自我调节保持相对稳定的状态”,要求学生在完成本模块的学习后,能够使用图示等方式表征和说明生态系统中物质循环、能量流动和信息传递的过程和特征,并对相关的生态学实践应用作出合理的分析和判断;能够从生态系统具备有限自我调节能力的视角,预测和论证某一因素对生态系统的干扰可能引发的多种潜在变化;能够分析或探讨人类活动对自然生态系统动态平衡的影响及人工生态系统带来的经济、生态和社会效益,并尝试提出人与环境和谐共处的合理化建议。

“生态系统及其稳定性”是人教版新教材《选择性必修2·生物与环境》第三章的内容,隶属于《课程标准》所划分的“生物与环境”模块,其内容包含了生态系统的结构、生态系统的功能(能量流动、物质循环、信息传递)、以及生态系统的稳定性。结合《课程标准》中对本模块的大概念的阐述,可构建概念模型(图1)。

图1“生态系统及其稳定性”概念图

此前,学生已经通过对个体、种群、群落等生命系统的学习,认识了生命系统结构和功能的整体性,理解了生命系统的稳态。本节课的教学设计是基于学生已完成该章节全部内容的学习,围绕“生态系统的稳定性”这一核心概念,通过创设合理情境,利用问题驱动来组织教学,帮助学生更加深刻地领悟:结构健全是功能完善的基础,只有结构与功能都相对稳定的生态系统才能具备一定的稳定性,从而将生态系统的结构、功能和稳定性组建成一个完整的知识体系,并能够将所学知识联系实际,用以观察、分析和评估身边的生态系统,感受人类活动对生态系统稳定性的影响,加强环境保护的社会责任感。

(1)通过对校园池塘生态系统结构和功能的调查,对校园池塘生态系统稳定性较弱的原因做出合理的解释,深入理解生态系统的结构与功能之间的关系,增强搜集和处理科学信息的能力,以及分析和解决问题的能力。

(2)结合所学知识与池塘生态系统的调查结果,总结出生态系统维持稳定所必须具备的条件,培养良好的科学思维。

(3)以维持生态系统稳定性所必备的条件为依据,设计并建构一个成分齐全,结构合理,功能完善的微型封闭式生态系统——生态缸,实现知识的迁移与运用。

(4)体会环境因素对生态系统稳定性的影响,加强环境保护的责任感,形成科学的生态观。

问题驱动的大概念教学策略如图2所示。本节课所涉及的大概念、核心概念、次位概念,以及围绕相关概念所设计的核心问题、子问题可归纳如下(表1)。

表1相关概念及问题设计对照表

图2以问题驱动大概念教学的基本策略图

教师通过播放事发现场的记录视频和相关管理人员的采访视频,带领学生走进校园池塘——小狮潭的“鱼民”死亡事件,并以此提出问题:潭中之鱼为何频频死亡?小狮潭为何无法护其周全?哪些因素在威胁着小狮潭生态系统的稳定性?

设计意图:以发生在学生身边的、真实的事件作为情境,将真相的探寻和实际问题的解决作为目标,更好的激发了学生的求知欲,调动了学生的积极性。

教师赋予学生“生物学家”的身份,并借此引导学生从生物科学的专业角度围绕小狮潭“鱼民”的死亡原因开展调查活动,同时对小狮潭生态系统的稳定性做出合理的评估,从而提出相应的解决办法和改善措施。

在调查活动开展之前,学生需站在生物学家的角度,思考并讨论出针对小狮潭“鱼民”死亡事件的调查内容,过程中教师可带领学生回归教材,对调查内容进行补充、完善。随后,教师结合调查内容协助学生完成分组,并分配相应的调查任务:(1)小狮潭中有哪些生物?分别属于生态系统中的哪种成分?(2)小狮潭中的生物可以形成怎样的营养结构?(3)小狮潭生态系统的功能是否完善?(4)小狮潭“鱼民”的死亡原因可能有哪些?(5)为了小狮潭持续稳定的发展,你能给出哪些建议?其次,教师介绍相关的调查手段,并提供相应的调查设备。

接下来,学生根据分配所得的调查内容,结合所学知识