基于核心素養(yǎng)的高中生物課堂教學(xué)

摘要 以培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)為基點(diǎn)，以問題驅(qū)動(dòng)為主線，將“種群數(shù)量的變化”一節(jié)的核心知識(shí)串聯(lián)起來(lái)，以此發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞 生物學(xué)核心素養(yǎng) 種群數(shù)量的變化 課堂教學(xué)

中圖分類號(hào) G633.91

文獻(xiàn)標(biāo)志碼 B

核心素養(yǎng)是一種跨學(xué)科素養(yǎng)，強(qiáng)調(diào)學(xué)科的綜合性、發(fā)展性和有用性，是知識(shí)、能力和態(tài)度等的綜合表現(xiàn)。在培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生“核心素養(yǎng)”的過(guò)程中，生物學(xué)科具有重要作用。在高中生物教學(xué)中，教師如何把生物學(xué)核心素養(yǎng)落實(shí)到課堂教學(xué)中，讓學(xué)生建立生物學(xué)核心概念，感悟生物學(xué)思想與方法，最終形成基本的生命觀和生物學(xué)基本觀點(diǎn)，已經(jīng)成為高中生物學(xué)教師必須思考的問題。在具體的教學(xué)過(guò)程中，教師可利用教材文本、實(shí)驗(yàn)探究、經(jīng)典習(xí)題、社會(huì)熱點(diǎn)等作為培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的載體，遵循高中生物的學(xué)科邏輯，有效培養(yǎng)學(xué)生的生物學(xué)核心素養(yǎng)。筆者以人教版必修三第四章第二節(jié)“種群數(shù)量的變化”為例，結(jié)合課堂教學(xué)活動(dòng)，從生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、社會(huì)責(zé)任4個(gè)方面進(jìn)行課堂教學(xué)，收到了較好的教學(xué)效果。

1 基于核心素養(yǎng)的教學(xué)實(shí)施

1.1 基于培養(yǎng)科學(xué)思維——模型與建模的教學(xué)活動(dòng)

教學(xué)環(huán)節(jié)1：教師展示一則新聞：四川省達(dá)州17歲小伙小杰（化名）因新買的皮鞋腳被磨破皮，未曾料到這一生活中常見的小傷3天后卻讓他感染病菌引發(fā)肺、肝、脾、腎等多器官衰竭，病菌最終在他心臟里“筑巢”，使其陷入休克命懸一線。教師提出問題：（1）為何生活中小傷口感染的病菌能夠在3天內(nèi)在身體內(nèi)大量繁殖？（2）在營(yíng)養(yǎng)和生存空間沒有限制的情況下，如果病菌每20 min就通過(guò)分裂繁殖一代，能否用合適的數(shù)學(xué)方程式來(lái)表示病菌的數(shù)量變化？（3）能否更直觀地反映出病菌種群數(shù)量的增長(zhǎng)趨勢(shì)？（4）與數(shù)學(xué)方程式相比，曲線圖模型有什么局限性？

學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)模型并不陌生，在學(xué)習(xí)其他內(nèi)容時(shí)，對(duì)利用數(shù)學(xué)解決生物學(xué)中的問題已經(jīng)有了一定的認(rèn)識(shí)。本環(huán)節(jié)通過(guò)生活中的案例及數(shù)學(xué)方程式的建立，讓學(xué)生在感性和理性的認(rèn)識(shí)基礎(chǔ)上，感受到生物現(xiàn)象和規(guī)律可用數(shù)學(xué)語(yǔ)言表達(dá)出來(lái)，逐步學(xué)會(huì)建構(gòu)揭示生物學(xué)規(guī)律的數(shù)學(xué)模型。接著，教師給出數(shù)學(xué)模型的概念，重點(diǎn)講解建立數(shù)學(xué)模型的步驟并適當(dāng)加以展開豐富其內(nèi)涵。

教學(xué)環(huán)節(jié)2：上述以病菌在理想狀態(tài)下種群數(shù)量增長(zhǎng)為例的教學(xué)環(huán)節(jié)中，實(shí)際上已經(jīng)初步學(xué)習(xí)了種群數(shù)量的“J”型增長(zhǎng)。教師提出問題：（1）自然界中，種群數(shù)量是否也存在類似于新聞事件中的增長(zhǎng)模式？如果有，前提條件是什么？數(shù)學(xué)表達(dá)式是什么？（2）鱈魚的年產(chǎn)卵量是500萬(wàn)粒。有人計(jì)算過(guò)，如果鱈魚所產(chǎn)的受精卵全部能孵化長(zhǎng)大成魚，那么不出6年，整個(gè)大西洋就會(huì)被鱈魚塞滿。如今大西洋被鱈魚塞滿了嗎？（3）“J”型增長(zhǎng)能一直持續(xù)下去嗎？如果自然資源是有限的，種群的數(shù)量如何增長(zhǎng)？同時(shí)，教師展示澳大利亞兔子的故事、某島嶼環(huán)頸稚種群數(shù)量的增長(zhǎng)曲線、高斯的草履蟲實(shí)驗(yàn)，進(jìn)而講解種群的“J”型增長(zhǎng)和“S”型增長(zhǎng)。

教師利用環(huán)節(jié)2的幾個(gè)問題將本節(jié)課的核心知識(shí)點(diǎn)串聯(lián)起來(lái)，使學(xué)生再次體會(huì)到了用數(shù)學(xué)方法揭示生命活動(dòng)規(guī)律、解釋生命現(xiàn)象的精彩之處，促進(jìn)學(xué)生掌握種群“J”型增長(zhǎng)的模型假設(shè)、數(shù)學(xué)表達(dá)式及各參數(shù)的意義，對(duì)種群數(shù)量呈“S”型增長(zhǎng)的條件及環(huán)境容納量的概念也有了清晰的認(rèn)識(shí)。

設(shè)計(jì)意圖：數(shù)學(xué)模型是聯(lián)系實(shí)際問題與數(shù)學(xué)的橋梁，也是發(fā)現(xiàn)問題、解決問題和探索新規(guī)律的有效途徑之一。數(shù)學(xué)模型在生物學(xué)研究中表現(xiàn)出了強(qiáng)大的生命力，通過(guò)對(duì)生命現(xiàn)象進(jìn)行量化，以數(shù)量關(guān)系描述生命現(xiàn)象，運(yùn)用科學(xué)思維探討說(shuō)明生命現(xiàn)象和規(guī)律。教師聯(lián)系學(xué)生生活，創(chuàng)設(shè)情境，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)建構(gòu)數(shù)學(xué)模型來(lái)解釋、判斷、預(yù)測(cè)生物學(xué)問題，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生透過(guò)現(xiàn)象解釋本質(zhì)的洞察能力，使學(xué)生體驗(yàn)由具體到抽象的思維轉(zhuǎn)化過(guò)程。同時(shí)，生物學(xué)與數(shù)學(xué)的整合，也有利于培養(yǎng)學(xué)生簡(jiǎn)約、嚴(yán)密的思維品質(zhì)。學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)，很好鍛煉了科學(xué)思維——模型與建模的能力。

1.2 基于形成生命觀念——穩(wěn)態(tài)與平衡觀的教學(xué)活動(dòng)

教學(xué)環(huán)節(jié)3：教師展示四川臥龍大熊貓自然保護(hù)區(qū)、西藏芒康滇金絲猴國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)、城市鼠害的防治。教師提出問題：（1）為何要建立大熊貓、滇金絲猴自然保護(hù)區(qū)？（2）如何防治城市鼠害？（3）同一種群的K值是固定不變的嗎？學(xué)生對(duì)上述問題進(jìn)行探討、交流并分析原因，進(jìn)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(diǎn)。

教學(xué)環(huán)節(jié)4：教師出示2012年廣東理綜第27題的部分：某實(shí)驗(yàn)基地水庫(kù)中放養(yǎng)了一批羅非魚。其監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，a～e段這種羅非魚的種群數(shù)量發(fā)生了明顯波動(dòng)，調(diào)查發(fā)現(xiàn)有人在該水庫(kù)中放生了大型肉食性魚（FNE）;-段時(shí)間后，羅非魚種群數(shù)量達(dá)到了相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)（圖1）。請(qǐng)回答問題：圖中顯示，羅非魚種群在a～b段呈______型增長(zhǎng)。據(jù)圖推測(cè)，F(xiàn)NE最可能是在

對(duì)應(yīng)的時(shí)間點(diǎn)進(jìn)入水庫(kù);在捕食壓力下，羅非魚種群的環(huán)境容納量接近

答案：J;c;K2。

設(shè)計(jì)意圖：穩(wěn)態(tài)是生命系統(tǒng)的基本特征，維持穩(wěn)態(tài)是維護(hù)生命系統(tǒng)健康的基本條件。本環(huán)節(jié)通過(guò)建立自然保護(hù)區(qū)、防治城市鼠害的實(shí)例，加深學(xué)生對(duì)K值的理解，讓學(xué)生從種群水平認(rèn)識(shí)生命觀念中的穩(wěn)態(tài)與平衡觀，進(jìn)而理解生命的本質(zhì)，樹立生命觀念。節(jié)選的高考題則在應(yīng)用基本概念解決實(shí)際問題的過(guò)程中鞏固了學(xué)生的穩(wěn)態(tài)與平衡觀，并且讓學(xué)生認(rèn)同應(yīng)用所學(xué)知識(shí)能夠解決生產(chǎn)生活中的生物學(xué)問題。

1.3 基于促進(jìn)開展科學(xué)探究的教學(xué)活動(dòng)

教學(xué)環(huán)節(jié)5：結(jié)合學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)模型、種群的“J”型增長(zhǎng)及“S”型增長(zhǎng)的學(xué)習(xí)，教師展示圖2，并提出問題：某種群的數(shù)量在理想條件下呈現(xiàn)“J”型增長(zhǎng)、在資源有限的條件下呈現(xiàn)“S”型增長(zhǎng)，那么圖中陰影的生物學(xué)意義是什么？

設(shè)計(jì)意圖：科學(xué)探究是生物學(xué)科的主要理科屬性，通過(guò)陰影的生物學(xué)意義這一問題的提出，激發(fā)學(xué)生的探究欲望，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，凸顯學(xué)生的主體性地位，促進(jìn)學(xué)生自主能力的提升。本環(huán)節(jié)通過(guò)小組成員之間討論與交流，并最終達(dá)成明確的觀點(diǎn)來(lái)解釋陰影部分的生物學(xué)意義，以加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解及將所學(xué)知識(shí)進(jìn)行整合，也有利于培養(yǎng)和促進(jìn)學(xué)生的對(duì)實(shí)際問題的分析能力、知識(shí)的遷移能力、語(yǔ)言表達(dá)能力。

1.4 基于培養(yǎng)社會(huì)責(zé)任的教學(xué)活動(dòng)

教學(xué)環(huán)節(jié)6：學(xué)習(xí)完種群數(shù)量的增長(zhǎng)之后，教師展示東亞飛蝗的種群數(shù)量變化曲線、二戰(zhàn)后鯨魚的種群數(shù)量變化曲線。教師引導(dǎo)學(xué)生對(duì)具體事例進(jìn)行討論，了解種群的數(shù)量總是在波動(dòng)中，在不利的條件下，種群數(shù)量還會(huì)急劇下降甚至是消亡，進(jìn)而分析總結(jié)影響種群數(shù)量的主要因素。同時(shí)，結(jié)合課本的“與社會(huì)的聯(lián)系”欄目，說(shuō)明研究種群的變化規(guī)律以及影響種群數(shù)量變化的因素對(duì)于有害動(dòng)物的防治、野生生物資源的保護(hù)和利用以及瀕危動(dòng)物種群的拯救和恢復(fù)，都有著重要的意義。

設(shè)計(jì)意圖：生物科學(xué)的社會(huì)責(zé)任是基于生物學(xué)的認(rèn)識(shí)，參與個(gè)人或社會(huì)事務(wù)的討論，作出理性的解釋和判斷，嘗試解決生產(chǎn)生活中的生物學(xué)問題的擔(dān)當(dāng)和能力。本環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)意在引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注涉及生物學(xué)的社會(huì)議題。在參與討論后，學(xué)生對(duì)建立自然保護(hù)區(qū)、保護(hù)生物資源有了全新的、科學(xué)的認(rèn)識(shí)，并能給出理性解釋。同時(shí)，教師從人與自然、科學(xué)與社會(huì)的關(guān)系入手，提高學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的認(rèn)同感，激發(fā)學(xué)生熱愛自然、熱愛生命、熱愛生物學(xué)科、關(guān)心和維護(hù)地球生態(tài)環(huán)境的責(zé)任意識(shí)，認(rèn)同人與自然和諧發(fā)展的意義，并能在日后的學(xué)習(xí)、生活、工作中主動(dòng)宣傳生命意識(shí)、環(huán)保意識(shí)。

2 教學(xué)反思

本節(jié)課上，教師從生活實(shí)例導(dǎo)入，引發(fā)學(xué)生對(duì)種群數(shù)量變化的關(guān)注，進(jìn)而引導(dǎo)學(xué)生用數(shù)學(xué)方法揭示生命現(xiàn)象的規(guī)律，激發(fā)學(xué)生的探究欲望。教師以問題驅(qū)動(dòng)為主線，借助生活實(shí)例、數(shù)學(xué)模型建構(gòu)、高考題節(jié)選、小組合作探究等教學(xué)環(huán)節(jié)，串聯(lián)起本節(jié)課的知識(shí)脈絡(luò)，使學(xué)生理解數(shù)學(xué)模型在生物學(xué)問題研究中的作用，學(xué)會(huì)建立數(shù)學(xué)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(zhǎng)曲線之間陰影面積的生物學(xué)意義，以提高學(xué)生合作探究的能力，并用學(xué)到的知識(shí)解釋有關(guān)社會(huì)問題，提升對(duì)生命的感悟，增強(qiáng)自身的社會(huì)責(zé)任感，從而達(dá)到了培養(yǎng)生物核心素養(yǎng)的目的。

參考文獻(xiàn)：

蔣桂林.基于高中生核心素養(yǎng)培養(yǎng)的生物學(xué)科素養(yǎng)的思考[J].中學(xué)生物學(xué)，2015，（10）：9-10.