生態(tài)系統(tǒng)的組成成分及其相互關(guān)系

1、生態(tài)系統(tǒng)的組成成分及其相互關(guān)系陳萍1 胡小勇2（1上海市新村路2169號晉元高級中學(xué)，上海，200333；2，華南師范大學(xué)教育信息技術(shù)學(xué)，廣州 510631）一、教學(xué)設(shè)計概述（一）思路概述普通高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)提出“注重使學(xué)生在現(xiàn)實生活的背景中學(xué)習(xí)生物學(xué)”，倡導(dǎo)學(xué)生在解決實際問題的過程中深入理解生物學(xué)的核心概念，并能運(yùn)用生物學(xué)的原理和方法參與公眾事務(wù)的討論或作出相關(guān)的個人決策。生態(tài)系統(tǒng)的組成成分及其相互關(guān)系，就是通過有效使用信息技術(shù)來實現(xiàn)上述課程理念的教學(xué)設(shè)計和實踐。本教學(xué)內(nèi)容是上海市高中生命科學(xué)高二年級第二學(xué)期生態(tài)系統(tǒng)（教材生命科學(xué)，上?？茖W(xué)技術(shù)出版社）中的第一單元。由于本校高二學(xué)生已經(jīng)接受過

2、信息技術(shù)課程教學(xué)，能夠熟練地操作電腦并掌握了概念圖軟件“Mindmanager”的使用方法，同時還具備一定的分析問題、解決問題能力，因此教學(xué)設(shè)計思路定位為“基于信息技術(shù)的分組自主學(xué)習(xí)”。依據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)針對核心問題“生態(tài)系統(tǒng)的成分及它們之間的關(guān)系”，把學(xué)習(xí)設(shè)置在有意義的問題情境中（設(shè)計一個微型生態(tài)系統(tǒng)，讓其維持一定時間的運(yùn)轉(zhuǎn)）。通過讓學(xué)生合作解決真實問題，來學(xué)習(xí)隱含于問題背后的生物科學(xué)知識，形成解決問題和自主學(xué)習(xí)的能力。教學(xué)設(shè)計還特別強(qiáng)調(diào)關(guān)注學(xué)生對設(shè)計實驗、分析實驗現(xiàn)象和改進(jìn)實驗過程的體驗，從而理解“非生物的物質(zhì)和能量、生產(chǎn)者、消費(fèi)者、分解者、生態(tài)系統(tǒng)”等教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)。（二）學(xué)習(xí)目標(biāo)（1）知識和

3、技能：掌握生態(tài)系統(tǒng)的概念與成分，及各成分在生態(tài)系統(tǒng)中的重要作用；認(rèn)識影響生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的因素；培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力；培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計實驗，科學(xué)分析實驗和預(yù)測結(jié)果的能力。（2）過程和方法：引導(dǎo)和組織學(xué)生使用Mindmanager工具軟件開展自主學(xué)習(xí)和協(xié)作探究。（3）情感、態(tài)度和價值觀：學(xué)生通過自己動手制作生態(tài)瓶并分析維持其平衡的必要條件，認(rèn)識到對于一個生態(tài)系統(tǒng)來說，非生物成分和生物成分是缺一不可的。其次，通過了解美國生物圈II號失敗的經(jīng)驗教訓(xùn)，認(rèn)識到地球是我們唯一的家園，每個人都有責(zé)任保護(hù)地球。人類的一切活動，都要遵循生態(tài)平衡的客觀規(guī)律。二、教學(xué)過程設(shè)計教學(xué)內(nèi)容包括“認(rèn)識生態(tài)系統(tǒng)的成分和功能”和“分

4、析地球之外是否有適合于人類居住的生態(tài)系統(tǒng)”兩部分，共設(shè)計了三個探究活動。我們采用概念圖軟件Mindmanager，將學(xué)習(xí)活動建構(gòu)繪制成一個可擴(kuò)展的動態(tài)結(jié)構(gòu)支架（圖1），在學(xué)習(xí)過程中通過按步驟展開概念圖，可以獲取學(xué)習(xí)資源，生成知識，解決問題。在每個活動中，都設(shè)計了有意義的問題情景，逐層遞進(jìn)，從而有效地落實教學(xué)目標(biāo)：圖1 基于Mindmanager的教學(xué)活動框圖 活動1：通過觀察微型生態(tài)球和flash課件，初步認(rèn)識生態(tài)系統(tǒng)有哪些成分和它們之間的關(guān)系。達(dá)成知識目標(biāo)“掌握生態(tài)系統(tǒng)的成分及各成分的重要作用”、達(dá)成能力目標(biāo)“細(xì)心觀察，發(fā)現(xiàn)問題”。 活動2：通過模仿設(shè)計生態(tài)瓶并思考如何讓它維持的時間更長久，

5、進(jìn)一步深入認(rèn)識生態(tài)系統(tǒng)的成分和它們之間的關(guān)系，初步認(rèn)識到這是維持生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的基礎(chǔ)。達(dá)成知識目標(biāo)“認(rèn)識影響生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的因素”，達(dá)成能力目標(biāo)“設(shè)計實驗、分析實驗現(xiàn)象和改進(jìn)實驗”。 活動3：通過分析生物圈號失敗的原因，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識到“遵循生態(tài)規(guī)律，保護(hù)地球，保護(hù)環(huán)境，保護(hù)野生動植物資源，就是保護(hù)人類自己”，逐步樹立人與自然和諧共處的理念。達(dá)成情感目標(biāo)“地球是人類唯一的家園，人類的一切活動，都要遵循生態(tài)平衡的客觀規(guī)律”等。在教學(xué)過程中，應(yīng)用到的教學(xué)資源和材料主要包括：供學(xué)生自主學(xué)習(xí)參考的學(xué)案； Mindmanager學(xué)習(xí)概念圖、Flash課件、PPT課件、數(shù)字圖片，以及中國科普網(wǎng)絡(luò)資源等。（一

6、）學(xué)生活動：觀察研討 教師播放Flash課件，讓學(xué)生觀察風(fēng)靡歐洲的生態(tài)球（圖2），激發(fā)學(xué)生思維：“為什么完全密閉的玻璃球中的小蝦能自由自在的生活?！眻D2 生態(tài)球 學(xué)生觀察生態(tài)球由哪些材料做成？然后歸類。 有了這些材料，生態(tài)球是如何運(yùn)轉(zhuǎn)的？（觀看兩個Flash動畫，得出結(jié)論） 通過活動，學(xué)生概括出生態(tài)系統(tǒng)的成分及各成分的作用，明確生態(tài)球能夠運(yùn)轉(zhuǎn)的原因。（二）學(xué)生活動：模仿實驗 學(xué)生模仿生態(tài)球，自主嘗試動手做一個微型生態(tài)系統(tǒng)，同時思考：“如何讓它維持的時間更長久？” 學(xué)生交流分享，通過比較不同的實驗設(shè)計方案，推選出最佳組合方案。 師生共同總結(jié)，概括出生態(tài)系統(tǒng)的概念。（三）學(xué)生活動：展示交流 學(xué)生代

7、表作PPT展示：了解為了試驗人類離開地球能否生存，美國建造了完全封閉的“生物圈號”實驗基地（如圖3）。它是一個更大型的模擬生態(tài)系統(tǒng)，從成分上看，什么都不缺，但是最終這個計劃失敗了。圖3 生物圈號 應(yīng)用所學(xué)的生物原理思考和交流：你從“生物圈2號”的失敗中得到了什么啟示？ 總結(jié)經(jīng)驗教訓(xùn)：人類在茫茫宇宙中只有地球這一處家園，地球不是實驗室，我們輸不起，只有善待和保護(hù)她才是我們真正的出路。三、課堂實施效果從教學(xué)設(shè)計初稿到最終方案定稿，直至課堂實施，我們邀請專家們進(jìn)行了指導(dǎo)與跟蹤。其中，胡小勇博士給予了大量指導(dǎo)，提出了一系列寶貴的教學(xué)活動設(shè)計修訂建議和技術(shù)整合的實踐策略。在最終的課堂教學(xué)實施時，學(xué)生們通過學(xué)習(xí)能夠認(rèn)識到生態(tài)系統(tǒng)的成分及它們之間的關(guān)系；能夠深刻認(rèn)識到生態(tài)系統(tǒng)的成分及它們之間的關(guān)系是生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性的基礎(chǔ)；并能夠意識到遵循生態(tài)規(guī)律，保護(hù)地