翻转课堂模式下“群落的结构”教学设计_李猛.pdf

翻转课堂模式下“群落的结构”教学设计李猛王福玲(山东省昌乐第一中学潍坊262400)摘要本节课是在翻转课堂模式下，以课前调查校园物种组成并构建物理模型为情境基础，通过提供丰富的课程资源，利用“创设情境问题驱动”，激发学生学习兴趣;基于学生的实际观察和结果分析，引导学生进一步展开小组合作探究，建构概念，使学生通过本节课的学习能够进一步理解生命活动的本质，提高学生对生命系统与环境关系的认识，形成生命观念，发展科学思维，掌握科学探究的思路和方法，提高实践能力。关键词翻转课堂群落的结构教学设计高中生物学1教材分析及设计思路本节课属于人教版高中生物学教材(2019 版)选择性必修 2 生物与环境 第 2 章第 1 节的内容，是对必修 1 分子与细胞 第 1 章第 1 节生命系统的结构层次中种群和群落概念及其上下层关系的进一步深化。在 普通高中生物学课程标准(2017 年版 2020 年修订)中，本节课内容属于大概念 2“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”中的“2 1不同种群的生物在长期适应环境和彼此相互适应的过程中形成动态的生物群落”。本节课安排在选择性必修 2“种群及其动态”单元之后，“生态也自然认同了有害垃圾的回收处理方式。设计意图:通过对生物富集问题的分析，得出人类活动影响了某些物质如重金属、人工合成的有机化合物等物质在生态系统中的分布。联系有害垃圾的处理和回收，提升学生的环境意识、社会责任意识。3 4优化模型，形成概念通过对温室效应和生物富集现象的分析，使学生对碳循环和其他物质在生物群落与无机环境之间的循环有了更深层次的理解，引导学生在图 3 基础上思考组成细胞的其他重要元素(除C、O 外)以何种形式如何进出生物群落，并建构“生态系统物质循环”的概念模型(图 4)，形成“生态系统中的物质在生物群落与无机环境之间不断循环”的概念。图 4学生建构生态系统物质循环概念模型设计意图:通过不完全归纳法，运用碳循环模型对知识进行迁移，建构“生态系统物质循环”的概念模型，是一个具体问题抽象化的过程，也是一个个例普遍化的过程。此过程中的知识应用、思路跃迁、概念转变都有效提升了学生的科学思维品质。3 5回顾前情，深化概念组织学生讨论并陈述关于“垃圾分类的必要性”“各类垃圾的最优去处”的主张。学生在讨论过程中自然将物质循环与能量流动相关联。教师布置课后作业以碳循环概念模型 1(图 2)为例，用同一个概念模型表达能量流动与物质循环两个过程。设计意图:既回归情境，又联系了物质循环与能量流动关系，培养学生的物质与能量观。4教学反思科学思维是智力发展的最终目标1，也是生物学核心素养之一。模型与建模是发展科学思维的一种方法。概念是思维的基本形式之一，同时也是思维的产物和工具2。建构模型不仅要做，而且要在做中实现概念的形成和理解，更要在做中体验、思维和创造，也就是说，要建构，更要在建构中实现行为和思维的统一3。本节教学通过对教材内容的解析与组织，创设适当的情境，为学生布置可操作的任务，激发学生的学习兴趣和求知欲望。通过真实情境中问题的分析与讨论，逐步建构模型。通过对模型的分析和应用实现了生物学概念的建构。可以说，以建构模型为手段进行概念教学，是一种将脑中反映通过模型表达的过程，是有效实现深度学习的方式之一。教师在实践过程中，一定要研究教材，精心设计活动，避免两个现象:一是拘泥于无足轻重的细节，背离了模型方法简化、抽象出本质的要旨;二是弱化活动中必要的思维过程，以形成一个具体化的模型为唯一的目的追求3。(基金项目:江苏省教育科学“十三五”规划 2020年度重点资助课题“高中生物模型建构 教学的实践研究”，No Ca/2020/02/11)主要参考文献1 KUHN DScience as argument:Implications for teaching andlearning scientific thinking J Science Education，1993，77(3):3193372 赵占良 生物学概念教学论M 南宁:广西教育出版社，2021:893 谭永平 高中生物学新课程中的模型、模型方法及模型建构J 生物学教学，2009，34(1):1012 34生物学教学2023 年(第 48 卷)第 5 期系统及其稳定性”单元之前，目的是将教材按照种群、群落、生态系统的层次依次展开，从群体视角认识各层次生命系统的动态变化和平衡，落实生态学的重要概念，体现不同种群的生物在长期适应环境和彼此相互适应的过程中形成动态的生物群落。本节课是在翻转课堂模式下以“探究校园内的物种组成”为情境展开教学的。大致的教学流程如图 1，通过课前调查及构建校园物种组成模型，既激发了学习兴趣，又提升了学生对本节课的认知;课上通过设计一系列的小组合作探究活动，引导学生生成群落的概念，明确群落水平上要研究的问题，群落内的物种组成和种间关系，群落的空间结构及物种的生态位和成因等，使学生从宏观和群体的层面上理解结构与功能相适应的观点，并形成稳态与平衡观，最终培养学生生物学学科核心素养。图 1翻转课堂模式下的“群落的结构”一节教学流程2教学目标基于课程标准的内容要求、学业要求和学业质量标准，并围绕培养学生学科核心素养的要求，制订了如下教学目标:(1)通过户外课前调查探究校园内物种组成，构建校园群落结构的物理模型，生成群落的概念;明确群落水平研究的问题，培养提出问题、解决问题的能力。(2)基于对所调查的校园内各物种种间关系及教材实例的理解剖析，能够运用归纳与概括、批判性思维等方法，阐明群落的物种组成和种间关系，群落是物种间通过不断变化的复杂关系形成的有机整体，从而形成结构与功能观。(3)基于对校园内群落水平方向和垂直方向结构的调查，说明群落的空间结构、群落的季节性及其影响因素，认同物种的生态位是生物进化和适应的结果，会随各种因素的变化而变化，从而形成进化与适应观、稳态与平衡观。3教学过程3 1课前活动包括探究校园物种组成和构建群落结构物理模型。3 1 1探究校园内的物种组成课前教师提前编制出校园生物物种调查记录表(表 1)，对学生进行分组，由小组长组织对校园进行实地考察，并要求学生通过拍照、绘画、文字描述等形式记住各种生物物种的分布，以便后期制作物理模型。针对不认识的植物或动物，可利用手机中拍照识物的功能进行初步分类，应用教师提供的文献资料进行核实和校正。表 1校园生物物种组成调查记录表小组:调查地点:日期:编号物种名称个体数分布123设计意图:通过学生对自己熟悉的校园环境进行调查，不仅能激发学生对本节课内容的兴趣，而且可使学生感受并认同人与环境和谐相处的重要性。3 1 2构建校园群落结构的物理模型教师安排学生分小组依次完成任务细目表中的任务(表 2)，并针对教师的设问进行探讨，小组内认定答案后利用平板上传。此后，基于对群落结构的理解，学生针对本节课疑问知识点进行小组探讨，并根据前期对校园生物的调查结果，利用教师提供的材料，制作校园群落结构的物理模型(图 2)。在制作过程中要求学生按照真实的比例大小尽可能地还原校园，以便于后期课堂教学使用。44生物学教学2023 年(第 48 卷)第 5 期表 2“群落的结构”自学质疑阶段任务细目表环节任务建议时长目标导学解读课程标准，明确学习目标2min教材自学阅读教材，勾画关键词，完成自学质疑阶段学案13min微课助学登录平板电脑观看微课“群落的结构”并整理相关内容10min合作互学讨论疑问点，小组共同完成自学质疑阶段学习目标，并通过前期调查结果，构建校园的物理模型15min在线测学完成平板电脑“在线测学”并上传答案5min图 2学生制作的校园物理模型设计意图:微课通常只讲授一到两个知识点，主要针对学生薄弱或难以理解的知识进行重难点突破，不仅可提升学生自学质疑的效率，而且有助于学生基础知识的梳理和后期训练展示阶段课程的跟进。群落这一单元内容较为抽象，但知识又贴合自然，通过构建物理模型，使学生参与其中，在攻克疑难问题的过程中，达到深度学习的目的。3 2基于校园调查，导入课堂在课堂上，首先通过平板电脑传送自学质疑学案以及在线测学完成情况，教师针对错误进行修正和点评。教师选出模型制作较好的小组，组长上台对本组模型进行介绍，同时让班上其他学生依据课前自学的知识，提出修改或完善建议。此后，教师通过问题梳理本节课的概念:校园中有哪些生物种群?这些生物种群之间存在什么直接或间接的联系?如果将校园中的所有生物种群视为一个整体，这个整体叫什么?根据刚才的分析，尝试给它下个定义。设计意图:学生根据调查结果回答相关问题，并基于以上问题串归纳概括出什么是群落的结构，培养学生归纳概括的科学思维。3 3创设丰富的学生活动，在合作探究中建构概念，发展科学思维素养具体包括四个学生活动。3 3 1明确群落水平研究的问题回顾上一章所学的种群相关内容，教师提出问题:种群水平和群落水平的研究重点分别是什么?设计意图:引导学生结合生命系统具有不同层次的相关知识，明确各层次要解决的生物学问题不同。3 3 2探究物种组成及种间关系针对各小组的调查结果及构建的模型，请学生回答:在你们所调查的区域范围内，主要有哪些物种?哪些物种的数量占优势?学生能顺利回答出来。此后，教师提供资料:新疆北部针叶林及福建武夷山常绿阔叶林的物种组成及主要物种的数量;多媒体资料展示教材必修 2 第 119 页“收割理论”材料;我国东北部的草原群落过度放牧导致优势物种替换。并请学生结合自己熟悉的校园生物组成与上述资料，归纳概括:物种丰富度和优势物种的定义，分析出不同群落物种丰富度差异的原因。自然状态下，各物种间存在怎样的关系?物种数量及组成是否一成不变?其影响因素主要是什么?等等。设计意图:基于课前活动及资料，学生能概括出物种丰富度和优势物种的定义;通过资料，学生知道各物种间存在竞争和捕食关系;通过资料，学生能够说出群落中的物种组成、优势物种及生物多样性等会随着环境及物种间捕食关系的变化而变化，同时受到人类活动的影响，从而巩固进化与适应观，并形成人与自然和谐发展的可持续发展理念。3 3 3问题驱动，说明群落的空间结构及群落的季节性提出问题:结合课前的调查活动，根据资料，谈一谈区域内各种群的分布特征，即是随机分布还是各自占据特定空间?分析影响群落中种群出现水平结构和垂直结构分布的因素有哪些?此后，教师课件展示校园四季变化的延迟摄影，并明确校园是一个人工生态系统，其中的群落结构并不完善;或者也可以展示福建武夷山群落四季变化的图片提出问题:根据这部短片或图片，群落的结构和外貌受什么影响?举例说明季节性变化对群落的影响。设计意图:教师提供资料中生物在水平方向和垂直方向的分布，引导学生分析这样分布的原因;通过延迟摄影直观地呈现群落的季节性变化，再分析变化的原因，溯因推理，培养学生进行逻辑推理的科学思维。3 3 4落实物种生态位的概念教师课件展示教材54生物学教学2023 年(第 48 卷)第 5 期“群落与非生物环境组成生态系统”的探究体验式教学设计李娜(浙江大学附属中学杭州310021)摘要通过“生态系统组分大联欢”活动，设计身份名片，进行角色扮演，加强学生对生态系统各成分的作用及相互关系的印象和体验;综合运用多种教学方式，引导学生主动参与知识的构建过程，提高合作探究、语言表达、总结归纳等能力，促进核心素养目标的达成。关键词生态系统探究体验角色扮演教学实践高中生物学1教材分析“群落与非生物环境组成生态系统”是浙科版高中生物学教材选择性必修 2生物与环境 第 3 章“生态系统”第 1 节的内容，是在学习种群和群落之后，对更高生命系统层次的探索，为学习生态系统的营养结构、功能和稳态奠基。根据课程标准，本节的内容要求是建立次位概念“生态系统由生产者、消费者和分解者等生物因素以及阳光、空气、水等非生物因素组成，各组分紧密联系使生态系统成为具有一定结构和功能的统一体”。学生在初中阶段已经对生态系统的概念和组成成分有了初步的了解，但对各种组分的判断、作用以及