以 “任务驱动”进行“能量流动”一节(第一课时)的教学设计

华激文

(江苏省天一中学 无锡 214101)

1 教材分析

人教版高中生物学教材《稳态与环境》第5章第2节“能量流动”的课程内容为“分析生态系统中的物质循环和能量流动的基本规律及其应用”。本节与光合作用、呼吸作用联系，又和物质循环、生态系统稳定性等内容相联系，起着承上启下的作用。其教学重点是能量流动的过程、特点以及有关的计算；教学难点是生态系统能量流动的过程、特点及其产生原因。教学内容比较抽象，教师选择恰当的教学策略，利用实例引导学生探究、分析能量流动的基本规律，了解人类研究能量流动的实践意义是本节教学的着眼点。经过前面的学习，学生对于模型建构的生物学学习方法有了一定的认识，因而本节课尝试以“任务驱动”进行教学，在“创设情境、生生互动、生生合作、自主探究”四个环节引导学生从生活实际出发，自主进行能量流动模型建构，定性、定量进行能流的系统分析。本节安排2课时，对第1课时设计如下：

2 教学目标

2.1 知识目标 了解生态系统能量流动的概念、分析能量流动过程和特点、认识能量金字塔的内涵，概述研究能量流动的实践意义。

2.2 能力目标 通过定量分析某个具体生态系统的能量流动过程和特点，培养分析、推理、迁移、归纳等思维能力，并能应用规律解决实际问题；尝试建立能量流动的模型，提高对数据的分析、处理能力。

2.3 情感态度与价值观目标 树立可持续发展的理念，领悟生态学的科学价值，树立“人与自然”和谐统一的观点，形成科学的自然观。

3 教学过程

3.1 创设情境，激趣导入 用微视频展示“2015诺贝尔奖中涉及的对青蒿素作用方式的研究”，教师介绍青蒿素主要是干扰疟原虫表膜与线粒体功能，阻断营养摄取的最早阶段，引出生物的生命活动都需要能量；然后通过某综艺节目荒岛余生片段微视频，引导学生激烈讨论话题：先吃鸡还是先吃玉米？如何使自己活得最长？学生带着问题与悬念，进入“生态系统的能量流动”的学习。

设计意图：通过微视频，用美丽、真实、精彩的画面吸引学生的眼球，直奔主题，活跃课堂气氛，激发学习兴趣，让学生带着问题、悬念积极主动地进入新课的学习。

3.2 任务一：师生互动 教师组织学生回忆、分析、思考与能量转换相关的概念图(图1)：A、B代表什么生理过程，C、D分别代表什么形式的能量？引出能量流动的概念：指生态系统中能量的输入、传递、转化和散失过程。

图1 能量转换概念图

播放草原生态系统30秒微视频，让学生写出所观察到的草原食物链“草→兔→金雕”，说出它们分别属于哪一营养级？是生态系统的什么成分？教师用软磁铁贴图演示“草→兔→金雕”食物链，层层设问：该食物链中未表示的生态系统成分有哪些？食物链的起点、终点是什么？草的能量来源？太阳能通过草能够转化为什么形式的能量？照射到草上的太阳能，能不能被草全部固定？草体内的能量全部传递给了下一营养级吗？

师生共同进行能量流动分析：绿色植物通过光合作用完成能量的输入，并储存在合成的有机物中，又通过细胞呼吸使部分能量散失。个体生命的维持需要能量的输入，一个种群的存在与发展同样需要能量的推动。师生共同总结能量流经一个种群的模式(图2)。在以上基础上，教师因势利导，师生共同分析小结：能量流经第一营养级示意图(图3)。

图2 能量流经一个种群的模式图

图3 能量流经第一营养级示意图

设计意图：依据奥苏伯尔的同化学习理论，学习者在学习中能否获得新知识，主要取决于学生个体的认知结构中是否已具备了同化点[1]。“师生互动”的三个环节：概念图、草原食物链及能量流经第一营养级示意图分析，前两个环节是帮助学生找到存在于原有知识结构中“同化新知识的停靠点”，学生对于第三环节的理解就水到渠成了。

3.3 任务二：生生合作 思考、讨论以下问题：输入到兔这个种群的能量是哪一部分的能量？这些能量是否全部用于兔的生长发育？兔子的粪便中的能量属于哪一营养级的能量？是否属于兔子同化的能量？摄入量、同化量、粪便量之间是什么关系？输入到兔子这个营养级的能量是否包括兔子呼吸消耗的能量？请学生完善下面的“能量流经第二营养级示意图”(图4)。

图4 能量流经第二营养级示意图

基于以上问题及“能量流经第二营养级示意图”分析总结：能量流动的源头、起点、总量？渠道？能量在各个营养级是如何变化的？食物链中，能量是以什么形式流动的？又通过什么途径以什么形式散失？类推能量流经第三营养级示意图(图5)，尝试构建生态系统水平能量流动的模式图。

设计意图：学生在完成任务一的基础上，完善“能量流经第二营养级示意图”，并类推“能量流经第三营养级示意图”，进而尝试构建生态系统水平能量流动的模式图，由于“问题解决”处于学生的“最近发展区”，学生们基于以往的经验，依靠他们的认知能力，形成对问题的解释，在完善、类推、模型建构过程中产生合作愿望与需求，达成真正意义上的合作学习。

图5 生态系统水平能量流动的模式图

3.4 任务三：学生自主探究 让学生阅读教材美?林德曼“赛达伯格湖能量流动”图解，自主进行数据分析与处理，并计算传递效率(出入比)。让学生思考：流入某个营养级的能量，为什么不能百分之百地流向后一营养级？通过以上分析，你能总结出能量流动的特点吗？为什么食物链一般不超过5个营养级？为什么“一山不容二虎”？生态系统中的能量流动违背能量守恒定律吗？

教师引导学生发现并归纳“赛达伯格湖能量流动”的特点，引出能量金字塔的概念(略)，并通过与“数量、生物量金字塔”比较，强化能量金字塔的内涵。之后用软磁铁拼图演示生态系统中的“能量守恒”。

3.5 任务四：生生合作 引出课前讨论的话题——“荒岛余生”备选策略，悬念自然获释，迎刃而解——要维持更长的时间来等待救援，食物链越短，能量到人体内的越多，存活的时间就越长！

设计意图：任务三和四通过学生“自主分析并探究”图解中的数据，让学生经历“发现信息、收集分析数据、学习用表格的形式将数据进行整理、描述、计算的全过程，对“数学建模”能力有着积极的促进作用。

4 教学反思

“任务驱动”是一种建立在建构主义教学理论基础上的教学法，它要求“任务”的目标性和教学情境的创建，其教与学的方式能为学生提供体验实践、感悟问题的情境。期间，学生在教师的帮助下，围绕任务进行自主探索和互动协作的学习过程。本节课先创设情境，激趣导入，然后在关注认知“同化”中引导学生进行主动学习，自主探索。在“师生互动、生生合作、学生自主探究、生生合作”四个任务的驱动下，用实例演绎“能量流动”，把学科知识和现实生活中的“活”资源结合起来，构建科学的核心概念。整节课学生有较多的时间参与到观察、分析、讨论、统计、计算、总结的过程中，课堂教学氛围民主、和谐。