基于境脉思维的“种群及其动态”单元教学设计

程国胜

1单元教学内容分析及设计思路

“种群及其动态”是人教版生物学选择性必修2的开篇之章，是生态学的基石，研究对象是种群层次的生命系统，涉及种群数量特征、种群的数量变化、影响种群数量变化的因素等内容。结合《普通高中生物学课程标准（2017年版2020年修订）》要求，“种群及其动态”内容是让学生通过单元学习建构重要概念“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”，明确“种群及其动态”在维持生态系统稳定性中的重要地位，指向系统观、稳态与平衡观和生态观等生命观念的达成。单元知识结构如图1所示。

情境是落实生物学学科核心素养的重要载体。“境脉”即情境与脉络的合称，意及把握事物的全部情境。建构主义理论认为，个体的学习依赖于对情境的自我认知建构，境脉是学习发生的时空。基于境脉思维，教师创设整体贯穿式情境，提出核心任务，并解构、衍生，形成关联度高、进阶性强的子任务情境，引导学生经历“情境—任务—活动—评价”的学习路径，有助于学生在进阶性的真实情境中通过系统性、结构化的学习活动完成学科概念体系的自主建构，发展学科核心素养。单元教学设计思路如图2所示。

2单元教学目标

①通过对资料数据的分析，能运用归纳与概括、模型与建模等科学方法，建构种群数量特征之间关系的概念图，阐明调查种群数量特征的实践意义。

②能运用科学探究的基本思路和方法，尝试设计实验方案，探究培养液酵母菌种群数量的变化以及调查双子叶植物的种群密度，并对实验结果进行交流与讨论。

③通过对具体实例的分析与讨论，能运用模型与建模，尝试建构种群增长的数学模型，解释种群数量变化规律，并应用到相关实践活动中。

④通过探讨种群的动态发展，能基于稳态与平衡观，分析实例中的各种影响因素及因果关系，关注当地的生态环境保护，并对野生生物资源的合理利用和保护以及有害生物的防治提出可行性建议，讨论我国计划生育基本国策的重大意义，形成生态观，树立人与自然的可持续发展观念，认同种群研究的重要社会意义。

3主要单元教学过程

教师播放巢湖风光视频，朗读藏头小诗“巢县岭山多白云，湖泽湿地风光好；真创和谐绿色城，美丽南巢靠大家”，带着学生领略巢湖美景。接着，创设单元整体情境：巢湖是国家重点风景名胜区，渔业资源丰富，盛产各种鱼类。其中翘嘴鲌肉白细嫩、味美而不腻，是巢湖人民喜爱的鱼类。但随着污染加剧和酷捕乱捞，巢湖翘嘴鲌的年产量逐年下降。2020年1月1日零时起，巢湖开始实施全域十年禁渔政策，目的是修复巢湖的生态环境，保护水生生物的正常生长或繁殖，保证渔业资源得到不断恢复和发展。教师提出核心任务；如何调查巢湖翘嘴鲌的数量？巢湖生态修复过程中，翘嘴鲌的数量如何变化？巢湖生态修复后，如何对翘嘴鲌资源进行可持续利用呢？师生从而进入本单元的学习。

3.1主题1：种群密度是种群最基本的数量特征（2课时）

教师创设情境：生态专家需要适时掌握巢湖翘嘴鲌的数量，以便制订相应保护措施。那么，如何调查巢湖翘嘴鲌的数量呢？

学生回顾种群的概念，阅读教材内容，理解种群密度是反映种群数量最基本的特征，明确调查种群密度在实践中的重要作用。教师提出问题：如何调查校园里樟树的数目？如何调查校园一角某种杂草的数目？教师引导学生理解“当群体数量较少时可采用逐个计数法统计群体数量，而当群体数量足够多时可采用估算的方式来统计群体的数量”，从而培养学生思维的严谨性。

接着，教师提供不透明的纸箱（内含多枚白色棋子）以及黑色棋子若干，提出问题：如何快速估算箱子里有多少颗白色棋子？学生自主思考并进行合作讨论，提出实施方案：先從箱子里随机抓取若干白色棋子，并用黑色棋子替代后放回，摇匀箱子内棋子后再抓取棋子，统计黑色棋子占比即可估算出箱子里白色棋子的数量。教师引导学生回顾活动过程，并提供专家调查巢湖翘嘴鲌的数据。学生通过模拟计算，得出翘嘴鲌的种群数量，从而理解标志重捕法的操作流程，提升科学思维能力。在这基础上，教师引导学生进一步分析、总结标志重捕法的适用范围和注意事项。

教师引导学生思考：翘嘴鲌的数量是动态变化的。那么，仅研究种群密度能反映种群数量的动态发展趋势吗？在学生讨论交流的基础上，教师提供有关巢湖翘嘴鲌的年度调查数据；学生阅读教材相关内容，计算巢湖翘嘴鲌年度出生率、死亡率、年龄组成以及性别比例等其他数量特征，理解其他数量特征和种群密度之间的关系，并运用教师提供的卡片建构概念图进行表征，培养归纳与概括、模型与建模等科学思维能力。同时在阅读教材“与社会的联系”的基础上，学生分组讨论我国计划生育基本国策以及我国颁布禁止“非医学需要的胎儿性别鉴定”和“非医学需要的性别选择性人工流产”等法律的重大意义，培养社会责任。

教师引导学生阅读教材内容，使学生了解样方法的适用范围、注意事项。学生开展“调查巢湖卧牛山公园小飞蓬的种群密度”的实践活动。教师指导学生在实践活动的基础上，分析讨论调查数据，探讨提高估算种群密度准确性的措施，提升科学探究和科学思维能力。

3.2主题2：种群数量处在动态变化之中（2课时）

教师创设情境：在巢湖生态修复过程中，翘嘴鲌的数量是如何变化的？

科学兴趣小组成员汇报“探究培养液中酵母菌种群数量的变化”实验方案，并提供课前一周时间内分别在持续补充营养物质的理想条件下和限制营养物质供给的条件下培养液中酵母菌种群数量的动态监测数据。学生小组合作，评价科学兴趣小组的实验方案，并运用图表、曲线以及解析式等不同的表征形式，建构两种条件下酵母菌种群数量变化的数学模型，在班内进行展示交流，培养建模能力。

教师引导学生探讨建构数学模型的过程，促进学生总结建模的一般程序：模型准备→模型假设→模型建立→模型修正。在此基础上，学生从形成条件、有无K值等方面列表比较“J”型增长和“S”型增长模型，并通过对“澳大利亚野兔泛滥”“环颈雉引入岛屿后的数量急增”“高斯培养草履虫实验”等具体实例的讨论，分析“J”型增长和“S”型增长模型中种群的增长速率与种群数量之间的关系，理解种群数量在K/2时的生物学意义。接着，教师提供我国历年来人口增长的数据，学生合作分析数据，建构数学模型，并讨论我国人口是否呈“J”型增长，理解两种增长模型的适用条件和实践意义，培养“建模→析模→用模”的能力。

然后，教师引导学生进一步分析限制营养物质供给的条件下培养液中酵母菌种群数量的变化情况，讨论酵母菌种群数量变化的原因，使学生理解种群数量变化还有波动、下降等其他形式。学生在此基础上学以致用，通过类比分析，探讨巢湖生态修复过程中翘嘴鲌的数量变化情况，尝试分析翘嘴鲌数量变化的原因，培养科学思维能力和社会责任意识。

3.3主题3：生物因素与非生物因素影响种群数量的变化（1课时）

教师创设情境：巢湖生态修复后，如何对翘嘴鲌资源进行可持续利用呢？

教师提供翘嘴鲌生活习性的相关资料：翘嘴鲌为广温性鱼类，生存水温在0～38℃，多生活在中上水层，游动迅速，喜欢成群活动，在有风浪时与早晨和傍晚有阳光照射到水面时尤为活跃。翘嘴鲌以浮游生物为主要食物来源，属于凶猛性鱼类。同时提供“狼牙鱼的入侵导致翘巢湖嘴鲌数量的下降”的资料。学生通过分析与讨论，总结得出翘嘴鲌种群数量不仅受到天敌、食物以及种内斗争等生物因素的限制，还受到阳光、温度等非生物因素的影响；并尝试对巢湖水域外来物种的防治提出可行性建议，培养信息获取能力和归纳概括能力，践行社会责任意识。

接着，学生分小组合作，根据所学知识，讨论捕捞量与翘嘴鲌种群数量变化的关系，从捕捞量、捕捞时间、捕捞方式以及如何保护幼体等方面尝试对巢湖翘嘴鲌资源的可持续利用提出科学性建议。教师进行点评。然后，小组制作保护巢湖生态的宣传语，并探讨保护巢湖生态的具体措施，提高社会责任素养。最后，教师引导学生运用概念图构建单元概念体系，促进学生内化知识的内化，培养学生的科学思维，从而提升生物学学科核心素养。

4单元教学反思

基于境脉思維的生物学单元教学设计具有主体指向性、内容整合性和动态生成性等特点，将培育学科核心素养的暗线植入“情境—任务—活动—评价”学习路径的明线，能有效帮助教师提高教学设计的站位和系统思考的格局，从而避免迷失在琐碎的知识碎片中。基于境脉思维的教学设计如图3所示。本教学设计以学生熟悉的巢湖资源创设单元境脉，激发学生的学习兴趣，降低学生的认知障碍。解构、衍生的课时情境内在逻辑关联紧密，有效避免单元中各课时情境的割裂与切换造成学生的思路不畅、思维不深，提升单元教学的整体性、结构性。单元任务之间既关联又递进，承接单元重要概念的同时又统领单元次位概念，帮助学生自主建构单元概念体系。在进行单元整体教学时，教师将学习评价嵌入学生活动中，实现了“教-学-评”的一致性和连贯性，从而确保教学过程沿着单元目标稳步前进，实现生物学学科的特色育人功能。