构建概念模型在高中生物教学中的应用

2017-09-10魏永强

环球市场 2017年7期

魏永强

摘要：本节课的重点及难点是生态系统能量流动的过程和理解能量流动的特点，为了解决重点突破难点，将教材中的问题探讨分层推进，并不断引导学生建构概念模型，又通过对已建构模型的分析和变形，理解能量流动的特点和能量金字塔，既激发了学生生物学习的热情，又培养了学生建模分析问题的能力和科学探究的精神。

关键词：生态系统；问题导航；概念模型；能量流动？

1教材分析

1.1教材的地位和作用

本节内容是人教版高中生物必修三第五章第二节的内容，包括能量流动的概念、过程、特点、研究能量流动的意义和能量传递效率的计算。作为第一课时，需解决能量流动的概念、过程、特点和会简单进行能量传递效率的计算，这些内容是对之前已学的细胞的能量供应和利用和生态系统的结构内容的延续，又为第二节能量流动的实践意义的学习打下基础，同时又是学习生态系统的物质循环、生态系统的稳定性和生态环境的保护等内容的基础，所以本节内容起到了承前启后的作用。

1.2教学重点及难点

1.2.1教学重点：能量流动的过程，理解能量流动的特点，能量传递效率的计算。

1.2.2教学难点：能量流动过程中每个营养级同化量的去路问题；摄入量、同化量和粪便量的关系；能量传递效率的计算。

2学情分析

2.1知识基础

学生已经掌握了光合作用、呼吸作用、食物链和食物网等内容；通过物理的学習学生已经掌握了能量、能量传递和能量守恒等基本概念；生物之前的学习多处涉及到模型的构建，包括概念模型，比如用光合作用图解描述光合作用的主要反应过程、甲状腺激素的分级调节、达尔文自然选择学说的解释模型等。

2.2思维基础

学生以形象思维为主，具有一定的逻辑思维和抽象思维。

3教学目标

3.1知识目标

概述生态系统的能量流动；分析生态系统的能量流动的过程及特点。

3.2能力目标

培养学生的分析问题和解决问题能力、小组合作与交流能力、思维迁移能力、处理数据及运算能力、构建模型及动手能力。

3.3情感态度与价值观目标

体会生物科学与生产生活实践密切联系，激发学生学习生物科学的兴趣。

4教学过程

4.1 课堂导入荒岛求生，设疑激趣

结合教材第93页“问题探讨”向学生提出问题，如何选择才能生存时间更长。让学生带着问题进入本节课的学习。

4.2能量流动的过程问题导航，层层建模

草→兔子→狼，围绕大家熟悉的一条食物链层层设问，小组讨论，教师引导。

问题1：草的能量来自什么形式的能量，通过什么途径获取？

学生根据已学的光合作用相关知识回答生产者通过光合作用固定太阳能，并且生产者固定太阳能的总量就是流入该生态系统的总能量，构建能量输入过程的模型（见图1）。

问题2：草固定的能量哪里去了？

教师通过幻灯片播放一段有关小草的flash视频。此视频讲述了草固定太阳能之后的能量去路。小组讨论，分析出草固定的能量去路，构建生产者能量去路的模型（见图2、图3）。

问题3：兔子摄入的能量全部流入兔子体内了吗？

学生根据常识回答兔子摄入的能量中有一部分以粪便的形式排出体内，其余的才流入兔子体内。教师顺水推舟，告诉学生流入兔子体内的能量称为兔子的同化量，从而得出摄入量—粪便量=同化量的关系，继续构建概念模型（见图4、图5）。

教师引导学生进一步分析，兔子产生的粪便最终也是被分解者利用，所以生产者能量的去路进行了一下调整（见图6、图7）。

问题4：流入兔子体内的能量又有哪些去向？

学生借鉴生产者同化量的去向分析初级消费者同化量的去路，并构建模型（见图8）

问题5：每个营养级的同化量的去路都一样吗？

教师引导学生，狼作为此食物链的最高营养级，它的同化量没有哪个去路？进一步引导学生去构建一个完整的能量流动的概念圖（见图9）。

4.3 能量流动的概念过程小结，生成概念

教师利用幻灯片让学生对过程进行小结并生成能量流动的概念。

4.4 能量流动的特点分析案例，巧构模型

用幻灯片呈现赛达伯格湖的能量流动图解。每个小组有九块木板（见图10），A1至A4四块木板之和表示生产者的同化量；B1至B4四块木板之和表示初级消费者的同化量；C木板表示次级消费者同化量。结合本图解写出每个小木板表示的能量去路及其数值，写完后将同一营养级的四块木板拼成一个规则的长方形，最后将拼成的三块长方形木板按食物链的相对位置摆放。小组对构建的模型进行展示，师生共同评价并修正模型（见图11）。