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核心素养视域下高中生物教学的实施与路径
——以生态系统的能量流动为例

2022-12-05山东省乐陵第一中学徐秀明

天津教育 2022年32期
关键词:生物学科流动能量

■山东省乐陵第一中学 徐秀明

高中生物学科是一门关系到自然、社会、生命以及人类的学科,与学生生活息息相关。核心素养视域下的高中生物教学,不仅要注重学生理论知识的积累,而且要重视学生对知识的运用能力,并在这一过程中促进学生情感态度的提升和正确价值观的建立。基于此,本文对生物核心素养进行了简要概述,并以高中生物教材中“生态系统的能量流动”为例进行教学设计,旨在运用行之有效的教学策略,促进学生思维能力的发展,全面提升学生的生物学科核心素养。《普通高中生物课程标准(征求意见稿)》(以下简称《标准》)强调生物教学的核心是让学生在掌握生物学基本概念和理论知识的基础上,能达到灵活掌握和运用的能力,并以此增强学生对社会、自然、生态环境等方面的认知。随着新课程改革的不断深化,培养学生生物学科素养已成为高中生物教学的基本目标,因此,教师在生物教学过程中,要以核心素养为导向,加强教学工作的创新与改革,实现高中生全面发展的目标。

一、高中生物核心素养的概述

(一)高中生物核心素养的基本特点

其一,全面性特点。高中生物学科涉及自然环境、生态发展、动植物学、生命观念等相关内容,可见,生物学科在很大程度上具备交叉特点,这也是其全面性特点的体现。比如,高中生物教材中有关生态环境的内容,不仅是对环境保护相关内容的解析,还阐述了对环境的污染及治理,包括出行的交通方式、城镇发展等方面。教材中个人对环境保护意识的正确引导,可以使学生形成保护社会环境和自然生态的意识,在对生物基础知识理解和掌握的同时,增强学生生态保护的责任心和使命感。对高中生而言,生物学科核心素养也具备全面性的特点。

其二,发展性特点。类似于其他学科的动态发展过程,生物学科在不同学段的核心素养也不相同,因此,生物学科的核心素养具有发展性特点。根据当前高中生物教材的研究和分析,可以发现高中时期的生物学科核心素养,以此引导学生对生物知识进行深入探究,并完成对生物知识的内化,对生物知识学习的过程在某种意义上也是学生进行深化发展的过程。

其三,终身性特点。生物学科核心素养的形成是建立在学生原有的知识储备、经验以及情感基础上,是一种具备稳定、持续、递进性的学科能力和品质,对学生的终身发展能够产生深远的影响,这体现了生物学科的长效性。无论是在信息技术、实验技能还是环境保护等各个素养方面,生物学科都会对一个人的未来发展进行持久影响,因此,终身性特点也是高中生物核心素养最基本的特点之一。

(二)高中生物核心素养

核心素养的首次提出于2014 年教育部印发的《关于全面深化课程改革落实立德树人根本任务的意见》中,虽然提出的时间距今不过数年,但其理念已逐步成了教育教学的核心内容。因此,教师要明确对核心素养理念的认识,有效培养学生的核心素养。对生物学科素养来说,生物核心素养是学生在生物学习过程中培养和形成的,是学生适应社会发展应具备的重要能力和思维品质,作为一门自然科学,生物是培养学生能力及品质的重要途径,其作用和地位无法被取代。生物课堂教学中,不仅要加强对学生学习习惯、学习态度的培养,注重学生的综合全面发展,关注学生最终的学习成果,而且要对学生的学习过程和学习体验进行正确的评估,以此促进学生生物核心素养的形成。核心素养作为学生终身性的能力和品质,尤其是作为当前新课程改革大力推崇的内容,基于高中生物全面性、发展性和终身性的主要特点,教师要结合生物课程教学要求,促进学生综合能力的发展。高中生物核心素养主要包括四个方面的要素,分别是理解和尊重生命、热爱和敬畏自然、对社会的责任与担当、对科技的认知与应用。通过这些要素的共同引导,高中生在学生、工作以及社会生活中,能培养并实现自身的自我价值和社会价值,这是高中核心素养的核心内容。

二、核心素养视域,生物教学设计与实施

《标准》中明确强调,教师有必要关注学生适应社会的诸多能力和品质培养工作,为学生成才提前做好准备,从思维、观念、责任等多方面着手培养,让学生素养逐渐健全,重点发挥生物学科的价值与功效,这是教学与育人中的基本要求。现在就以“生态系统的能量流动”一课为例,立足核心素养,进行高中生物教学设计与实施。

(一)导入新课,并引导学生分析个体水平的能量流动

第一,教师发挥引导作用,带领学生回顾过去所学知识,清晰生产者、消费者和分解者获取能量的方式,画图明示,让学生对“一切生命活动都伴随着能量的变化”有清晰的认识,理解生物获得的能量是有机物中的化学能。第二,通过多媒体技术进行“孤岛生态”相关漫画的课件展示,让学生根据自身经验和认知,针对不同备选策略,备选策略1:率先吃鸡,之后吃玉米;备选策略2:率先吃玉米,将部分玉米粒喂鸡,吃鸡下的蛋,最终吃鸡,以小组合作的方法进行问题探讨。第三,通过问题的讨论,教师可以引导学生分析策略1 中能量流动状况,引导学生有条不紊发现“呼吸量”“粪便量”,鼓励学生按照策略1 的思路分析和研究策略2 中的具体情况。可以肯定的是,思考生态系统能量流动有重要意义,除了可以让人们清晰能量流动的理论认知,还可获取其中对人们有益的部分。

(二)构建能量流动的简化模型

第一,率先让学生分析一条食物链上的能量流动状况,可结合之前所用方法具体描述能量流动情况,例如,“能量是如何流动的?要从哪里开始研究?”让学生进行分析说明,同时针对学生的结论进行相关知识的补充,从而得出“一个营养级所同化的能量=呼吸散失+被分解者利用+被下一营养级利用”的结论,并引导学生从中发现“遗体残骸量”是不会沿食物链进行传递的。第二,构建生态系统的能量流动模型。这一过程中,教师可以将其他食物链如“草→鸡→狐”替代“草→兔子→老鹰”这一食物链,让学生进行分析能量流动是不是依旧有效。然后,教师有意识地引导学生,即按照“生产者(植物)→初级消费者(植食性动物)→次级消费者(肉食性动物)→三级消费者(肉食性动物)……”的顺序探究能量流动方式。让学生明白所有进行呼吸作用的生产者和消费者同属于分解者,这也是生态系统中的能量流动过程,因此,加上“分解者”,就构建成了生态系统的能量流动模型。第三,教师要帮助学生进行精准的能量流动总结。汇总生态系统中能量的输入、传递、转化、散失过程,将其视为生态能量流动规范流程。进一步探知学生对能量源头、能量传递、能量散失的理解和认知,必要时进行简单询问,教师在学生对这些问题进行思索过程中,多加启发学生、引导学生和鼓励学生,激发学生的思维发散,进而得出能量流动的两个显著特点,即生态系统能量流动是单向的和能量在流动过程中逐级递减。第四,教师带领学生构建能量流动的简化模型,如,能量金字塔。

(三)对生态系统能量流动的定量探究

第一,设置问题,启发学生思维。例如,“基于不同营养级能量流动的基本特点,那多大比例的能量才能流入到下一营养级中?”“想要获悉不同营养级的能量传递效率,要搜集哪些数据?哪些数据必不可少?”第二,合理划分学习小组,共同探讨固定能量测算方法。第三,小组中派出一人对探讨结论进行论述,教师要鼓励其他小组成员进行补充。教师在学生回答和补充完毕后,进行有效的学习评价,丰富学生的思维能力。同时,在问答教学中引领学生思路,确保学生对固定能量加深认知、加强把握。第四,根据林德曼研究数据表,设置相关问题,例如,提问学生应用到哪些数据来计算传递效率,并通过赛达伯格湖的能量流动图解,引导学生进行定量分析。第五,揭示林德曼研究工作所具有的划时代意义,为后来关于动植物群落中能量流动研究提供重要依据。带领学生进行归纳总结,研究生态系统的能量流动,帮助人们科学规划、设计人工生态系统,使能量得到最有效的利用。

三、核心素养视域下,高中生物教学实施的有效路径

(一)在课堂教学中渗透核心素养,促进学生理性思维的发展

在课程教学中进行核心素养的渗透,教师在其中发挥着十分重要的作用。比如,进行教学设计时将“孤岛生存”作为深入探讨的问题,并且将其作为个体水平能量流动分析的素材加以利用,以此引导学生从不同取食策略所获取能量差异的角度进行分析,即哪种策略所能获取的能量更多。合理科学设置问题,启发学生进行理性思考,学生从最初的感觉判断到进行理性分析,更能抓住问题的本质,并且能从自主学习中获得知识和经验。同时,在进行个体水平能量流动分析时,已然帮助学生形成了分析能量流动的解题思路,学生在后续进行食物链和生态系统能量流动分析时可以触类旁通,很快找到问题的答案。可见,在生物课堂教学中进行核心素养的渗透,利用有效的问题促进学生思考,可以促进学生理性思维的发展。

(二)引导学生构建模型,培养学生的探究能力

学生在对个体水平能量流动的过程和特点有了初步认识后,教师引导学生通过知识迁移法进行食物链水平和生态系统水平能量流动过程和特点的分析,并带领学生进行生态系统能量流动构建,相比于直接进行模型的分析,学生会对前者有更全面和深刻的理解和掌握。由于模型的构建过程是学生创造性思维发展的过程,学生会在这一过程中产生新的疑问。学生产生疑问与教师向学生进行提问,存在很大的不同。学生生疑是其主动思考的结果,而对教师问题的答疑则相对比较被动。教师要尽可能为学生创造令其主动思考的机会和条件,这能有效促使学生发现实际生活中的生物学现象和知识,从而提出问题、进行观察、验证问题并最终得出结论,这也能有效培养学生的探究能力,对学生生物学科核心素养的形成有积极的促进作用。

(三)组织学生进行研究方法的探讨,提高学生科学素养

关于能量流动的定量分析部分,按照研究思路、介绍基本方法、揭示林德曼研究意义这样的步骤进行。其中对能量流动定量研究的思路的本质是引导学生进行局部的科学探究,也就是设计研究方案。介绍基本方法,则是使学生对科学有更进一步的认识,不仅包括设计研究方案,而且还要进行实践操作。在实践过程中产生和积累下来的方法,对于最终研究成果有着极大的促进作用。在对林德曼的研究意义落脚点放在研究数据的获得上,不是单纯对那些数据进行分析,而是突出科学探究必须具备辛勤努力且勇于创新等科学精神,强化学生的情感体验。林德曼从流经各营养级的能量角度分析发现了生态系统能量流动的基本规律,学生则通过分析林德曼所发现的基本规律,对自身在生态平衡观以及物质能量观等层面的认知产生重要的影响,以此彰显生物学科对培养学生生命观念以及社会责任感等方面所发挥的价值。

(四)发挥学生教学主体作用,使生物教学更有时效性

促进高中生物教学的创新和改革,教师要优化生物教学,更新教学理念、改变传统教学中单一的教学方法,以激发学生学习兴趣和学习热情为主,发挥学生学习的主体作用。另外,核心素养视域下,教师的教学视域要具有开阔性,为学生创设开放式的学习氛围,为学生进行有效学习提供保障。比如,生物是一门贴近学生生活的学科,教师在课后可以为学生设计“问题+任务+实践式”的开放题型,为学生进行生物实践创设条件,让学生带着问题去思考,带着任务去实践,促使学生进行探究式学习,同时在这一过程中培养学生的学科实践能力。

(五)重视核心素养教学评价,加强课后反思和总结

核心素养视域下,在高中生物课堂教学中,对师生的教学过程和学习体验评价是十分关键的,应该以促进学生综合能力的全面发展为评价目的。对课堂教学中核心素养的渗透效果的评价,可以具体反映教师教学和学生学习的状态以及态度。教师既要关注学生对知识的掌握情况,也要重视学生的学习过程、学习态度以及情感体验,这是衡量学生核心素养水平的重要标准之一。同时,要注重评价主体的多元化和评价方式多样性,科学、合理、公平的评价机制可以拉近师生之间的距离,增强师生之间的认同感。

四、结语

综上所述,核心素养视域下,教师要对生物学科素养有明确的认识,在高中生物实际教学过程中,将核心素养科学合理地渗透进课堂教学当中,并以核心素养为导向,进行教学的有效改革和创新,加强对教学评价的重视,以达到良好的生物教学效果,促进学生生物学科核心素养的形成和发展。

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