落实新课程理念实施探究式教学.docx

落实新课程理念，实施探究式教学以生态系统的能量流动教学为例【摘 要】为了有效地落实新课程的教学理念，当下基础教育界大力倡导实施探究式教学。探究式教学对于培养学生的探究能力和创新精神具有重要作用，其包含的教学思想与新课程的教育理念极为契合。笔者以全日制普通高级中学教科书(必修)生物(人教版)第二册的生念系统的能量流动一课为例，尝试用新课程的理念来指导旧教材的教学。最后分析了实施探究式教学应注意的事项。【关键词】探究式教学；新课程；生态系统；能量流动为了深化教育改革，全面推进素质教育，我国展开了新一轮基础教育课程改革。新课改强调让学生积极、自主地进行学习，而不是将知识直接传授给学生；强调学生主动参与各项探索活动，从中发现问题、解决问题，以一种简约的方式实现知识的“再发现”，从而培养创新精神和探究能力；强调让学生通过亲身实践逐步形成自己独特的认识、情感和价值观，并不断建构自我精神世界。为了有效地落实新课程的教学理念，当下基础教育界大力倡导实施探究式教学。探究式教学是著名教育家施瓦布提出的通过学生发现问题、搜集和处理信息、实验、调查、表达和交流等探索活动，获得知识、能力和情感态度的发展，特别是探究能力和创新精神发展的学习方式。其包含的教学思想与新课程的教育理念极为契合。虽然我所在年段(2006-2007学年高二生物)尚未进入新一轮课改，使用的还是旧教材全日制普通高级中学教科书(必修)生物(人教版)，但我校老师都在尝试用新课程的理念来指导旧教材的教学，尤其在探究式教学方面作了许多有益的探索。2007年4月中旬，福建省生物教学委员会第十三次学术年会在武夷山市举办。作为福建省生物学科带头人培养对象，我应邀在武夷山一中高二(6)班为参加全省生物学术年会的教师开一节公开课，教学内容为组委会事先指定生念系统的能量流动(全日制普通高级中学教科书(必修)生物(人教版)第二册)。教材内容是这样安排的：首先概括了生态系统能量流动的概念；接着对生态系统中能量流动做了定性分析：分析了第一营养级和第二营养级中能量的来源和去向，在此基础上概括了生态系统的能量来源和流动的渠道；通过赛达伯格湖能量流动实例对生态系统能量流动做了定量分析，以此说明能量流动的特点：最后教材介绍了研究能量流动的意义。该课教学内容的安排较适合讲授式教学法，不太适合使用探究式教学。按教材原先的体系来组织教学，可以做到中规中举、不出纰漏。但由于教学内容较抽象，要把该课上得生动有趣还是有比较大的难度，而借班上课也给了我增加了难度。我大体了解了一下武夷山一中的情况：该校为重点中学，学生基础较好。因此我考虑对教材进行重新编排以适应探究式教学，主要改动是先引导学生对赛达伯格湖的能量流动进行分析，推导出赛达伯格湖各营养级能量的来源和去向；再由此概括出生态系统的能量来源和流动的渠道。从认识上说，是一个由特殊到普遍、由个性到共性的过程。由于设想比较大胆，对此我自己也没有把握，因此征求了多位资深教师如我校陈鑫老师、沈鸣老师，附中温青老师的意见，在得到他们的认可之后，我坚定了对本课教学内容和方法进行改革的信心。下面就以生态系统的能量流动这一节公开课教学为实例，说明如何以新课程的理念为指导开展探究式教学。一、探究式教学实例(一)创设问题情境问题是探究式教学的核心，好的问题情境可以激发学生学习的兴趣和动机以及探究欲。先播放荒岛余生的影片片段，提问：假设你像电影中的主人公一样流落荒岛，如果那里除了能饮用的水以外，几乎没有任何食物。你随身尚存的食物只有一只母鸡、15公斤玉米。以下哪种生存策略能让你维持更长的时间等待救援：A、先吃母鸡，再吃玉米。B、先吃玉米，同时用一部分玉米喂母鸡，吃母鸡产下的蛋，最后吃母鸡。让学生选择，并解释原因。同学们反响踊跃，既有选A的，也有选B的。也有学生提出：可以种植玉米获得收成来维持生活。对此想法我没有马上否定，而是先给予鼓励，然后让大家分析可行性。马上就有同学指出玉米种植到收成要较长的时间，尚存的食物无法使人撑到收成，所以种植反而会浪费宝贵的食物。在学生热烈讨论后指出：要解决这个问题，除了要利用上一节课学习的“食物链和食物网”知识外，还与今天所要学习生态系统的能量流动有关。(二)复习相关知识复习已学的光合作用及呼吸作用的相关知识，为学生掌握生态系统中的能量流动打好基础。在此基础上指出：生物体不断获得能量，也不停地消耗能量，这是生物生存、繁衍的基础。同样，由生物群落和无机环境构成的生态系统，其生存和发展也离不开能量。(三)科学史引导探究用科学史来引导探究，不但能帮助学生了解科学研究的方法和科学发现的规律，还可以激发学生学习和探究的积极性。课本没有介绍美国生态学家林德曼及其研究过程，只有赛达伯格湖能量流动图解，而参考书上所能查到的资料也非常有限。我通过查询图书馆、国外生态学网站，得到了一些信息，以此作为探究的素材。1、林德曼及其相关研究的介绍介绍林德曼及学习和工作过的耶鲁大学，再介绍赛达伯格湖。赛达伯格湖是一个天然的高原湖泊，气候较为寒冷(此处为后面的问题打下伏笔)。这里人口较少，保留了原始的景观。赛达伯格湖大约50公顷左右，是一个较小且较封闭的湖泊。提问：美国有许多大湖，如世界上最大的淡水湖苏必利尔湖等，为什么林德曼会选择这样一个并不出名的小湖来研究呢?学生回答：湖小，湖中生物较少；较为封闭，自然的、人为的干扰因素较少。这样可降低研究难度。简单介绍林德曼的研究方法：湖区生态系统实地研究和实验室的水生生态箱试验相结合，对湖中各种生物所包含的能量进行测定。林德曼还从中国谚语“大鱼吃小鱼、小鱼吃虾米”中得到启发：要从食物链的角度来进行研究。以上教学活动可以让学生对科学研究的方法有所了解。1942年，林德曼发表了生态学的营养动态概说，他的这项研究工作具有极为重要的意义，奠定了现代生态学的基础，在他的研究成果中一个重要内容就是给出了赛达伯格湖的能量流动图。2、赛达伯格湖能量流动分析展示：赛达伯格湖能量流动图。为了便于学生理解，先介绍能量流动图中的箭头的含义(表示能量流动的方向)、能量流动的数值单位(焦耳每平方厘米年)及其含义。先让同学们分析此图，主要研究各个营养级能量输入及输出、散失的流向、各个流向的数据及比例关系，并思考以下问题：(1)生产者(如藻类、水草等)的能量是怎样得来的?(2)流经该生态系统的总能量是什么?数值为多少?(3)生产者所固定的能量有几个去向?其中流入植食性动物(第二营养级)的比例是多少?(4)植食性动物如何获得能量，其同化的能量流入肉食性动物(第三营养级)的比例是多少?同学们得出结论：生产者光合作用将太阳能固定在它们所制造的有机物中，这样太阳能就转化为化学能，所以生态系统能量流动的起点从生产者固定太阳能开始。流经该生态系统的总能量是生产者所固定的全部太阳光能，生产者所固定的能量有四个去向；植食性动物通过摄食生产者获得能量，其所固定的能量也有四个去向等(具体略)。3、生态系统能量流动的模式在对赛达伯格湖能量流动的研究基础上，引导学生归纳出生态系统能量流动的共同模式：(1)能量流经第一营养级的过程(输入、传递和散失等，略)让学生对比该示意图与赛达伯格湖的能量流动图，看少了那一条途径?回答：未利用。教师指出：就一个处于发展中的生态系统，某时间段测定可能会有一部分未利用的能量，但对于成熟、平衡的生态系统，一般来说，其输入的能量与传递、散失的能量是达到平衡的。探讨：赛达伯格湖第一营养级未利用能量远大于普通的生态系统，如生产者中有293焦未利用，超过其总能量一半以上，为什么?学生一下子回答不出来，教师提示：可以联系赛达伯格湖所处的地理位置和气候条件来考虑(与上面对赛达伯格湖的介绍呼应)。很快就有学生回答：赛达伯格湖为高原湖泊，光照较强而温度较低，就生产者而言，其光合作用强而呼吸作用较弱，分解者的呼吸作用也较弱，所以会有较多的未利用能量。提问：如果这些未利用能量不断积累会有什么结果?回答：这些储存了能量的有机物沉入湖底，在一定地质历史条件下可能变为泥碳，并有可能变为矿石燃料(为下一节课生态系统的物质循环做铺垫)。(2)能量流经第二营养级的过程(输入、传递和散失等，略)提问：初级消费者是否所有摄入的能量都能被同化，为什么?答：消费者吃进的食物，经过消化道的消化后，一小部分食物残渣(含有能量)以粪便形式排出，这部分能量属未被同化的。大部分营养成分被吸收，并送往全身，被合成消费者自身的有机物，储存在消费者自身有机物中的全部能量就是被同化的总能量。(3)第三、第四营养级等与第二营养级相似，不再重复。提问：当此消费者为最高营养级时，哪一途径是不存在的?回答：被下一营养级捕食。(4)生态系统的能量流动全过程生态系统的能量的总源头：太阳能(个别生态系统例外)流经生态系统的总能量：生产者所固定的全部太阳光能生态系统能量流动的主渠道：食物链和食物网能量散失的途径：通过各营养级和分解者的呼吸作用，最终以热能散失。能量流动的方向：单向流动4、生态系统能量流动的特点讨论：生态系统中能量为何只能单向流动?(不能反向，不能循环)回答：食物链中各营养级的顺序一般是不可逆转的，这是长期自然选择的结果，如兔子可以吃草，而草不能吃兔子(不能反向)；各个营养级的能量大部分以呼吸作用产生的热能消耗掉，而该部分热能不能作为绿色植物光合作用的能源，因此能量不可循环。要维持生态系统的稳定，需要不断补充太阳能(不能循坏)。讨论：能量流动中逐级递减的原因是什么?回答：各营养级的生物都会因呼吸作用消耗相当大的一部分能量，而这部分能量总是趋向以热能的形式散失掉。各营养级总有一部分生物未被下一营养级的生物所利用。由此可以归纳出生态系统能量流动的最重要特点：单向流动、逐级递减，传递效率为10-20。探讨：为什么赛达伯格湖中第一营养级到第二营养级的传递效率是13.5，而第二营养级到第三营养级的传递效率为20.1，前者低而后者高，这在其他生态系统也是相似的，为什么?这个问题较难，不易回答。我引导学生从食物的成分来考虑，学生回答：植物中有较多的纤维素等不易被植食动物消化吸收的成分，而动物除了毛发、骨骼外大都能被更高营养级消化吸收。5、能量金字塔(略)(四)回归情景、解决问题回归所创设的问题情景：学习了以上内容，请同学们对荒岛余生的生存策略再次进行讨论，得出最终结论，并说明原因。（五）研究能量流动的意义(略)思考：目前中国的人口越来越来多?如何利用有限的资源，养活更多的人?因为能量每流经一级都要丢失一大部分，所以食物链越长，流量流失就越多。缩短食物链，如以吃生产者为主，就可使有限的土地供养较多人口。此为开放性问题，学生讨论、回答十分踊跃。本课课堂气氛轻松活泼、师生互动活跃；探讨的问题既有一定难度又深入浅出，学生知识得到了巩固，思维得到了锻炼。课后该班同学给予的掌声和听课教师的好评证明了探究式教学法在本课的成功运用。二、探究式教学过程中应注意的几个问题在实施探究式教学的过程中，应注意以下几个问题：探究式课堂教学中，学生处于非常主动、活跃的状态，如何把握调控课堂气氛和进程非常关键。学生会经常会产生一些独到的想法。首先，教师应对学生给予肯定和鼓励，然后教师可以组织全体同学讨论。最后，教师应明确指出这种回答的合理性和不全面之处。在学习活动中，由于个体发展水平存在差异，教师应追求通过精心设计教学过程为不同发展水平的学生创造各自的发展机会，使每个学生都得到在原有基础上的有所发展。探究式教学法中存在的教学容量较小等问题也不容忽视，因此探究式教学法也不能作为唯一的教学模式。要根据教材内容、学生特点、教师水平等因素来确定适宜的教学方法。探究式教学能使学生多方面能力得以提升，包括学习能力、组织能力、各种实验操作能力、探究能力、收集和获取知识信息的能力、认识理解问题能力等等，增强了对学习本质的认识。使学生由被动地学变为主动地学，由继承性地学变为创造性的学习。由个体的学习变为小组集体的合作学习，从而增强了学习效果，因此其可以作为实施新课程改革理念的良好载体。参考文献：1范远波.论探究学习的问题意识J.当代教育科学，2005.10：432叶人新，王孔勤.探究学习的教师指导策略J.教育发展研究，2003.9：70-723张香竹.探究学习的实施J.教育探索与实践，2005.8：33-344徐普.论基础教育新教材背景下的教学策略J.渝西学院学报，2004.3：90-93