问题导学在生态系统能量流动中的应用

张顺昌

摘要：本文结合生态系统中的能量流动这节课，具体讲解问题导学在课堂教学中的应用。首先，从生态系统能量流动这一节的背景分析入手，阐释这节课的设计理念。本节课在课堂中采用建构主义教学，以问题导学的形式通过在情境中创设问题，组织引导学生的学习过程，同时通过设置一系列有一定难度的问题，让学生发现认知上的不足，并起到巩固提高的作用。基础部分，在充分利用原有知识的基础上，通过问题引导分析得出新概念；重难点部分，通过丰富有趣的素材提供学生充分的讨论空间，教师围绕寻找错误——展示错误——解决错误的过程组织教学。

关键词：问题导学；建构主义；错误利用

中图分类号：G632.0 文献标识码：A 文章编号：1992-7711(2017)02-0112

一、课堂背景及理论分析

生态系统中的能量流动是在学习了生态系统的结构的基础上，对生态系统功能的继续学习。在之前生态系统营养结构的学习中，已经基本掌握了生态系统的成分包括生物群落以及非生物环境，生态系统的营养结构为食物链、食物网，是能量流动的渠道。而能量流动和物质循环是生态系统自我调节维持稳态的基础。这节课在整个生态系统的学习中起到承上启下的作用，是生态系统中的核心概念。因此，本节课的教学，应在充分利用原有知识结构的基础上加以突破，进一步理解能量流动的源头、渠道、具体形式；同化量与摄入量的关系；某一营养级同化量的具体去向；能量的传递效率。其中同化量与摄入量的关系、某一营养级同化量的具体去向、能量的传递效率用摄入量还是同化量计算这些问题相对都比较抽象，在具体应用中容易出错。在学生的认识中落叶对作物是有帮助的，可以为其提供营养成分。但在部分学生的前概念中，对营养成分的理解是模糊的，枯枝落叶为作物提供的是能量还是物质并不是很清楚。同时，这节课还需要结合必修一新陈代谢的有关知识，学科综合性强。学生认知上的一些缺陷，需要教师创造机会暴露问题，才能在课堂上有效解决。在课堂中设置合理的问题显得尤为重要。

本节课之前已有良好的知识铺垫，学习过程中若是简单地由教师讲解重难点，学生被动接受知识，学生在课堂上也能清晰说出书本上的基本概念。看似简单快速高效的同时，学生在具体应用中却还是要连连犯错，其根本原因是学生并没有真正完成对知识的重新构建。正确构建新的知识结构，必须先对原有知识结构有清晰准确的认识，在此基础还要发现认知上的缺陷与不足，并通过自主参与到活动中引发更深层次的思考，形成新的正确认识，建立新的知识结构。建构主义学习是以学生为主体的课堂学习，教师通过在情境中创设问题，组织引导学生的学习过程，同时通过设置一系列有一定难度的问题，让学生发现认知上的不足，并起到巩固提高的作用。

二、问题设置的主要环节

1. 设置情境，引入新课

展示图片荒岛求生：假如你独自一人漂流到一座荒岛，你又很幸运，岛上留有一些一些玉米，同时还有以这些玉米为食的鸡。

设疑：为了更好地生存下去，你会怎么做？

备选策略1：先吃鸡，再吃玉米；

备选策略2：先吃玉米，同时用一部分玉米喂鸡，吃鸡产下的蛋，最后吃鸡。

学生活动：较多的学生选择策略2：先吃玉米，同时用一部分玉米喂鸡，吃鸡产下的蛋，最后吃鸡。

设计意图：通过学生的思考讨论，引起学生的兴趣，引导初步思考。希望学生产生不同的观点，但不深入讨论。以此引出课堂主题：生态系统中的能量流动。

2. 师生互动，回顾提升

复习回顾原有知识，同时解决新的基础知识。

第一组问题：

生态系统的基本机构包括哪两个方面？

生物如何从无机环境中获得能量？

能量进入生产者之后又会进入哪里？

传递过程是否会有能量损耗？

设计意图：回顾生态系统的基本组成、生产者与消费者分解之间的关系。

第二组问题：

生态系统的能量源头是什么？

能量又是怎样流入生态系统的？

能量流动的渠道是什么？

能量如何散失？

从以上过程看能量的转化形式是什么？

提示：从能量源头、生物体内的存在形式、散失形式三个方面思考

学生活动：通过不同的解答，形成完整的表述。

设计意图：通过简单的问题组合完成对原有知识的回顾，稍作引导便可得出能量的源头、能量流动的渠道、能量的转化形式。

3. 由浅入深，归纳总结

引出话题讨论：小美为了减肥，今天的早餐只吃了一些青菜。

(1)讨论青菜中能量的来源和去向。(注意结合新陈代谢的有关内容)

引导学生得出青菜的能量流动来源与去向。

(2)讨论当青菜被小美取食以后的去向。(例如：小美取食的蔬菜都被她消化吸收进入她体内了吗？)

引导学生得出小美的能量流动来源与去向

(3)假设不是小美吃蔬菜，而是兔子吃蔬菜，那又有什么异同点呢？

(4)我们能不能从这个特例推广到一般，画出生态系统能量流动全过程图？

设计意图：在深入学习能量流动的过程中，以青菜——小美，青菜——兔子——狐貍为主线，开展每一营养级能量来源与去向的分析讨论，逐步总结出某一营养级同化量去向的共同点，进一步总结生态系统能量流动全过程。

4. 深入探讨，化难为易

思考：在讨论某一营养级同化量去向的过程中，兔子的粪便包含在兔子的同化量里面吗？

设计意图：通过讨论暴露隐藏在学生中的错误认识，把某一营养级的粪便量看成是该营养级的同化量。通过学生发表不同看法进一步明确同化量与粪便量之间的关系。

展示：赛达伯格湖生态系统能量流动图(图略)

思考：(1)图中未利用指的是什么？

学生讨论：未利用指的是粪便中的能量。粪便中的能量被分解者利用了……

设计意图：通过讨论发现部分学生分析当中的错误并再纠正进一步明确粪便量属于上一营养级未被下一营养级同化的部分，但不等于未被利用，而是被分解者利用了。从而逐步形成对未利用的正确认识：生物体内尚未被下一营养级利用、未被分解者分解、未通过呼吸消耗，还留在生物体内的能量。

(2)流经该生态系统的总能量是多少？流入植食动物和肉食动物体内的能量又是多少？

(3)如何计算能量的传递效率？

思考：结合之前的例子兔子被狐狸捕获后的能量流动过程中，如何计算从兔子到狐狸的能量传递效率？

学生活动：有的选择摄入量进行计算，有的选择同化量进行计算……

设计意图：利用赛达伯格湖能量流动图中的具体数字计算能量传递效率，初步得出能量传递效率的计算，再此基础上再次结合青菜——兔子——狐狸的例子，计算兔子到狐狸的传递效率，通过学生不同分析的讨论，明确不能用摄入量计算传递效率，而是利用同化量计算。

5. 巩固提高，实战应用

趣味讨论：结合生态系统中有关能量的知识讨论：(1)谁能说明为什么猪肉比白菜贵？(2)食物链中的营养级能不能无限多？(3)为什么一山不容二虎？(4)谁能举一些生态农业中充分利用生产者固定的能量的例子。

在讨论过程中可适当提供桑基鱼塘、稻田养鱼等例子供学生进一步讨论。

设计意图：这些问题都能很好地引起学生兴趣，通过引导让学生可以用更加科学规范的语言表达解释的问题。

三、对问题导学应用的看法

1. 注意利用“错误”的方式方法

课堂中对重难点问题的解决非常强调对学生生成性资源“错误”的利用，在利用好“错误”的同时，也容易对“犯错”的学生形成不必要的伤害，打击其讨论回答问题的积极性。因此，在课堂中应注意以下几点：

(1)鼓励肯定学生的想法

多给予学生鼓励性评价，对于一些片面的与课堂主题不贴切的一些回答要积极引导。比如课堂中的情景题，对选择“用玉米喂鸡，先吃鸡蛋，然后再吃鸡”并勇于表达自己想法的学生，教师可以说：某某同学很有想法，这样的选择可以尽可能地丰富食物的种类，但能否更好地结合能量流动的知识来思考这个问题？其他同学还有不同的想法吗？

(2)不要急于轻易直接指出学生的错误

对讨论中学生出现的不合理解释，也许组内的同学就可以帮助他解决错误。若没有正确解决问题，则可以给与分析方法的指导，也许自己就能发现问题的症结。对学生而言，与其被教师在全班面前说出自己的错误肯定不如自己解决问题或让同学纠正更能保留自己的面子。

(3)给“犯错”的学生多一些表现的机会

之前在全班面前分享过自己的“错误”的学生，在另外一个较有深度的讨论中有较好的想法时，教师要及时发现并给其表现的机会。从而让其他同学认识到，课堂中“犯错”是难免的，有想法很重要。

2. 懂得有舍才有得的道理

(1)时间上敢于舍弃过多的教师讲解，才能得到充分的学生讨论

建构主义认为知识不是由教师传授得到的，而是通过学生自身的与外部环境交互活动的过程中掌握的。只有充分保障学生的自主活动时间，学生才能完成问题的形成、创造性思维的发散、深入的探讨分析，最终形成更加优化的解决方案，达到对问题更加准确的理解。教师作为学习交互活动的组织者，自然应该把时间交给学生，为学生的学习提供支持。

(2)舍弃教师对学生的万般不放心，得到學生解决问题的自信心

对学生不放心，是教师不愿放手的症结。如果担忧学生自主讨论学习能否出成果，教师应该更多地去思考课堂上提供的素材、问题的设置、难度的把握等是否合理，而不应该用自己的分析取代学生自主构建知识的过程。当学生发现讨论过程中，自己不仅仅会犯错，而且也能自己发现问题或者帮助别人解决问题，这时候自然也就多了几分学习的自信。