例谈在初中生物学教学中促进学生建构稳态与平衡观

朱兆军 薛 松

(江苏省淮安市淮阴中学新城校区 223000)

关于“稳态”这一概念的由来，19世纪中叶，法国生理学家伯尔纳(C.Bernard)首先提出内环境和内环境恒定性的概念，1926年美国生理学家坎农(W.B.Cannon)正式提出稳态(homeostasis)概念，他认为稳态并不意味着稳定不变，而是指一种可变的相对稳定的状态，这种状态是靠完善的调节机制抵抗外界环境的变化来维持的。《义务教育生物学课程标准(2011版)》(以下简称《课标》)并没有明确提出“稳态”这一概念，“稳态”是在《普通高中生物课程标准(实验)》中三大模块之“稳态与环境”中明确提出的，是在初中生物学教学内容的基础上进一步加深和拓展而来。在初中阶段生物学所涉及的与稳态和平衡相关的内容主要是人体各个系统相互联系、相互协调，构成统一的整体以完成各项生命活动、生态系统的自我稳定和相对平衡状态的维持，其主要内容包括“绿色植物对维持生物圈中的碳氧平衡和水循环发挥着重要作用”和“生物多样性对维护生态平衡具有重要作用”。因此，笔者认为义务教育生物学稳态与平衡观的内涵包括：①每种生物都离不开其生活环境，同时又能适应、影响和改变环境；②生态系统具有自我调节维持相对稳定状态的能力；③生物多样性对维护生态平衡具有重要作用；④绿色植物有助于维持生物圈中的碳氧平衡并在生物圈水循环中具有重要的作用；⑤人体各系统相互联系、相互协调，人体各系统在神经系统和内分泌系统的调节下完成各项生命活动，形成统一整体。

依据人们对事物的认知特点，学生若要形成“稳态与平衡观”，需要经历与之相关的“重要概念认知”、“概念整合组建概念体系、形成观念”“反思概念及概念体系”三个阶段，教师在组织教学时，可以此入手促使学生在教学活动中建构稳态和平衡观。

1 精心设计教学活动促进学生认知稳态与平衡相关重要概念

形成“稳态与平衡观”所要掌握的重要概念要落实到日常生物学教学中的每一堂课中，学生要在课堂上深刻认识相关概念需要教师在课前做好充足的准备。

1.1 深度研读《课标》和教学内容，明确重要概念 教师要对学生的发展水平进行全面而深入的分析和掌握，对课堂教学内容进行研讨，从知识与能力的关系、知识与生活经验的关系以及知识与情感态度价值观的关系等方面入手，建构课堂教学价值观、合理组织教学结构、巧妙安排教学程序。

初中阶段，与形成稳态和平衡观相关的重要知识和概念范畴如表1。

表1 初中阶段“稳态与平衡观”相关重要概念

1.2 基于学情精心设计学习任务 教师在进行教学设计时，要在充分掌握学生的基本情况和课堂教学内容的基础上精心设计相应的学习任务，使学生在领取任务时便充满兴趣并满含完成任务的渴望。在教学实践中，最常采用的是问题驱动学习和成果驱动学习。

合理设置问题情境，设计问题引导和驱动学生探究和思考相关概念，可以促进学生理解和掌握相关概念。例如，如何用坐标图表示草原生态系统中草与鼠的数量变化关系？使学生通过绘制坐标图直观感受生态系统中不同生物数量变化的关系维持在一个动态平衡的状态中。在教授“生态系统的自我调节能力”时，为学生提供一段时间内，草原生态系统中草、兔和狐的相对数量，请学生尝试用坐标曲线表示草、兔和狐之间的关系。同时出示讨论问题，对学生进行分层点拨：自然条件下，草、兔和狐的数量变化有什么规律？生态系统为什么能自主维持稳定和平衡？

除了问题驱动外，教师还可以设计实践性质的学习任务，让学生在课后能够运用课上所学习的知识概念解决实际问题或完成相应的动手操作实践，在解决问题的过程中，更加深入地理解所学习的概念，如课外小调查、编制概念图、制作模型、完成实验操作、撰写实验报告等。以“制作生态瓶”教学活动设计为例：教师出示池塘生态系统图片，提问学生有何发现，然后逐步引导学生说出池塘里的非生物、生物中哪些是水生植物、它们的生存需要哪些条件、这些水生植物为动物提供了哪些帮助等。随后小组讨论设计生态瓶的制作方案，并组际交流设计方案。

学习任务完成后，教师要组织学生进行课堂总结和反思。在给出本节课重要概念的基础上，引导学生将课堂教学活动全过程与概念相连接，从而使概念内化为具有实际意义和内涵的结果，更加有力地掌握本堂课的重要概念。

2 逐步帮助学生建构和巩固稳态与平衡观

2.1 整合概念创建体系，帮助学生建构稳态与平衡观念 虽然重要概念是建构稳态与平衡观念的基础，但是一个个独立概念的掌握并不能建构稳态与平衡观念，需要教师引导学生将“碎片化”的重要概念连结形成概念网络，并与自己的知识体系相连接，整合进入学生个人的知识体系，从而初步形成稳态与平衡观念。初中生物学“稳态与平衡”观念的形成可以从“人体的稳态与平衡”和“生态系统的自我稳定”这两个概念主线来入手。

人体是一个整体，处在稳态与平衡状态中。人体的各个系统是在神经系统和内分泌系统的调节下，完成各项生命活动，形成统一的整体。具体展开，呼吸系统为人体提供氧气、排出二氧化碳，运动系统完成各项动作和运动，循环系统运输营养物质和代谢废物，消化系统消化食物提供营养物质，免疫系统抵御外界病原体的入侵、维持人体的稳定、泌尿系统排出代谢废物。生态系统是一个整体，处在稳态与平衡状态中。生态系统是一定区域内所有生物及其生存环境所构成的统一整体，各种生物与其生活环境相互依赖、相互影响，生物圈是地球生最大的生态系统，绿色植物对生物圈中的水循环和碳氧平衡的维持都起着非常重要的作用。

通过设计制作概念图(图1)来从整体上认识人体和生态系统的稳态和平衡，在此过程中，学生充分调动在平时课堂中所形成的概念，建立概念之间的网络联系，从而形成一个大的知识网络体系，进而更进一步建立稳态和平衡观念。

图1 生态系统自我稳定概念主线

此外还可以组织一些实践活动来丰富教学，从更多的角度来认识和体验稳态和平衡，如：在植树节时组织开展植树活动，在爱鸟周组织开展关爱鸟儿的活动等。

2.2 深度反思自我建构，巩固稳态与平衡观 学生在初步形成稳态与平衡观的基础上要进一步巩固和加深对“稳态和平衡”的认识，此时教师要引导学生自我反思、自我建构，从重要概念到概念体系，从概念体系到观念的建立，如此反复，便可触类旁通，内化升华，巩固观念。教师可以引导学生从两个方面入手：首先是稳态与平衡具有哪些事例支撑。教师可以以专题的形式来展开，如生命系统各层级均有稳态和平衡，即细胞、器官、系统、个体、群体、生态系统以及整个生物圈等不同层级来阐述，每个层级都有各自的稳态和平衡。例如，“草履虫”是一个细胞可以完成呼吸、取食、消化、排泄、繁殖等不同的生命活动；人体八大系统在神经系统和内分泌系统的协调下构成统一的整体，完成各项生命活动；生态系统中的生物成分和非生物成分相互联系、密不可分，生物圈中的碳和氧、水等都是在循环往复的状态下形成一种稳态和平衡。生物与环境相互影响、相互依赖，可以从人与自然的角度来探讨，进而引发学生建立人与自然和谐统一的稳态平衡观。上述这些都是稳态和平衡的具体表现。

其次是通过设计相关试题和实践活动让学生在应用中加深认识。例如，课上展示有关生态系统碳氧平衡的概念图，提问：我们每天都要吸收氧气，放出二氧化碳，为什么大气中的氧气和二氧化碳的浓度维持不变呢？请大家结合图示思考。同时结合“温室效应”这一环境问题，展示原因：人类大量燃烧化石燃料释放大量二氧化碳，打破了碳氧平衡，使得气候变暖，为此我们要开发新能源，并组织植树活动。学生在应用观念解决问题的过程中巩固稳态与平衡观的建立。