“生态系统中的生产量和生物量”一节的教学设计

高师琴 杜华佩

(浙江省宁波市北仑区明港高级中学 315800)

1 教材分析

“生态系统中的生产量和生物量”选自浙科版高中生物学教材《稳态与环境》中第六章“生态系统”第二节，重点介绍了初级生产量、次级生产量和生物量的概念,属于选考要求。本节内容为后续学习生态系统物质循环和能量流动做铺垫，也是认识生物量金字塔的前提，在本章内容中起着至关重要的作用。可教材中没有完整地呈现初级生产量、次级生产量和生物量的概念内容，并且有几处直接给出了结论而缺少相关解释，不利于学生的学习以及理解。特别是关于次级生产量的生产过程，学生会有很多的疑惑，使之成为教学难点。为了帮助学生学习，教师在教学过程中先联系生活设疑导入，将抽象概念生活化、具体化；再通过问题驱动等方式引导学生进行自主建构，切身理解概念；最后结合典型实例使知识回归生活，解决实践中的问题。

2 教学目标

2.1 知识目标 举例说出某具体生态系统中初级生产量、次级生产量和生物量。

2.2 能力目标 解释教材中相关结论，分析生产生活中与初级生产量、次级生产量和生物量有关的数据。

2.3 情感态度与价值观目标 树立人与环境和谐发展的观念，形成生态意识和环境保护意识。

3 教学过程

3.1 自主建构之感知概念 图片展示两个规模大小不同的模具生产车间，设问：两者之间如何比较生产能力大小？引导学生得出产量的答案。图片展示一片森林和一个池塘，设问：生态系统中的生物可以生产有机物吗？如何生产的？不同的生态系统生产有机物的能力大小可用什么专有名词来表示？教师提出生产量、初级生产量和次级生产量的概念。图片展示工厂仓库和一片森林，设问：什么是库存量？库存量的多少与什么有关？生态系统生产的有机物也会积累，你知道用什么专有名词来表示？教师引出生物量的概念。

产量、库存量、植物通过光合作用制造有机物、动物通过吃现存的有机物生产有机物等都是学生熟悉的生活情境和知识，借助这些生活经验引出生产量和生物量概念，可拉近学生与抽象概念之间的距离，有效激发学生内在的学习动机。同时，该环节重现当初科学家提出概念的过程，既渗透了科学方法，又培养了学生的创新精神，从而提高学生的科学素养。

3.2 自主建构之理解概念 以学案为载体，以问题导学为主线，让学生通过自主探究掌握概念的内涵和外延，在感悟和内化中完成对知识和能力的建构。

3.2.1 生产量、初级生产量和次级生产量 学生通过阅读教材和幻灯片上的内容，完成学案上的内容填充(表1)。

通过填充表格，学生学习了完整且准确的概念，可清楚地认识生态系统的生产量分为初级生产量和次级生产量，生物分为生产者和次级生产者，生产量既可以表示生态系统生产有机物的能力，也可以表示某生物种群生产有机物的能力等[2]。

3.2.2 生产量的生产过程 学生通过阅读教材完成相关学案内容。写出总初级生产量(GP)、呼吸消耗(R)和净初级生产量(NP)三者之间的关系并说出分别表示的意义。

表1 生产量、初级生产量和次级生产量

(注：学案上已给的表格中只有第一行和第一列内容，其余需学生通过学习进行摘录和总结)

结合教材次级生产量的生产过程，举例说出可利用的、不可利用的、收获的、未收获的、吃进的、吃剩的、同化的、粪便、次级生产量及呼吸消耗等部分的含义。然后回答问题：①吃进的为什么不等于同化的？②次级生产量为什么是同化的减去呼吸消耗的？次级生产量的生产过程是本节的难点。教师提出的问题其实就是很多学生的疑惑，这种认知冲突能激起学生的求知欲，促进思考、探究和总结，促进新知识的内化及概念的建构，培养自主解决问题的能力。

探究疑惑①时，教师可提醒学生结合教材中的多细胞动物的细胞与外部环境之间的物质交换示意图思考，食物经过消化后是否全部被吸收？”探究疑惑②时，教师可结合举例“动物吸收的葡萄糖有哪些去处?”引导学生思考。

3.2.3 生物量 学生通过阅读教材完成学案上的问题：什么是生物量？净生产量对于自养生物来说是指什么？净生产量对于异养生物来说又是指什么？生物量的单位为什么和净初级生产量或次级生产量的单位不同？

此环节既能让学生理解“生物量”的概念，还能再次强调次级生产量不包括呼吸，相当于净初级生产量。其中关于单位的思考能让学生认识到生物量大小除了与净生产量有关，还与积累时间有关。

3.3 自主建构之完善概念 设计问题串帮助学生通过思维加工对已建构的概念进行完善。

问题：①影响初级生产量的环境因素有哪些？热带雨林与北方针叶林、北方针叶林与温带草原NP不同的主要环境因素是什么？②海洋面积比陆地大一倍，但其NP却只有陆地的一半，为什么？③影响次级生产量的因素有哪些？海洋次级生产量相当于陆地次级生产量的三倍多，原因何在？④影响生物量的因素有哪些？生物量金字塔为什么可以是倒的？⑤群落演替过程中净生产量、生物量是如何变化的？

设计的问题是为了帮助学生理解教材上的相关结论，其中问题③还可以让学生意识到海洋动物利用海洋植物的效率比陆地动物利用陆地植物的效率高，海洋次级生产量比陆地次级生产量多，研究海洋的次级生产量具有重要的经济意义和生态意义[3]，引导学生形成保护海洋的生态意识。设计问题⑤是为了初步检测学生自主建构概念的清晰性和可利用性。

采用问题驱动的方式引导学生进行思考和讨论，从而对提出问题到解决问题的过程有一个清楚的了解，更加容易掌握。而且学生在讨论过程中的互相启发往往也会产生意想不到的灵感，既能增强学生的学习兴趣，也能让学生体会到学习以及交流的乐趣。

3.4 自主建构之运用概念 通过典型实例和精选习题及时反馈学生对概念的掌握及运用情况，提高学生综合分析问题的能力(题目略)。

4 教学反思

本节课借助学生已有的生活经验引出概念，使课堂知识与生活经验相融合，既能帮助学生更好地理解教材，也能增加知识的可接受性；将概念的内容完整地呈现出来，是对教材的有效补充，也是学生精确掌握概念的前提；通过问题驱动和习题演练帮助学生理解概念的内涵和外延，完成对概念的建构。同时，教师结合教材中的图使学生明白了次级生产量的生产过程，突破难点。另外，学生通过对概念的自主建构认识到次级生产量是靠消耗初级生产量而得到的，海洋次级生产量是陆地生产量的三倍多，从而树立人与环境和谐发展的观念，形成生态意识和环境保护意识。