一节渗透生态工作者职业认知的教学

摘 要：尝试用5E教学模式对“生态系统的能量流动”进行教学，精心设计五个环节：引入、探究、解释、迁移和评价。

关键词：5E教学模式；探究学习；教学实践；职业认知

一、教学设计的理念

本节课基于高中生物学新课程标准的基本理念：提高生物科学素养、倡导探究性学习、注重与现实生活的联系、建立职业认知。

二、教学模式

本节课运用了美国生物学课程研究（BSCS）开发出的一种叫5E的建构主义教学模式，该教学模式包括五个环节：引入、探究、解释、迁移、评价。5E模式在教学中可探查学生的前科学概念不足，引起探究的冲动，培养探究能力，帮助学生实现新科学概念的建构。

三、教学分析

1.教材分析：教材安排了问题探讨、能量流经第二营养级的示意图、生态系统能量流动示意图、赛达伯格湖能量流动图、思考与讨论、资料分析及调查等内容，力图引导学生自主获取知识、拓展视野，并对本节所学知识进行应用。

2.学情分析：高中学生有一定的自主探究学习的能力，已掌握能量、能量传递、能量守恒等前科学概念，学习了光合作用及细胞呼吸、ATP中的能量转换、生态系统的结构等知识，是理解本节内容的基础。

四、教学目标

1.分析生态系统能量流动的过程和特点。

2.概述研究能量流动的实践意义。

3.尝试调查农田生态系统的能量流动情况。

五、教学过程

1.引入（让学生自省已有知识不足，激发进一步探究的欲望。）

问题探讨

假设你像鲁宾逊一样，流落到只有水喝的荒岛上，随身可食用的仅一只5kg母鸡和15kg玉米，请设计一种吃法让自己活的时间更长，以得到救援的机会。

学生展示设计（学生发言老师依次记录在黑板上，以下是实际教学中学生给出的三种吃法。）

甲：吃一部分玉米，另一部分玉米种植，再喂鸡，鸡蛋孵小鸡，人再吃玉米和鸡蛋，如此循环。（点评：这是15kg最浪漫的吃法，他不打算回去了。学生大笑。）

乙：先吃部分玉米，拿部分玉米喂鸡，同时吃鸡蛋，玉米吃完再吃鸡。（点评：表面看似完美。给学生留下疑惑。）

丙：先吃雞，再吃玉米。（提问：你能告诉同学们这样设计的道理吗？学生：摇头。）

集体讨论

哪种吃法活的时间更长呢？能不能量化计算分析呢？（让学生自省自己能不能顺利做量化分析。）

2.探究（观察现象、概括规律、由局部到整体建立认知的模型。）

探究问题：直接吃玉米，人是第二营养级，用玉米喂鸡人吃鸡蛋，人就是第三营养级，我们先来研究下能量在一个营养级上的流动情况，然后研究哪种吃法人能获得更多能量。（建立分析模型。）

继续探究：建立能量在食物链上、整个生态系统中流动模式图。（学生在16开纸上完成，在小组内交流完善，最后对照课件展示的进行修改完善。掌握能量流动的分析及其表达方法。）

探究结论：几乎所有生态系统的能量开始于第一营养级固定的太阳能；能量在每一营养级都有输入、传递、转化和散失的过程；每一营养级只将部分能量传给下一营养级，营养级越高获得的能量越少；分解者的能量来源是生物的遗体残骸。

继续探究：一个营养级能将同化的能量的多少传给下一营养级呢？（阅读教材中美国生态学家林德曼对赛达伯格湖能量流动的定量分析数据图。）植食性动物同化的能量占生产者同化能量的百分比是多少？肉食动物同化的能量占植食性动物同化能量的百分比是多少？（学习整理数据、分析数据，进而得出结论，并体验生态学的研究方法。）

3.解释（明确概念、过程及规律，并能准确描述表达。）

小组总结：生态系统的流动过程及特点并展示交流（每一小组选出一最佳的示意纸粘贴展示在黑板上，小组代表发言作出说明。）

教师总结：生态系统能量流动的概念、能量流动的主渠道，最高营养级输入的能量最终有两个去向，其他各营养级输入的能量最终均有三个去向，能量在食物链和食物网上的传递率、生产者和分解者在能量循环中的作用、能量流动的特点。

小组修正。（小组带回展示纸，依据老师的解释进行修正完善。）

4.迁移

学生探究：假定一只5kg母鸡和15kg玉米分别含有1000kJ和3000kJ的能量，每个学生按自己选的吃法来计算一下人可同化多少能量？（应用能量传递的规律进行量化计算，解决实际问题。）

学生展示不同的答案。（实际教学中将学生分三个大组，分别承担黑板上的三种方案的计算任务，然后由组代表发言。）

得出结论：先吃鸡，再吃玉米方案，人获得的能量最多，存活时间会最长，获救的可能性最大。

继续探究：若把每一营养级的能量从低到高堆起来会如何呢？能想办法示意出来吗？生态系统各营养级生物的有机物总量、生物数量可用来衡量其能量吗？

小组展示。（模拟教材某一湖的能量金字塔的表示法，小组代表发言。）

教师点评：能量金字塔适合几乎所有的自然生态系统，可用各营养级生物的有机物总量衡量能量，营养级越多，能量消耗越大，生态系统中营养级不能无限高，一般不超过4～5个。

阅读提炼：（阅读教材96页的最后两段话）研究生态系统的能量流动有什么实践意义呢？

5.评价（学生在应用中自省、互评，教师观察教学效果，评价并促进学生实现教学目标。）

学生活动：完成教材“技能训练”中的数据分析和处理。（在应用所学知识解决问题的过程中做自我评价。）

课后作业：调查当地农田生态系统中的能量流动情况。（进一步做出自我评价，利于所学科学概念的内化和提高应用能力，教师可在批阅作业时掌握学生的认识情况。）

参考文献：

王健，李秀菊.5E教学模式的内涵及其对我国理科教育的启示[J].生物学通报，2012（3）：39-42.

注：本文系2017年度甘肃省“十三五”教育科学规划课题《普通高中生物教学中实施职业理想教育的实践与策略研究》研究成果，课题立项号GS[2017]GHB2757。

作者简介：王永生，女，本科学历，中学高级生物教师，甘肃省省级骨干教师。