基于智慧农业实践基地的初中生物实践教学——以“生物与环境”主题教学为例

孙 蕾王 颖

（1.深圳实验光明学校 广东深圳 518107）

（2.广东省深圳市光明教育科学研究院 广东深圳 518107）

深度学习强调引导学生参加社会实践活动，让学生进入知识的发现、发展情境与过程中，帮助学生成为知识发现的“参与者”，而不是“旁观者”。《义务教育生物学课程标准（2011年版）》（以下简称《课程标准》）指出，“教师要多关注STS（科学·技术·社会）教育，给学生提供更多亲自参与和实践的机会”。生物学实践教学是在课堂理论教学基础上，以学生主动参与实验、实践，亲身体验并从实践中感悟、研究为主的一种重要教学形式。由此可见，打破“以教室为中心”的空间界限，让学生进入广阔的自然世界，开展生物实践教学是实现深度学习的有效途径。下文以“生物与环境”主题教学为例，依托“智慧农业实践教学基地”，探索初中生物学实践教学。

1 教材分析及设计思路

“生物与环境”是人教版初中生物学七年级上册第一单元的第二章，内容包括为生物与环境的关系、生态系统和生物圈。在本章之前，学生已经学习了第一章“认识生物”，了解了生物的特征，为本章的学习奠定了基础。《课程标准》强调，“生物与环境关系的知识，对学生形成热爱大自然、爱护生物的情感，理解人与自然和谐发展的意义以及提高环境保护意识十分重要”。所以，教师“应指导学生通过对一片草地、一个池塘、一块农田等的研究，学习调查和观察的方法，加深对生物与环境关系的认识”。可见，开展“生物与环境”主题实践教学十分有必要。

《课程标准》要求通过本章的学习，学生能够构建生态系统等重要概念，具有初步开展探究实验的能力。由于现在很多中学生远离农业和大自然，缺乏对生物与环境关系的直观感受，不易理解生物与环境间的关系，所以构建生态系统的概念是本章的教学难点。基于以上对教材和学情的分析，为突破教学难点，教师结合课标的要求整合教材内容，沿着“探究菜园、发现问题→解决问题、构建概念→拓展视野、形成素养”的主线展开教学，以“生物与环境的关系”为主题，围绕“菜园是生态系统吗？”“菜园内生物与环境是什么关系？”等关键问题，通过理论与实践相结合的方式开展教学，引导学生在实践活动中解决真实问题，让学生成为知识发现的“参与者”，提升学生的生物学学科核心素养。

2 教学目标

①通过“探究蔬菜区生物与环境的关系”的活动，能够举例说明生物能够适应和影响环境。

②通过分析“蔬菜区的菜被虫吃的原因”，构建生态系统的概念，并描述该生态系统中的食物链和食物网，说明态系统的自动调节能力是有限的。

③通过分析蔬菜区内蜜蜂、鸟等生物的活动范围，认同“不同生态系统相互关联，生物圈是一个统一的整体”，形成爱护生物圈的观念，养成环保意识。

3 教学过程

3.1 依托现场教学，构建概念发现问题

在课外实践活动前，教师发布小组任务清单，学习小组自愿认领学习任务，为相关活动做好准备。相对课堂理论教学而言，现场教学可以让学生更直观地感受生物的真实状态，教师可引导学生对生物进行现场认知、讨论和探究。学生小组任选一种蔬菜探究影响生物生存的生态因素，并完成观察记录表一（表1）。

表1 菜园探究活动记录表一

学生通过一系列的探究活动，得出结论：水、温度、空气、光是生物生存的环境条件，生物的生存依赖一定的环境。学生在探究过程中发现，基地的菜青虫和蚜虫都是绿色的。学生经分析可知：绿色更容易隐藏在菜地中，不容易被天敌捕食，菜青虫将绿色作为保护色，是生物适应环境的表现。此外，学生在探究过程中还发现，基地的蚯蚓在土壤中活动，可以使土壤疏松，说明了“生物影响环境”。通过这些环节，学生构建了重要概念：生物与环境相互依赖、互相影响。

接着，教师提出探究问题：菜地是生态系统吗？并引导学生完成观察记录表二（表2）。学生在真实的情境中，观察与思考生物之间的关系，生物与环境之间的关系，初步构建生态系统的概念，理解生态系统的组成。

表2 菜园探究活动记录二

“智慧农业实践教学基地”是生活化的课堂，更是一个随时随处可以产生问题、展开研究和发生创生的课堂。学生观察基地时，会提出许多有趣的问题：菜地的蜜蜂来自哪儿？花生结的种子埋在土壤里吗？玉米的花是两性花吗？基地种植的土豆为什么没有萌发？影响土豆萌发的主要条件是什么？在蔬菜区域内罩上网兜为了防止鸟吃果实，结果蔬菜被虫子吃的现象反而变多了，为什么？……其中一些问题与本主题教学关系密切，值得进一步探讨。

设计意图：相对课堂教学而言，现场教学使学习具有真实性、开放性、创生性等特征，这些特征是学生构建重要概念所需要的。在大自然中开展的探究学习增强了学生的好奇心、探究欲、成就感，能促使学生能全身心投入学习，在构建重要概念的过程中，提高探究能力和科学思维能力，形成进化与适应观。

3.2 聚焦课堂教学，解决问题深化概念

3.2.1 总结探究成果，解决问题突破难点

教师在生物实验室开展课堂教学，学生小组汇报探究活动完成的情况。教师引导学生学以致用，解决小组提出的问题。例如，教师首先引导学生明确问题为：基地种植的土豆为什么没有萌发？在教师带领下，学生分析产生该现象的原因：土豆萌发的适宜温度是15～20℃，深圳近几天温度为7～15℃，低温导致土豆无法萌发。学生进而得出结论：温度是影响植物生长的重要非生物因素。再如，学生明确发现的问题为：在蔬菜区域内罩上网兜后发现蔬菜被虫子吃的现象反而变多了，这是为什么？在教师引导下，学生分析原因：菜地的三种生物由于捕食关系构成了“白菜→菜青虫→食虫鸟”的食物链，用网兜罩住蔬菜区造成食虫鸟无法捕食菜青虫，导致菜青虫种群数量增长。

在解决上述问题的过程中，学生又产生了新问题：菜青虫有丰富的食物，且缺少食虫鸟的捕食。为什么菜青虫没有泛滥成灾？教师引导学生分析：菜青虫的天敌只有食虫鸟吗？学生意识到：菜青虫有很多天敌，如食虫鸟、黄蜂、蜘蛛等。天敌的捕食抑制菜青虫种群数量的增长。一个生态系统中往往有多条食物链，它们彼此交错链接构成食物网。因此，生态系统具有一定的自动调节能力。最后，学生总结生态系统的组成、食物链和食物网等知识点，梳理生态系统相关概念之间的关系，构建生态系统的概念图。

设计意图：现场实践教学可以让学生沉浸式地学习，学生能够提出很多值得探究的问题。通过解决这些问题，学生深化了对“生态系统”概念内涵的理解。同时，教师通过引导学生构建概念图，提升学生自学能力和归纳能力。

3.2.2 拓展实验探究，加深概念理解

《课程标准》指出需要为探究性学习创设情境，注意探究性学习活动的课内外结合。因此，对于探究实验“非生物因素对某种动物的影响”，教师鼓励学生在基地寻找合适的实验材料，并引导学生经历“发现现象—提出问题—作出假设”的过程。例如，教师引导学生发现“龟纹瓢虫藏在生菜心里”的现象，提出“光会影响龟纹瓢虫的分布吗”，并作出“光影响龟纹瓢虫的分布”的假设。再如，教师引导学生发现“在基地的砖头下发现鼠妇”的现象，提出“光会影响鼠妇的分布吗”，并作出“光会影响鼠妇的分布”的假设。

各学生小组将找到的实验材料带到实验室开展探究实验，教师指导学生如何通过控制变量，设置对照实验，观察记录实验结果，分析实验结果，得出实验结论：非生物因素影响生物的生活和分布。各小组在全班表达和交流探究过程和结果，加深对重要概念“生物与环境相互依赖、互相影响”的理解。

设计意图：基于实践基地尝试现场探究教学可以让学生经历科学探究的完整过程，像科学家一样思考和研究问题，发展了学生的科学思维，使学生形成一定的科学探究能力和科学态度与价值观，同时帮助学生深化对概念的理解。

3.3 拓展生物视野，树立环境保护意识

3.3.1 利用生物实践成果，全面认识生物圈

教师提问：生物圈是最大的生态系统，生物圈内有各种生态系统，各种生态系统之间是什么关系？接着，教师展现生物实践基地建设前的图片以创设情境：学校天台以前是一片水泥地，现在是生机盎然的实践基地。教师引导学生对比两张照片并思考：菜园内的蜜蜂和鸟从哪里来？它们离开菜园后可能去哪里？据此引导学生思考并理解：不同生态系统相互关联，生物圈是一个统一的整体。

设计意图：教师联系学生的实践经验，引导学生分析菜园内蜜蜂、鸟等生物的活动范围，帮助学生理解不同生态系统间的相互关联，理解生物圈是一个统一的整体。这样可以使理论学习不再枯燥，提高学习效率。

3.3.2 拓展学生生物学视野，形成保护生物圈意识

教师播放亚马逊热带雨林纪录片视频：亚马逊热带雨林是全球最大及物种最多的热带雨林，雨林产生的氧气占全球氧气总量的1/10。2019年8月亚马逊森林发生大火，大火带来的浓烟不仅覆盖了巴西近一半的国土，还扩散到了邻近的秘鲁、玻利维亚以及巴拉圭诸国，对雨林内的动植物、土著居民都有非常大的影响。大火将会对南美气候造成直接影响，如降雨减少、气候更加干燥等。长期来看，大火造成的碳排放或将导致全球变暖更严重。据此，教师引导学生小组讨论亚马逊大火给人类的警示。接着，为开拓学生视野，教师播放人类建设生物圈II号的视频，请学生思考讨论：生物圈II号失败的事实说明了什么？据此帮助学生理解：迄今为止，人类无法模拟出另一个可供人类生存的生态环境。自然生态系统是人类生存的基本环境，地球是人类和其他生物共同的家园，保护生物圈是人类共同的责任。

设计意图：通过对亚马逊森林大火和生物圈II号故事的思考讨论，学生明白生物圈是人类唯一的家园，生物圈无法被替代，在此基础上认同保护生物圈，人人有责的理念。

4 教学反思

生物学学科核心素养是学生在生物学课程学习过程中逐渐发展起来的，在解决真实情境中的实际问题时所表现出来的价值观、必备品格与关键能力。

目前有些教师的教学内容缺乏与学生兴趣、爱好、生活、成长的关联；教学方式缺少对学生好奇心、探究欲、成就感的关注。教学内容不管多与少，如果学生不感兴趣，就会变成一种负担。“双减”的治本之道，在于改变教学内容与方法，增加学生的学习内驱力，变学业负担为学习享受。教师应以“双减”精神为指导，积极创建“现场实践活动”，通过理论与实践相结合的方式灵活施教，将教学内容与学生兴趣和生活相联系，让学生从“机械型”学习走向“有意义的”学习，达到学科育人的目的。