教学中“建模思维”和“生态保护理念”的渗透
——以“生态系统的结构”为例

吕召志

（大庆第一中学 黑龙江大庆 163000）

1 教学内容分析

“生态系统的结构”是人教版生物学教科书《选择性必修2·生物与环境》第三章“生态系统及其稳定性”中第一节的内容。该单元涉及的重要概念是“生物群落与非生物的环境因素相互作用形成多样化的生态系统，完成物质循环、能量流动和信息传递”，而该节的主要内容是关于生态系统的类型、非生物因素与生物成分之间的关系及相互作用，生态系统成分的作用，生产者和消费者形成的营养结构。可见，该节内容是学生理解生态系统功能的开端和基础。

2 教学思路

以家乡大庆为线索，学生展示周边生态系统图片，概括和辨析生态系统种类；以小组为单位，学生利用中国知网、万方数据库等学术文献库查阅龙凤湿地的生物种类，充分了解生态系统成分及作用，再利用龙凤湿地生物成分素材构建生态系统结构模型和食物网模型；最后，教师通过展示湿地濒危物种及污染图片、人与湿地动物和谐相处的图片，呼吁学生爱护环境，增强社会责任意识。

3 教学准备

本节课教学前，教师编制和印发导学案，布置学生课前收集整理图文、整理PPT和小组汇报的任务：①收集并展示大庆市及周边拍摄的自然风景图片，为辨析生态系统种类提供素材；②以小组为单位，提前一周收集龙凤湿地各种生物资料（图片和文字），并撰写报告，为构建生态系统结构提供素材。教师搜集龙凤湿地保护物种及污染图片；准备“生产者”“消费者”“分解者”“非生物物质（CO2）和能量”彩色纸板及磁力扣。

4 教学过程

4.1 创设情境，引入教学

教师播放“大庆湿龙凤地宣传”视频，学生感受大庆湿地的风景魅力，关心家乡龙凤湿地的生态资源，培养家国情怀，激发学习兴趣。接着教师进一步引入生态系统的定义。

4.2 深化概念，激活学生的批判性思维

教师展示学生课前搜集的大庆及周边生态系统图片，学生根据图片归纳整理生态系统的类型。教师重点关注有争议的图片并提问：①大庆市龙凤湿地自然保护区（除香港之外我国仅有的位于市区内的湿地类型自然保护区）属于人工生态系统还是自然生态系统？②大庆油田公园中的动物园是生态系统吗？教师利用图片，结合真实情境，提高学生解决实际问题的能力。学生通过讨论、辨析，一致认同“大庆龙凤湿地属于自然生态系统和人工生态系统的复合系统，动物园不是生态系统”。这一教学环节既涵养了学生的家国情怀，又培养了学生分析与概括、批判性科学思维。

4.3 小组汇报，概括归纳

各小组提前一周查阅龙凤湿地生物资源资料，并汇报查阅结果。学生归纳生态系统的4种成分及作用。同时，教师将带有磁力扣的成分贴在黑板上，为模型构建提供教具。此教学环节能够帮助学生认识家乡生态资源，培养学生小组合作、分析与综合、生物术语表达能力。

4.4 引导学生分析特例

教师提出问题：

①蓝细菌、硝化细菌、蚯蚓、蜣螂、结核杆菌属于生态系统什么成分？

②湿地里的螺吃水底泥土中的微生物，又能以动植物的腐烂碎屑为食，螺属于生态系统什么成分？

学生思考后，得出结论：分解者≠细菌、真菌；消费者≠动物；生产者≠植物；螺既是消费者又是分解者。通过特例分析，学生能够发展批判性思维，深化概念理解，避免思维定式。

4.5 引导学生利用教具构建“生态系统的结构”模型

教师已将带有磁力扣图片的教具展示于黑板，此时可要求学生在智慧黑板上用箭头连线，并口述不同成分的之间的关系。学生展示时，很容易忽视生产者与分解者之间的箭头，非生物物质和能量与分解者的箭头。此时，教师不要立即给出正确答案，应让小组之间互相评价和补充，培养学生小组合作能力，以及归纳与概括、分析与综合、模型与构建的思维能力。最后，师生共同修正并构建生态系统的结构模型（图1）。

图1 生态系统的结构模型

4.6 再现错例，促进学生从食物链构建食物网

课前，教师布置学生作业请根据“大鱼吃小鱼，小鱼吃虾米，虾米吃塘泥”写出食物链”。并在课上展示学生的典型作答（图2）。据此，教师引导学生讨论，最终总结食物链的正确写法，同时根据图2中的答案②引出食物网概念。该环节能够培养学生文本阅读、概括总结、信息处理和知识迁移能力。

图2 学生书写食物链

4.7 模型构建，层层递问

教师设置任务：根据龙凤湿地的生物，构建部分食物网（图3）。学生小组讨论，共同完成食物网的构建（图4）。据此，教师层层设问：①食物网中共有多少条食物链？②鱼是第几营养级？③第三营养级的动物有哪些？④各种生物所处的营养级是一成不变的吗？⑤若植物富集重金属，上述生物体内重金属含量最高的是哪种？⑥若植物大量减少，其他生物如何变化？⑦若鱼类减少，雁鸭如何变化？教师利用食物网的构建，培养学生归纳与总结、分析与综合、模型与构建能力。学生通过构建龙凤湿地复杂的营养结构，进一步建立结构与功能观、稳态与平衡观；通过对富集现象的讨论，关注生态安全问题。

图3 龙凤湿地的生物示例

4.7 涵养人文情怀，升华主题

教师展示湿地濒危物种及污染视频、人与湿地动物和谐相处的图片，提出问题：如何保护大庆城市湿地生态系统？学生小组讨论，交流见解。教师据此培养学生发散思维，升华主题“大庆是我家，绿色靠大家”，培养学生尊重自然和承担社会责任。

5 教学反思

本节教学引导学生从生态学角度认识大庆龙凤湿地和油田动物园，以小组为单位调查大庆龙凤湿地生物种类撰写调查报告，并以报告为素材开展“生态系统的结构”模型和“食物网”模型的活动，将教材内容与实际情景有机融合，培养了学生归纳概括、模型构建、分析综合、表达交流的能力。课上，教师通过龙凤湿地宣传视频、濒临物种图片和污染视频等资料，进一步落实了家国情怀和尊重自然的社会责任。整节课较好地落实了生命观念、科学思维、科学探究和社会责任生物学学科核心素养。不足之处在于，由于季节和安全性原因，教师未能组织学生进行湿地调查，在以后的教学中可以根据实际情况组织学生进行实地调查研究。