围绕生物学核心概念的教学设计

现代学习科学研究成果表明，有效的教学设计是基于学生个体经验的、是高度重视核心概念的、是关注学生元认知的。如何将现代学习科学的研究成果运用于高中生物教学中，把学生的学习从记忆、练习、再现扭转到对知识的深刻理解、灵活运用、探究发现、注重能力的路径之上，是目前生物教学研究的热点和难点。围绕核心概念组织教学是实现有效教学的主要策略，是教学设计的重要原则。本文以人教版高中生物学必修3中“群落的结构”一节为例，全面细致地展示了围绕核心概念组织教学的实践探索。

一、核心概念的确定和解读

核心概念能够体现学科的本质，代表了一种重大的观念，具有超越课堂的持久价值。现代学习科学研究表明，围绕核心概念组织教学，可以使学生的学习更加深入、更加贯通、更有关联性，可以让学生像专家一样去看待和思考学科知识，在头脑中形成塔型知识结构，更加便于提取和迁移，有利于实现理解科学的课程目标。准确定位本节课的核心概念成为影响有效教学的重要环节。

基于核心概念的主要特征，从科学主题、学科观念和教学内容结构三个方面综合分析，把本节的核心概念定为“群落是一个生命系统”。从科学主题出发，“系统”是当代科学的重要观点，从系统角度开展本节教学，有利于学生获得系统思维的经验，领悟系统分析的方法，实现课程更高层次的目标；从学科的重要观念出发，“生命系统”是生物学科的重要观点，具有超越特定内容的迁移价值，能够成为分析不同层次的生命系统的通用模式；从教学内容结构出发，群落生命系统可以有效地把本节相关知识组织起来，从生命系统这个新的视角深入学科的本质。

二、设计思路

本教学设计遵循以下几个原则：一是重视用好教材；二是关注学生已有知识和认识特点；三是围绕“系统”这一科学主题组织群落相关的知识（“系统”和“生命系统”是影响学生终生、可迁移的重要观念，是需要学生持久理解的概念）；四是补充相关资料与生物学事实促进对群落概念与结构的深刻理解。（见图1）

三、教学过程

1.创设模拟情境，初步认识群落的特征

教师呈现某池塘中生活的部分生物图。引导学生思考并讨论两个问题：（1）从系统的角度出发如何分析这个池塘生物群落？（2）假如池塘中大鱼大量减少，对池塘中其他生物数量将会有什么影响？本环节的设计目的是让学生从系统的高度认识生物群落及其主要特征。

2.分析资料，了解群落的物种组成

一个群落包括很多种动物、植物和微生物，不同类型的群落必然由不同的物种组成，因此物种组成是决定群落性质的最重要因素，是形成群落的基础，成为鉴别不同群落的最基本特征，所以认识和研究一个群落，一般是从分析该群落的物种组成开始。

教师呈现研究人员对“武夷山生态保护区甜槠林”和“九连山自然保护区常绿阔叶林”两个森林群落进行研究的部分成果，请学生从物种组成上说出二者的主要差别。

在比较和讨论的基础上，让学生认识到不同群落在物种组成上是有差异的：表现在群落中物种数目和每种生物的数量不同、数量占优势的生物种类不同等等。

3.分析实例，解释现象，认识种群间的相互关系

一个群落中的物种不论多少，都不是随机地聚集在一起的，而是通过复杂的种间关系，形成一个有机的整体。种间关系是群落结构的重要特征。群落中的生物间的关系有哪些，让学生通过分析教材所提供的“资料分析——反映种间关系的实例”进行总结。

针对资料1“高斯的草履虫实验”思考和解释的问题有：（1）在“资料1”中，“这两种草履虫都没有分泌杀死对方的物质”，给出这个条件的意义是什么？（2）两种草履虫单独培养和混合培养时种群个体数量发生动态变化的原因是什么？（3）相互竞争的两个物种是否可以稳定共存？请举例说明。（4）请试着给“种间竞争”下定义。

针对资料2“加拿大北方森林中的猞猁和雪兔种群数量的变化曲线”思考和解释的问题有：（1）分析猞猁和雪兔种群数量的变化曲线，说明了什么？数量波动的特点是什么？（2）猞猁的存在对整个群落的稳定可能起什么作用？（3）在长期进化过程中，“精明的”捕食者大多不捕食正当繁殖年龄的被食者个体，更多地是捕食那些老弱病残个体，请谈一谈你的认识，对人类利用资源有何启示？

利用教材中“种间关系”图和学生共同分析寄生和互利共生的概念。最后让学生填写表1，总结种群间相互关系的基本类型。

4.拓展学习资源，深化对群落结构特征的理解

群落中复杂的种间关系充分说明群落系统中各种群不是孤立地存在着，每个种群在群落中都处于一定的位置上，起着特定的作用。在群落中，各个生物种群间的相互作用及其在群落系统中所占据的空间位置，形成了群落系统内部的空间结构，群落结构决定着群落的功能，是研究群落的重要视角。

图2呈现的是2010年武夷山生态保护区甜槠群落结构剖面图，请分析群落垂直方面上的结构有什么特征？

学生通过识图与分析图中信息可以得出，甜槠群落植物有明显的分化层次。学生通过分析表2中的信息可以得出：群落中的动物也存在分层现象。请学生解释影响群落中的动物分层的因素。

总之，群落中不同生物分别配置在群落的不同高度上，表现为垂直空间分层现象，这是群落的垂直空间结构特征。

思考讨论：引起植物分层分布的主要原因？群落垂直分层结构特点的生态学意义？

群落的水平结构特征是学生学习的难点，教学中可以结合种群分布的特点、特征突出的典型群落设计问题来突破难点。

思考与讨论：在内蒙古草原群落中，常见一种草原旱生灌木——锦鸡儿，它耐干旱，能抗风沙，再生力强，对土壤要求不严，多生于草原地带的沙质地、半固定沙丘、固定沙丘、以及山坡等处，往往在群落中形成1—5米左右的锦鸡儿丛，呈园形或半园形的丘阜，与羊草、隐子草及大针茅等草本植物构成了锦鸡儿灌丛化草原的独特景色。这些锦鸡儿小群落内部由于聚集细土、枯枝落叶和雪，具有良好的水分和养分条件，形成一个局部优越的小环境。小群落内部的植物较周围环境中返青早，生长发育好。