生态系统组成成分之间的关系_生态系统的组成成分及其相互关系

　　在信息技术与学科课程整合中，一个瓶颈性的难题是：技术整合深入不了学科课堂，一旦深入便终沦为演示工具的宿命。怎样在学科整合实践中巧用工具、活用工具、用好工具？这一期的《曲岸说案》，我为大家推出了上海市普陀区晋元高级中学陈萍老师的生物整合案例：《生态系统的组成成分及其相互关系》，希望能对广大一线学科教师有所帮助和启示。
　　联系方式：胡小勇（曲岸），huxiaoy@hotmail.com；QQ：472275060
　　
　　教学设计概述
　　
　　思路概述
　　《普通高中生物课程标准》提出“注重使学生在现实生活的背景中学习生物学”，倡导学生在解决实际问题的过程中深入理解生物学的核心概念，并能运用生物学的原理和方法参与公众事务的讨论或作出相关的个人决策。《生态系统的组成成分及其相互关系》，就是通过有效使用信息技术来实现上述课程理念的教学设计和实践。
　　本教学内容是上海市高中生命科学高二年级第二学期《生态系统》（教材《生命科学》，上海科学技术出版社）中的第一单元。由于本校高二学生已经接受过信息技术课程教学，能够熟练地操作电脑并掌握了概念图软件Mindmanager的使用方法，同时还具备一定的分析问题、解决问题能力，因此将教学设计思路定位为“基于信息技术的分组自主学习”。依据课程标准针对核心问题“生态系统的成分及它们之间的关系”，把学习设置在有意义的问题情境中（设计一个微型生态系统，让其维持一定时间的运转）。通过让学生合作解决真实问题，来学习隐含于问题背后的生物科学知识，形成解决问题和自主学习的能力。教学设计还特别强调关注学生对设计实验、分析实验现象和改进实验过程的体验，从而理解“非生物的物质和能量、生产者、消费者、分解者、生态系统”等教学重点和难点。
　　
　　学习目标
　　知识和技能：掌握生态系统的概念与成分，及各成分在生态系统中的重要作用；认识影响生态系统稳定性的因素；培养学生的观察能力；培养学生设计实验、科学分析实验和预测结果的能力。
　　过程和方法：引导和组织学生使用Mindmanager工具软件开展自主学习和协作探究。
　　情感、态度和价值观：学生首先通过自己动手制作生态瓶并分析维持其平衡的必要条件，认识到对于一个生态系统来说，非生物成分和生物成分是缺一不可的。其次，通过了解美国生物圈II号失败的教训，认识到地球是我们唯一的家园，每个人都有责任保护地球，人类的一切活动都要遵循生态平衡的客观规律。
　　
　　教学过程设计
　　
　　教学内容包括“认识生态系统的成分和功能”、“分析地球之外是否有适合于人类居住的生态系统”两部分，共设计了三个探究活动。我们采用概念图软件Mindmanager，将学习活动建构绘制成一个可扩展的动态结构支架，如图1所示。在学习过程中通过按步骤展开概念图，可以获取学习资源，生成知识，解决问题。在每个活动中，都设计了有意义的问题情境，逐层递进，从而有效地落实教学目标。
　　
　　
　　图1 基于Mindmanager的教学活动框图
　　活动1：通过观察微型生态球和Flash课件，初步认识生态系统有哪些成分和它们之间的关系。达成知识目标“掌握生态系统的成分及各成分的重要作用”、达成能力目标“细心观察，发现问题”。
　　活动2：通过模仿设计生态瓶并思考如何让它维持的时间更长久，进一步深入认识生态系统的成分和它们之间的关系，初步认识到这是维持生态系统稳定性的基础。达成知识目标“认识影响生态系统稳定性的因素”，达成能力目标“设计实验、分析实验现象和改进实验”。
　　活动3：通过分析生物圈II号失败的原因，引导学生认识到“遵循生态规律，保护地球，保护环境，保护野生动植物资源，就是保护人类自己”，逐步树立人与自然和谐共处的理念。达成情感目标“地球是人类唯一的家园，人类的一切活动都要遵循生态平衡的客观规律”等。
　　在教学过程中，应用到的教学资源和材料主要包括：供学生自主学习参考的学案；Mindmanager学习概念图、Flash课件、PPT课件、数字图片，以及中国科普网络资源等。
　　
　　学生活动：观察研讨
　　教师播放Flash课件，让学生观察风靡欧洲的生态球，如图2所示，激发学生思维：“为什么完全密闭的玻璃球中的小虾能自由自在地生活？”
　　
　　
　　图2 生态球
　　学生观察生态球由哪些材料做成，然后归类。
　　有了这些材料，生态球是如何运转的？（观看两个Flash动画，得出结论）
　　通过活动，学生概括出生态系统的成分及各成分的作用，明确生态球能够运转的原因。
　　
　　学生活动：模仿实验
　　学生模仿生态球，自主尝试动手做一个微型生态系统，同时思考：“如何让它维持的时间更长久？”
　　学生交流分享，通过比较不同的实验设计方案，推选出最佳组合方案。
　　师生共同总结，概括出生态系统的概念。
　　
　　学生活动：展示交流
　　学生代表作PPT展示：了解为了试验人类离开地球能否生存，美国建造了完全封闭的“生物圈II号”实验基地，如图3所示。它是一个更大型的模拟生态系统，从成分上看，什么都不缺，但是最终这个计划失败了。
　　
　　
　　图3 生物圈II号
　　应用所学的生物原理思考和交流：你从“生物圈II号”的失败中得到了什么启示？ 总结经验教训：人类在茫茫宇宙中只有地球这一处家园，地球不是实验室，我们输不起，只有善待和保护她才是我们真正的出路。
　　
　　课堂实施效果
　　
　　从教学设计初稿到最终方案确定，直至课堂实施，我们邀请专家们进行了指导与跟踪。其中，胡小勇博士进行了全程跟踪，提出了一系列宝贵的教学活动设计修订建议和技术整合的实践策略。在最终的课堂教学实施时，学生们通过学习能够认识到生态系统的成分及它们之间的关系；能够深刻认识到生态系统的成分及它们之间的关系是生态系统的稳定性的基础；并能够意识到遵循生态规律，保护地球，保护环境，保护野生动植物资源，就是保护人类自己。学生们逐步树立起人与自然要和谐共处的理念。
　　整个课堂教学实施顺利，学生学习气氛热烈、学习效果明显。教学效果得到了观摩课堂实施的生物学科教研员和信息技术教研员以及相关专家的一致好评。