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情境驱动下种群数量特征教学设计与创新

甘露

摘要 种群的数量变化是继种群特征后进一步探究种群的动态变化的重要内容，涉及实验、现象以及模型建构等。针对教学过程中涉及内容较多的情况，创新教学方式，利用情境“澳大利亚野兔的入侵”贯穿整个课堂教学，搭建依托情境构建的教学支架，拓展和延伸情境作用，以提高学习效率。
关键词 种群数量变化 情境创设 学习兴趣 知识构建
中图分类号 G633.91
文献标志码 B
文件编号：1003-7586（2020）08-0077-03
1引言
“种群的数量变化”一节是人教版生物《必修3·稳态与环境》第四章第二节，是基于前三章动植物的稳态而延伸出来的有关生物种群与群落稳态的内容，主要包括种群数量的增长、波动与下降以及数学模型的建构。本节内容重点要求学生准确掌握种群数量变化的“J”型曲线与“S”型曲线，理解这两种增长的区别与联系并学会利用“S”型曲线分析生产实践中的具体措施，侧重于种群数量变化中增长这一变化的理解与应用。因而，在传统教学过程中，教师常采用细菌的增殖引入，引导学生构建“J”型曲线并利用高斯的实验呈现总结归纳出“S”型曲线的特征，结合习题巩固学生知识，增强同化与顺应，最后简要介绍一下数量变化会出现的波动与下降。传统的教学方法可以有效地帮助学生理解“增长”的特点，但不利于学生从整体把握种群数量变化的动态过程，从而深入理解稳态的内涵。
情境创设因其具有与生活联系紧密、趣味性强等特点，被广泛应用于课堂教学中。教师在教学中常利用生活实例、生物科学实验与生物学现象创设情境，可以激发学生的求知欲与好奇心。为更好地将种群数量变化的所有特征构建成知识网络，课程教学设计着眼于发挥情境在教学中的优势作用，利用一个情境贯穿整个课堂教学，以情境驱动探究任务，以情境构建知识学习的脚手架以提高教学效果。
2教学设计概述
2.1创设情境，引入课堂教学
结合苏州饮食习惯与季节热点，教师用图片与文字描述的呈现方式将“餐桌上美味的大闸蟹”与“官方通缉令上活要见蟹死要见尸的大闸蟹”做对比，引出物种入侵的现象。再利用过渡语、图片与文字描述过渡至“澳大利亚野兔入侵”实例，提出问题：为什么兔子在澳大利亚数量可以增长的如此之快？这样可以进一步促进学生对理想条件的认知与思考。
2.2情境下的任务驱动，推进知识同化
结合教学目标“说明构建种群增长模型的方法”“掌握种群数量变化趋势”，设置以种群数量变化的三种状态增长、波动以及下降为主线，以情境“澳大利亚野兔入侵”为背景的探究任务，以促进具体情境下学生知识的同化与顺应，如图1所示。
2.2.1探究一：种群在理想条件下数量的变化
在探究一中，教师以“为什么在理想条件下野兔的数量会增加的如此之快？”承接上述情境，推动学生探索理想条件下种群数量增长的特点。展示“细菌每20min增殖一代”的科学事实，结合表格和坐标引导学生预测细菌种群的数量变化并用数学模型（公式与曲线图）表示，在其中嵌入数学模型建构的思想。接着，教师展示人口增长曲线图，提出问题：这种数量的增长趋势具有普遍性吗？并引导学生归纳出“J”型增长的一般公式与增长特点。
2.2.2探究二：种群在受到环境阻力下数量变化
教师展现情境“兔子对澳大利亚草原的影响”，结合情境中草原的草总量与兔子数量增长之间的矛盾，提出问题：兔子数量与澳大利亚草原状态有什么关系？草原的荒芜对兔子有什么影响？澳大利亚野兔的数量会一直持续按照“J”型曲线增长吗？那其数量又会如何变化呢？接着，引导学生关注环境阻力对种群数量可能带来的影响;展示高斯实验现象与数据，引导学生构建“S”型增长模型，促进学生比较、分析“S”型曲线与“J”型曲线在形状上的差异，并对“S”型曲线特征进行归纳总结。
因“S”型曲线当中涉及到学生对环境容纳量以及最快增长速率K/2点的理解，故设计“生活科学家——解释生活中的言论与现象”活动，提出问题，引导学生在具体的情境中利用所学知识解决问题：有人说复联仇者联盟中灭霸一个响指消灭一半人是白费力气，你怎么看？濒危大熊猫应建立自然保护区，你怎么看？应当采取什么措施去控制家鼠等有害动物数量？
2.2.3探究三：“J”型曲线与“S”型曲线的区别与联系
“J”型曲线与“S”型曲线都为种群数量的增长曲线，两者之间既存在联系也有区别。教师以表格为呈现形式，以“前提条件、种群增长速率、有无K值、曲线”为比较维度，推进学生的总结归纳，进一步帮助学生同化顺应种群数量增长的特点。
2.2.4探究四：种群数量的波动与下降
教师展现情境“澳大利亚人与野兔的百年大战”，结合情境中人为活动，引导学生分析野兔种群数量的波动与下降。引导学生分析东亚飞蝗种群数量的波动图，促进学生得出结论：大多数种群的数量总在波动之中。教师进一步引入“发菜”的实例，引导学生分析、得出结论：在不利条件下，有些种群数量还会急剧下降，甚至消亡。其中，人类活动是一个十分重要的影响因素。这样可以完善学生对种群数量变化知识体系的构建。
2.3延伸情境，加强知识的整体构建
教师结合种群数量动态变化的过程，选用一个种群数量随时间变化出现动态的增长、波动与下降的综合练习题，强化学生对于种群数量变化的总体认知。
3教学反思
3.1以点带面，构建种群数量变化的整体性认知
种群的数量变化一节主要从数量的动态变化角度入手，研究了种群数量变化可能出现的增长、波动以及下降的三种变化趋势。因本节课的教学重难点为种群数量变化增长模型的模型构建、理解与应用，所以往往在教学过程中侧重于结合某一个个例讲解种群数量变化增长的趋势，如利用高斯的草履虫实验讲解种群数量的“S”型增长等。这种有侧重的讲解方法确实可以帮助学生较好地理解与掌握种群数量增长的特征，但易忽视种群数量变化是一个连续变化的动态过程这一客观事实，造成学生对种群数量变化的理解仅限于草履虫种群数量呈“S”型增长、环颈雉种群数量程“J”型增长的“点”。本课堂教学设计中，以一例“澳大利亚野兔生物入侵”贯穿始终，将种群数量的变化串成“兔子数量在理想条件下的增长”“草原资源限制下兔子的增长”“人为因素干扰下兔子数量的波动与下降”3个澳大利亚野兔入侵种群数量变化的三大阶段，以宏观连续的角度引导学生发现与感知种群数量的动态变化过程，如图2所示。同时，情境之间本身所具有的连续性与联系性为学生知识网络的构建搭建了基于情境的脚手架，由点及面，完善对种群数量变化动态的理解。
3.2以境引兴，唤起任务驱动下的学习兴趣
学习兴趣是学生在课堂教学的过程中注意力以及思维活跃长效维持的一大重要因素，有利于学生积极主动的参与课堂活动，提高学生的自主学习意识与探索欲望。情境因其多以图片、视频配以简短有趣的小故事的方式呈现，展现形式多样、生动活泼，刺激学生多个感官的参与从而易激发学生的好奇心，提高学生的学习兴趣。例如，在讲解种群数量的波动与下降时，教师结合图片以及语言描述，引出百年大战的具体过程：“澳大利亚人给胡萝卜下毒，结果失败了”“澳大利亚人引入狐狸，结果狐狸不喜欢吃这种兔子，失败了”“高额奖金悬赏，但是狡兔三窟繁殖速度又快，还是失败了”“他们甚至出动了生化武器，引入病毒，但是兔子很快产生了抗体，还是失败了”。措施的新奇性与结果形成的反差充分地调动乐学生的好奇心，学生很快便可以接受种群数量的波动与下降。同时，情境的选择多与生活密切相关，让学生具有沉浸感与互动感，将情境与探究任务的结合更易激发学生思维的活跃性。例如，在讲解“S”型增长时，选用生活中的实例——“复仇者联盟中灭霸一个响指消灭了一半的生命”“大熊猫的保护需要建立更多的自然保护区”，促进学生讨论分析。知识点情境化与生活化，新颖且贴合生活实际的情境激发了学生的探索欲，促进学思结合，达到学以致用的目的。
3.3本节课的不足
将课堂教学置于一个完整的情境中展开，以“澳大利亚野兔生物入侵”一例贯穿始终，可以擴展与延伸情境对于课堂教学的促进作用。同时，在课堂教学中融入其他微型情境，强化学生在课堂教学过程中的好奇心、求知欲，最终可达到培养学生学习兴趣提高学生的学习效率的目的。然而，课堂教学在实施的过程中一例以贯之执行得不够彻底，若教师以澳大利亚野兔增长、波动与下降的随年份变化的具体数据展开，可以更好地起到知识构建的脚手架作用。同时，在课堂教学中所渗透的练习较少，缺少及时的反馈与评价。笔者将继续探究大情境下的课堂教学，力求改进与完善教学方式，最终达到提高教学效果与学习效率的目的。

-全文完-