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摘要 以培养学生的核心素养为基点，以问题驱动为主线，将“种群数量的变化”一节的核心知识串联起来，以此发展学生的核心素养。
关键词 生物学核心素养 种群数量的变化 课堂教学
中图分类号 G633.91
文献标志码 B
核心素养是一种跨学科素养，强调学科的综合性、发展性和有用性，是知识、能力和态度等的综合表现。在培养和发展学生“核心素养”的过程中，生物学科具有重要作用。在高中生物教学中，教师如何把生物学核心素养落实到课堂教学中，让学生建立生物学核心概念，感悟生物学思想与方法，最终形成基本的生命观和生物学基本观点，已经成为高中生物学教师必须思考的问题。在具体的教学过程中，教师可利用教材文本、实验探究、经典习题、社会热点等作为培养学生核心素养的载体，遵循高中生物的学科逻辑，有效培养学生的生物学核心素养。笔者以人教版必修三第四章第二节“种群数量的变化”为例，结合课堂教学活动，从生命观念、科学思维、科学探究、社会责任4个方面进行课堂教学，收到了较好的教学效果。
1 基于核心素养的教学实施
1.1 基于培养科学思维——模型与建模的教学活动
教学环节1：教师展示一则新闻：四川省达州17岁小伙小杰（化名）因新买的皮鞋脚被磨破皮，未曾料到这一生活中常见的小伤3天后却让他感染病菌引发肺、肝、脾、肾等多器官衰竭，病菌最终在他心脏里“筑巢”，使其陷入休克命悬一线。教师提出问题：（1）为何生活中小伤口感染的病菌能够在3天内在身体内大量繁殖？（2）在营养和生存空间没有限制的情况下，如果病菌每20 min就通过分裂繁殖一代，能否用合适的数学方程式来表示病菌的数量变化？（3）能否更直观地反映出病菌种群数量的增长趋势？（4）与数学方程式相比，曲线图模型有什么局限性？
学生对数学模型并不陌生，在学习其他内容时，对利用数学解决生物学中的问题已经有了一定的认识。本环节通过生活中的案例及数学方程式的建立，让学生在感性和理性的认识基础上，感受到生物现象和规律可用数学语言表达出来，逐步学会建构揭示生物学规律的数学模型。接着，教师给出数学模型的概念，重点讲解建立数学模型的步骤并适当加以展开丰富其内涵。
教学环节2：上述以病菌在理想状态下种群数量增长为例的教学环节中，实际上已经初步学习了种群数量的“J”型增长。教师提出问题：（1）自然界中，种群数量是否也存在类似于新闻事件中的增长模式？如果有，前提条件是什么？数学表达式是什么？（2）鳕鱼的年产卵量是500万粒。有人计算过，如果鳕鱼所产的受精卵全部能孵化长大成鱼，那么不出6年，整个大西洋就会被鳕鱼塞满。如今大西洋被鳕鱼塞满了吗？（3）“J”型增长能一直持续下去吗？如果自然资源是有限的，种群的数量如何增长？同时，教师展示澳大利亚兔子的故事、某岛屿环颈稚种群数量的增长曲线、高斯的草履虫实验，进而讲解种群的“J”型增长和“S”型增长。
教师利用环节2的几个问题将本节课的核心知识点串联起来，使学生再次体会到了用数学方法揭示生命活动规律、解释生命现象的精彩之处，促进学生掌握种群“J”型增长的模型假设、数学表达式及各参数的意义，对种群数量呈“S”型增长的条件及环境容纳量的概念也有了清晰的认识。
设计意图：数学模型是联系实际问题与数学的桥梁，也是发现问题、解决问题和探索新规律的有效途径之一。数学模型在生物学研究中表现出了强大的生命力，通过对生命现象进行量化，以数量关系描述生命现象，运用科学思维探讨说明生命现象和规律。教师联系学生生活，创设情境，激发学生学习兴趣，引导学生学会建构数学模型来解释、判断、预测生物学问题，进而培养学生透过现象解释本质的洞察能力，使学生体验由具体到抽象的思维转化过程。同时，生物学与数学的整合，也有利于培养学生简约、严密的思维品质。学生通过学习，很好锻炼了科学思维——模型与建模的能力。
1.2 基于形成生命观念——稳态与平衡观的教学活动
教学环节3：教师展示四川卧龙大熊猫自然保护区、西藏芒康滇金丝猴国家级自然保护区、城市鼠害的防治。教师提出问题：（1）为何要建立大熊猫、滇金丝猴自然保护区？（2）如何防治城市鼠害？（3）同一种群的K值是固定不变的吗？学生对上述问题进行探讨、交流并分析原因，进而深入理解K值的概念及K值随环境的改变而改变的特点。
教学环节4：教师出示2012年广东理综第27题的部分：某实验基地水库中放养了一批罗非鱼。其监测数据显示，a～e段这种罗非鱼的种群数量发生了明显波动，调查发现有人在该水库中放生了大型肉食性鱼（FNE）;-段时间后，罗非鱼种群数量达到了相对稳定状态（图1）。请回答问题：图中显示，罗非鱼种群在a～b段呈______型增长。据图推测，FNE最可能是在
对应的时间点进入水库;在捕食压力下，罗非鱼种群的环境容纳量接近
答案：J;c;K2。
设计意图：稳态是生命系统的基本特征，维持稳态是维护生命系统健康的基本条件。本环节通过建立自然保护区、防治城市鼠害的实例，加深学生对K值的理解，让学生从种群水平认识生命观念中的稳态与平衡观，进而理解生命的本质，树立生命观念。节选的高考题则在应用基本概念解决实际问题的过程中巩固了学生的稳态与平衡观，并且让学生认同应用所学知识能够解决生产生活中的生物学问题。
1.3 基于促进开展科学探究的教学活动
教学环节5：结合学生对数学模型、种群的“J”型增长及“S”型增长的学习，教师展示图2，并提出问题：某种群的数量在理想条件下呈现“J”型增长、在资源有限的条件下呈现“S”型增长，那么图中阴影的生物学意义是什么？
设计意图：科学探究是生物学科的主要理科属性，通过阴影的生物学意义这一问题的提出，激发学生的探究欲望，提高学生学习的积极性，凸显学生的主体性地位，促进学生自主能力的提升。本环节通过小组成员之间讨论与交流，并最终达成明确的观点来解释阴影部分的生物学意义，以加深学生对知识的理解及将所学知识进行整合，也有利于培养和促进学生的对实际问题的分析能力、知识的迁移能力、语言表达能力。
1.4 基于培养社会责任的教学活动
教学环节6：学习完种群数量的增长之后，教师展示东亚飞蝗的种群数量变化曲线、二战后鲸鱼的种群数量变化曲线。教师引导学生对具体事例进行讨论，了解种群的数量总是在波动中，在不利的条件下，种群数量还会急剧下降甚至是消亡，进而分析总结影响种群数量的主要因素。同时，结合课本的“与社会的联系”栏目，说明研究种群的变化规律以及影响种群数量变化的因素对于有害动物的防治、野生生物资源的保护和利用以及濒危动物种群的拯救和恢复，都有着重要的意义。
设计意图：生物科学的社会责任是基于生物学的认识，参与个人或社会事务的讨论，作出理性的解释和判断，尝试解决生产生活中的生物学问题的担当和能力。本环节的学习意在引导学生关注涉及生物学的社会议题。在参与讨论后，学生对建立自然保护区、保护生物资源有了全新的、科学的认识，并能给出理性解释。同时，教师从人与自然、科学与社会的关系入手，提高学生对所学知识的认同感，激发学生热爱自然、热爱生命、热爱生物学科、关心和维护地球生态环境的责任意识，认同人与自然和谐发展的意义，并能在日后的学习、生活、工作中主动宣传生命意识、环保意识。
2 教学反思
本节课上，教师从生活实例导入，引发学生对种群数量变化的关注，进而引导学生用数学方法揭示生命现象的规律，激发学生的探究欲望。教师以问题驱动为主线，借助生活实例、数学模型建构、高考题节选、小组合作探究等教学环节，串联起本节课的知识脉络，使学生理解数学模型在生物学问题研究中的作用，學会建立数学模型，形成稳态与平衡的生命观念，借助探讨“J”型曲线、“S”型增长曲线之间阴影面积的生物学意义，以提高学生合作探究的能力，并用学到的知识解释有关社会问题，提升对生命的感悟，增强自身的社会责任感，从而达到了培养生物核心素养的目的。
参考文献：
蒋桂林.基于高中生核心素养培养的生物学科素养的思考[J].中学生物学，2015，（10）：9-10.
关键词 生物学核心素养 种群数量的变化 课堂教学
中图分类号 G633.91
文献标志码 B
核心素养是一种跨学科素养，强调学科的综合性、发展性和有用性，是知识、能力和态度等的综合表现。在培养和发展学生“核心素养”的过程中，生物学科具有重要作用。在高中生物教学中，教师如何把生物学核心素养落实到课堂教学中，让学生建立生物学核心概念，感悟生物学思想与方法，最终形成基本的生命观和生物学基本观点，已经成为高中生物学教师必须思考的问题。在具体的教学过程中，教师可利用教材文本、实验探究、经典习题、社会热点等作为培养学生核心素养的载体，遵循高中生物的学科逻辑，有效培养学生的生物学核心素养。笔者以人教版必修三第四章第二节“种群数量的变化”为例，结合课堂教学活动，从生命观念、科学思维、科学探究、社会责任4个方面进行课堂教学，收到了较好的教学效果。
1 基于核心素养的教学实施
1.1 基于培养科学思维——模型与建模的教学活动
教学环节1：教师展示一则新闻：四川省达州17岁小伙小杰（化名）因新买的皮鞋脚被磨破皮，未曾料到这一生活中常见的小伤3天后却让他感染病菌引发肺、肝、脾、肾等多器官衰竭，病菌最终在他心脏里“筑巢”，使其陷入休克命悬一线。教师提出问题：（1）为何生活中小伤口感染的病菌能够在3天内在身体内大量繁殖？（2）在营养和生存空间没有限制的情况下，如果病菌每20 min就通过分裂繁殖一代，能否用合适的数学方程式来表示病菌的数量变化？（3）能否更直观地反映出病菌种群数量的增长趋势？（4）与数学方程式相比，曲线图模型有什么局限性？
学生对数学模型并不陌生，在学习其他内容时，对利用数学解决生物学中的问题已经有了一定的认识。本环节通过生活中的案例及数学方程式的建立，让学生在感性和理性的认识基础上，感受到生物现象和规律可用数学语言表达出来，逐步学会建构揭示生物学规律的数学模型。接着，教师给出数学模型的概念，重点讲解建立数学模型的步骤并适当加以展开丰富其内涵。
教学环节2：上述以病菌在理想状态下种群数量增长为例的教学环节中，实际上已经初步学习了种群数量的“J”型增长。教师提出问题：（1）自然界中，种群数量是否也存在类似于新闻事件中的增长模式？如果有，前提条件是什么？数学表达式是什么？（2）鳕鱼的年产卵量是500万粒。有人计算过，如果鳕鱼所产的受精卵全部能孵化长大成鱼，那么不出6年，整个大西洋就会被鳕鱼塞满。如今大西洋被鳕鱼塞满了吗？（3）“J”型增长能一直持续下去吗？如果自然资源是有限的，种群的数量如何增长？同时，教师展示澳大利亚兔子的故事、某岛屿环颈稚种群数量的增长曲线、高斯的草履虫实验，进而讲解种群的“J”型增长和“S”型增长。
教师利用环节2的几个问题将本节课的核心知识点串联起来，使学生再次体会到了用数学方法揭示生命活动规律、解释生命现象的精彩之处，促进学生掌握种群“J”型增长的模型假设、数学表达式及各参数的意义，对种群数量呈“S”型增长的条件及环境容纳量的概念也有了清晰的认识。
设计意图：数学模型是联系实际问题与数学的桥梁，也是发现问题、解决问题和探索新规律的有效途径之一。数学模型在生物学研究中表现出了强大的生命力，通过对生命现象进行量化，以数量关系描述生命现象，运用科学思维探讨说明生命现象和规律。教师联系学生生活，创设情境，激发学生学习兴趣，引导学生学会建构数学模型来解释、判断、预测生物学问题，进而培养学生透过现象解释本质的洞察能力，使学生体验由具体到抽象的思维转化过程。同时，生物学与数学的整合，也有利于培养学生简约、严密的思维品质。学生通过学习，很好锻炼了科学思维——模型与建模的能力。
1.2 基于形成生命观念——稳态与平衡观的教学活动
教学环节3：教师展示四川卧龙大熊猫自然保护区、西藏芒康滇金丝猴国家级自然保护区、城市鼠害的防治。教师提出问题：（1）为何要建立大熊猫、滇金丝猴自然保护区？（2）如何防治城市鼠害？（3）同一种群的K值是固定不变的吗？学生对上述问题进行探讨、交流并分析原因，进而深入理解K值的概念及K值随环境的改变而改变的特点。
教学环节4：教师出示2012年广东理综第27题的部分：某实验基地水库中放养了一批罗非鱼。其监测数据显示，a～e段这种罗非鱼的种群数量发生了明显波动，调查发现有人在该水库中放生了大型肉食性鱼（FNE）;-段时间后，罗非鱼种群数量达到了相对稳定状态（图1）。请回答问题：图中显示，罗非鱼种群在a～b段呈______型增长。据图推测，FNE最可能是在
对应的时间点进入水库;在捕食压力下，罗非鱼种群的环境容纳量接近
答案：J;c;K2。
设计意图：稳态是生命系统的基本特征，维持稳态是维护生命系统健康的基本条件。本环节通过建立自然保护区、防治城市鼠害的实例，加深学生对K值的理解，让学生从种群水平认识生命观念中的稳态与平衡观，进而理解生命的本质，树立生命观念。节选的高考题则在应用基本概念解决实际问题的过程中巩固了学生的稳态与平衡观，并且让学生认同应用所学知识能够解决生产生活中的生物学问题。
1.3 基于促进开展科学探究的教学活动
教学环节5：结合学生对数学模型、种群的“J”型增长及“S”型增长的学习，教师展示图2，并提出问题：某种群的数量在理想条件下呈现“J”型增长、在资源有限的条件下呈现“S”型增长，那么图中阴影的生物学意义是什么？
设计意图：科学探究是生物学科的主要理科属性，通过阴影的生物学意义这一问题的提出，激发学生的探究欲望，提高学生学习的积极性，凸显学生的主体性地位，促进学生自主能力的提升。本环节通过小组成员之间讨论与交流，并最终达成明确的观点来解释阴影部分的生物学意义，以加深学生对知识的理解及将所学知识进行整合，也有利于培养和促进学生的对实际问题的分析能力、知识的迁移能力、语言表达能力。
1.4 基于培养社会责任的教学活动
教学环节6：学习完种群数量的增长之后，教师展示东亚飞蝗的种群数量变化曲线、二战后鲸鱼的种群数量变化曲线。教师引导学生对具体事例进行讨论，了解种群的数量总是在波动中，在不利的条件下，种群数量还会急剧下降甚至是消亡，进而分析总结影响种群数量的主要因素。同时，结合课本的“与社会的联系”栏目，说明研究种群的变化规律以及影响种群数量变化的因素对于有害动物的防治、野生生物资源的保护和利用以及濒危动物种群的拯救和恢复，都有着重要的意义。
设计意图：生物科学的社会责任是基于生物学的认识，参与个人或社会事务的讨论，作出理性的解释和判断，尝试解决生产生活中的生物学问题的担当和能力。本环节的学习意在引导学生关注涉及生物学的社会议题。在参与讨论后，学生对建立自然保护区、保护生物资源有了全新的、科学的认识，并能给出理性解释。同时，教师从人与自然、科学与社会的关系入手，提高学生对所学知识的认同感，激发学生热爱自然、热爱生命、热爱生物学科、关心和维护地球生态环境的责任意识，认同人与自然和谐发展的意义，并能在日后的学习、生活、工作中主动宣传生命意识、环保意识。
2 教学反思
本节课上，教师从生活实例导入，引发学生对种群数量变化的关注，进而引导学生用数学方法揭示生命现象的规律，激发学生的探究欲望。教师以问题驱动为主线，借助生活实例、数学模型建构、高考题节选、小组合作探究等教学环节，串联起本节课的知识脉络，使学生理解数学模型在生物学问题研究中的作用，學会建立数学模型，形成稳态与平衡的生命观念，借助探讨“J”型曲线、“S”型增长曲线之间阴影面积的生物学意义，以提高学生合作探究的能力，并用学到的知识解释有关社会问题，提升对生命的感悟，增强自身的社会责任感，从而达到了培养生物核心素养的目的。
参考文献：
蒋桂林.基于高中生核心素养培养的生物学科素养的思考[J].中学生物学，2015，（10）：9-10.