创设情境，利用任务驱动发展核心素养━━以《种群的数量特征》(一)为例

　　吴东艳(广州中学 广州 510000)

　　摘要：以上海市崇明岛生态建设为背景，提出“互花米草种群密度与东滩自然保护区黑脸琵鹭的种群密度是否具有一定的相关性”的情境，通过运用这一情境，设计出三个情境任务。学生在解决任务中，培养学生运用科学思维认知事物，提高解决问题的能力，树立“绿水青山就是金山银山”的理念，体现出核心素养中的科学思维、科学探究和社会责任。

　　关键词：创设情境 核心素养 模拟实验

　　1.教学背景

　　1.1教材分析

　　2019普通高中《生物》人教版共分为5册，其中选择性必修2《生物与环境》分为4章，前三章对种群、群落和生态系统的组成、结构和变化规律等进行探讨，第四章则是探讨生态文明建设问题。

　　本节内容是选择性必修2第1章第1节《种群的数量特征》，学生要学习生物与环境的关系，首先要了解种群，种群的研究范围包括种群的数量特征、变化，以及影响种群数量变化的因素等，这些问题的探讨都要基于种群密度调查，故教材把“种群密度及其调查方法”作为《种群的数量特征》第一个学习内容，学习该内容后，再进行对出生率和死亡率，迁入率和迁出率，年龄结构和性别比例的学习。这个顺序的设置，对应本节教材正文部分最后一段第一句话“综上所述，种群密度是种群最基本的数量特征”，也凸显出“种群密度及其调查”内容的重要性。

　　因此，笔者在教学设计时，把本节内容拆分为两个课时，第一课时为“种群密度及其调查”，第二课时为“种群的其他数量特征(包括出生率和死亡率、迁入率和迁出率、年龄结构和性别比例)”。笔者以第一课时为例，创设情境，利用任务驱动发展核心素养。

　　1.2学情分析

　　通过必修1和必修2的学习，学生对种群的概念有较深刻的认识，因此本节课不对种群概念进行回顾，而是利用视频进行情境导入，引出本节课的学习内容“种群密度及其调查”。由于学生缺乏种群密度调查方法的实践体验，因此在教学过程中，采用模拟体验样方法和标记重捕法的任务型活动，让学生领悟和掌握科学研究的方法，体现出生物学科的核心素养。

　　2.教学目标

　　(1)描述种群密度的概念

　　(2)通过模拟操作初步学会调查种群的密度的方法，并且能选择合适的方法调查不同种群的种群密度，培养科学探究能力及科学思维。

　　(3)通过小组成员间的模拟探究活动，提高语言表达能力及组织合作能力，培养科学严谨的态度及勇于实践的意识。

　　(4)通过选取上海市崇明岛的生态建设为背景，完成相关的情境任务活动，形成正确生命观念，树立“绿水青山就是金山银山”意识，同时学会关注我国生态建设，贡献自己的力量，树立建设美丽中国的观念，增强社会责任感。

　　3.教学过程

　　3.1情境导入

　　播放一段5min的视频，视频内容为上海市崇明岛生态建设，崇明在上世纪90年代引入原产于北美东海岸及墨西哥湾的互花米草，是为了更好地留住土地。但这却给崇明岛最东端的东滩带来了生态危机，原本的东滩，有繁茂的沼生植被，丰富底栖动物，是候鸟最大的保护区。互花米草株从密实，蔓延极速，其他植被便难以生存，导致了水质恶化和生态系统的退化，鱼类大量死亡，候鸟的数量大量减少，其中就有一种是黑脸琵鹭。

　　根据这一情境提出“互花米草的种群密度与东滩自然保护区上黑脸琵鹭的种群密度是否具有一定的相关性”的研究性学习。要完成这个研究性学习，首先要解决什么问题?

　　引出：本节课学习内容：《种群的数量特征》(一)━━种群密度及其调查

　　图1崇明东滩自然保护区的区域划分示意图 图2黑脸琵鹭

　　设计意图：

　　新课标提到：生物学学科核心素养是学生在生物学课程学习过程中逐渐发展起来的，在解决真实情境中的实际问题时所表现出来的价值观念、必备品格和关键能力。由此可见，创设好的情境，有助于发展核心素养。

　　十九大报告中提到“加快生态文明体制改革，建设美丽中国。从二○二○年到二○三五年，在全面建成小康社会的基础上，再奋斗十五年，基本实现社会主义现代化。生态环境根本好转，美丽中国目标基本实现”。而上海市崇明岛，正在打造“世界级生态岛”，为中国做到 “绿水青山就是金山银山”做出了一个示范性的例子。因此，本节课通过运用这个案例情境，让学生树立“绿水青山就是金山银山”的理念，体现出核心素养中的社会责任。

　　3.2种群密度

　　什么是种群密度?学生阅读课本回答种群密度的概念。进一步提问：种群密度为什么是种群最基本的数量特征，而不是其他因素?

　　学生陷入思考，教师启发学生，理解种群密度大，种群数量多，种群密度小，种群数量少，能够直接地反映出种群数量，因此种群密度是种群最基本的数量特征。

　　设计意图：学生对种群密度概念理解相对简单，因此不花过多时间，而对于 “种群密度是种群最基本的数量特征”，很多学生是“知其然而不知其所以然“，机械记忆这句话，因此在教学过程中，把这句话进行一定的剖析，帮助学生正确理解种群密度的地位。

　　3.3样方法

　　回顾研究性学习课题，要完成这个课题，还需要解决哪些问题?引出：种群密度的调查方法

　　教师通过设计一系列的问题串，如“能不能通过一个个计数来数出种群密度?这样数切不切合实际?”等，提出估算方式──样方法。

　　任务一：(阅读课本P5)模拟调查互花米草的种群密度并思考以下问题：(1)如何选样方?(2)样方面积如何确定?(3)样方的数量越多越好?(4)怎么进行计数?

　　浅蓝色蘑菇钉代表互花米草，深蓝色蘑菇钉代表其他植物，插板代表上海市崇明岛东滩自然保护区，小木棒和橡皮筋作为划取样方的用具，进行一次模拟操作取样。

　　学生展示交流，教师进行点拨，例如大部分小组展示使用等距取样法，而没有采用五点取样法，提问原因，教师进一步进行总结提升。

　　设计意图：直观性教学原则是由捷克教育家夸美纽斯提出。他指出，“应该尽可能地把事物本身或代替它的图像放在面前，让学生去看看、摸摸、听听、闻闻等等。”

　　由于课时安排，各种因素限制，学生较难进行实地调查，无法做到真正地实验调查。为了解决该问题，采用模拟实验方法进行调查，利用儿童蘑菇钉益智玩具，进行模拟互花米草种群密度调查，帮助学生对所学事物、过程的形成清晰表象，获取一定的直接经验和感性认识，辅助学生理解植物种群密度的调查方法。

　　3.5标记重捕法

　　教师通过提问“黑脸琵鹭能不能使用样方法进行种群密度的调查?”，进行样方法适用范围小结，引出标记重捕法。

　　任务二：小组讨论：根据案例分析以下问题：(1)标记重捕法基本步骤(2)公式字母代表的文字含义

　　【案例分析】从2002年4月至2003年12月,在崇明东滩，对迁徙途中停留的黑脸琵鹭进行观察,记录到718只次活动。假设2002年，某生态学家调查迁徙途中，在东滩逗留的黑脸琵鹭种群数量，第一次捕获60只(M)黑脸琵琶鹭戴上脚环，放回，一段时间后，第二次捕获30只(n)黑脸琵琶鹭，戴有脚环黑脸琵鹭20只(m)，这位生态学家根据公式：M/N= m/n，估算该黑脸琵鹭种群数量N大约为90只。

　　学生进行展示与交流，教师进行小结并引发下一个任务。

　　任务三：利用儿童玩具蘑菇钉模拟调查崇明岛东滩保护区黑脸琵鹭种群密度并思考这几种情况(①标记物容易脱落②标志物醒目，易被天敌发现③标志物影响动物活动，容易被捕获④使用诱捕法捕捉动物，动物变得狡猾，不易再次捕捉)，种群密度估算结果是偏大还是偏小?

　　红色蘑菇钉代表总标记的黑脸琵鹭60个，浅蓝色蘑菇钉代表黑脸琵鹭种群，蘑菇钉盒子代表东滩保护区32,600hm2，计算出种群密度。

　　学生展示交流，教师记录每组计算结果，进行误差分析，总结标记重捕法注意事项。

　　设计意图：通过两个任务驱动，采用互动式教学，学生自主完成相应探究，发挥学生的能动性，使课堂气氛充分活跃，并且在解决任务过程中，提高学生探究能力，发展科学思维。

　　3.5黑光灯诱捕法和种群密度调查的应用

　　除了这两种种群密度调查方法以外，是否还有其他方法调查种群密度。介绍黑光灯诱捕法并拓展其原理，并对种群密度应用介绍，如农林害虫的检测与预报，播放“2020年，巴基斯坦蝗灾肆虐，粮食安全引起关注” 视频。

　　设计意图：黑光灯诱捕法，是一种去除取样法，其原理涉及一元线性回归方程。课本没有进行详细地讲述，是受到高中生知识水平限制。教材上内容是有限的，但知识是无限，新课程倡导教师用教材，而不是教教材，所以笔者根据学生实际，对黑光灯诱捕法原理进行拓展讲解。在讲述种群密度的调查应用，列举出与我国有关的社会事件，培养学生的社会责任意识。

　　3.6 总结升华

　　回归情境，播放一段视频，上海市崇明岛的生态岛建设还在不断进行着，未来崇明将打造出世界级生态岛。

　　设计意图：进一步升华情感，让生态理念根植于学生的精神基因中，拥有为我国生态文明建设贡献出自己力量的使命感。

　　4.教学反思

　　本节课利用上海市崇明岛生态建设的情境，提高学生的社会责任意识，并且设计三个任务，一是利用样方法模拟调查种群密度，二是通过材料分析标记重捕法的一般步骤，三是利用标记重捕法模拟调查种群密度，学生在解决三个任务中，发展学生的科学思维，提高科学探究能力，体现生物学科的核心素养。

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