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摘 要 以“生态系统的结构”一课为例，详细阐述如何进行合理的教学设计培养学生的核心素养。创设恰当情境，从学生身边熟悉的环境——麦积山的自然生态系统为例，利用多媒体壁挂式实物展台，以学生为主体从学生的角度分析问题，展示学生典型的知识错误。以三个探究性问题为主体，以“能量的流动和物质的循环”这一生命观念为主线，体现“科学课程性质”的生物课堂教学，有利于学生的发展，促进学生核心素养培养目标的达成。
关键词 学科核心素养 教学设计 探究问题
中图分类号 G633.91 文献标志码 B
1 基于生物学科核心素养的教学设计
1.1 教材分析
本节内容是生物必修三第五章第一节的内容，生物学核心素养主要包括生命观念、科学探究、科学思维和社会责任四个方面。根据生命观念中的结构决定功能观念，只有先理解生态系统的结构，才能理解生态系统的功能，生态系统的结构是生态系统功能能够顺利进行的根本保证和存在的表现形式。
1.2 教学过程
1.2.1 复习引入
教师展示甘肃天水最为著名的“麦积山”图片，并提出问题：在必修一中，已经学过生命系统的九大层次，从细胞到生物圈，麦积山上的一株迎春花是哪一个生命层次？麦积山上所有的迎春花是哪个生命层次？麦积山上的迎春花和其他所有的生物又是哪一个层次？
设计意图：教师从学生最熟悉的环境入手，创设情境，使学生体会生物学其实离每个人都很近，同时激发学生的探究欲望。
1.2.2 总结生态系统的含义
教师展示各种不同类型的生态系统图片，如森林生态系统、草原生态系统、海洋生态系统、海岛生态系统、淡水生态系统、农田生态系统、梯田生态系统、城市生态系统等。教师要求学生思考：谈谈你对生态系统的理解、生态系统的概念、概念中的关键词及其理解。
学生总结：
（1） 生态系统的概念：在一定的自然区域内，由生物群落与它的无机环境相互作用而形成的统一整体。这不是简单的相加，而是无机环境和生物群落要相互作用。这种相互作用的实质是能量的流动、物质的循环和信息交流。
（2） 生态系统的范围：小到一个池塘，大到地球上最大的生态系统——生物圈，其中生物圈包括大部分的水圈，岩石圈以上，大气圈以下。
（3） 生态系统的类型：① 自然生态系统（又分为水域生态系统和陆地生态系统）；② 人工生态系统：农田生态系统、人工林生态系统、果园生态系统、城市生态系统等。教师利用习题及时巩固。
1.2.3 探究生态系统的结构和营养结构
教师再次展示麦积山图片，并提出问题探究问题：
① 這个生态系统中有哪些生物？
② 判断上述生物哪些是自养的？哪些是异养的？各自有什么特点？
③ 每一种生物的生存都离不开物质和能量，分析这些生物是怎样从外界获得物质和能量的。
④ 按照不同种类生物的营养方式和它们在生态系统中的作用，将生物进行归类。
学生总结：自养生物是利用CO2等无机物合成有机物来维持自身生命活动，能把CO2等无机物合成有机物，把太阳能等能量储存在这些化合物中。异养生物不能直接把无机物合成有机物，必须摄取现成的有机物来维持生命活动。生态系统中的所有生物可划分为三大类：生产者、分解者和消费者。
教师提问：所有的植物都是生产者吗？生产者都是植物吗？
学生总结：不是所有的植物都是生产者，如营寄生生活植物——菟丝子、猪笼草在捕虫时，是以消费者的身份出现的；生产者不都是植物，如硝化细菌，蓝藻。分解者是分解动植物遗体或排出物中有机物获取能量的生物，最常见的有营腐生生活的细菌、真菌，如蘑菇；还有一些腐生动物，如屎壳郎、蚯蚓、大型动物秃鹫等。
学生自主构建生态系统组成成分之间的关系图1，指出建构生态系统四种成分关系的关键在于双向箭头的指示。无机环境中的物质和能量只有通过生物群落中的生产者才能被利用和转化，同时生产者、消费者、分解者的呼吸作用产生的及分解作用产生的无机物和CO2最终都要进入无机环境，即只有无机环境和生产者是双向箭头，所以在一个生态系统中生产者是生态系统的基石。只有分解者才能把生物群落中的动植物遗体和动植物排遗物分解成无机物。因此，生产者和分解者是一个生态系统中必不可缺的两种成分。而消费者通过自身的新陈代谢能将有机物转化为无机物，这些无机物排出体外后又可以被生产者重新利用。可见，消费者的存在能够加快生态系统的物质循环。此外，消费者对于植物的传粉和种子的传播等具有重要作用。因此作为一个完整的生态系统，消费者是必须存在的。
1.2.4 探究生态系统的营养结构
小组讨论分析这些生物之间的食物联系，并画出食物链。
教师用多媒体实物展台展示几组学生画的食物链。全班学生选出一组较为合理的食物链并说出理由。根据学生出现的错误，后教师总结书写食物链时要注意的问题：（1） 食物链的起点必须是生产者；（2） 食物链的箭头代表能量流动的方向，箭头要指向更高一级的消费者；（3） 食物链包括捕食食物链、腐生食物链和寄生食物链，高中阶段所指的食物链仅指捕食食物链，因此在高中学习中食物链中只能出现生产者和消费者，不能出现非生物的物质和能量以及分解者。
教师及时巩固：展示某温带草原生态系统的食物网，做相关练习。
设计意图：从概念入手，教师引导学生理性思维，由现象到本质，由表及里，渗透生物学科素养。通过三个探究性的问题，培养学生的理性思辨的能力。同时，学生基于现有知识的基础上，学习新的知识，再提出问题，解决新的问题，螺旋上升式也构建知识体系。
1.2.5 小结本节内容（略）
1.2.6 课堂习题（略）
2 基于生物学核心素养教学设计的思考
2.1 创设情境实现核心素养的培养
教学情境是指在课堂教学中，根据教学的内容，为落实学生核心素养的形成所设定的，适合学习主体并作用于学习主体，产生一定情感反应，能够使其主动积极构建性学习的具有学习背景、景象和学习活动条件的学习环境。因此在整堂课中，笔者尽量从贴近学生生活的实例入手。如以麦积山这个自然生态系统为例，引发学生的情感共鸣，同时也是对“社会责任”素养的培养。
2.2 以学生为主体是核心素养培养的关键
生物学课程要求学生主动参与学习过程，在提出问题、获取信息、寻找证据、检验假设和发展规律等过程中，习得生物学知识，养成科学思维，形成积极的科学态度，发展终身学习的能力。本课例中，笔者以3个探究性的问题为主线，学生自主探究本节课的知识体系，培养了学生的思辨能力。同时笔者利用现代教育的工具——实物展台，从学生的视觉分析问题，使学生感受到小组合作、探究成功的喜悦，体会到科学探究的艰辛，领悟了实事求是、质疑创新的科学精神，从而培养其学科核心素养和自身的科学情怀。
关键词 学科核心素养 教学设计 探究问题
中图分类号 G633.91 文献标志码 B
1 基于生物学科核心素养的教学设计
1.1 教材分析
本节内容是生物必修三第五章第一节的内容，生物学核心素养主要包括生命观念、科学探究、科学思维和社会责任四个方面。根据生命观念中的结构决定功能观念，只有先理解生态系统的结构，才能理解生态系统的功能，生态系统的结构是生态系统功能能够顺利进行的根本保证和存在的表现形式。
1.2 教学过程
1.2.1 复习引入
教师展示甘肃天水最为著名的“麦积山”图片，并提出问题：在必修一中，已经学过生命系统的九大层次，从细胞到生物圈，麦积山上的一株迎春花是哪一个生命层次？麦积山上所有的迎春花是哪个生命层次？麦积山上的迎春花和其他所有的生物又是哪一个层次？
设计意图：教师从学生最熟悉的环境入手，创设情境，使学生体会生物学其实离每个人都很近，同时激发学生的探究欲望。
1.2.2 总结生态系统的含义
教师展示各种不同类型的生态系统图片，如森林生态系统、草原生态系统、海洋生态系统、海岛生态系统、淡水生态系统、农田生态系统、梯田生态系统、城市生态系统等。教师要求学生思考：谈谈你对生态系统的理解、生态系统的概念、概念中的关键词及其理解。
学生总结：
（1） 生态系统的概念：在一定的自然区域内，由生物群落与它的无机环境相互作用而形成的统一整体。这不是简单的相加，而是无机环境和生物群落要相互作用。这种相互作用的实质是能量的流动、物质的循环和信息交流。
（2） 生态系统的范围：小到一个池塘，大到地球上最大的生态系统——生物圈，其中生物圈包括大部分的水圈，岩石圈以上，大气圈以下。
（3） 生态系统的类型：① 自然生态系统（又分为水域生态系统和陆地生态系统）；② 人工生态系统：农田生态系统、人工林生态系统、果园生态系统、城市生态系统等。教师利用习题及时巩固。
1.2.3 探究生态系统的结构和营养结构
教师再次展示麦积山图片，并提出问题探究问题：
① 這个生态系统中有哪些生物？
② 判断上述生物哪些是自养的？哪些是异养的？各自有什么特点？
③ 每一种生物的生存都离不开物质和能量，分析这些生物是怎样从外界获得物质和能量的。
④ 按照不同种类生物的营养方式和它们在生态系统中的作用，将生物进行归类。
学生总结：自养生物是利用CO2等无机物合成有机物来维持自身生命活动，能把CO2等无机物合成有机物，把太阳能等能量储存在这些化合物中。异养生物不能直接把无机物合成有机物，必须摄取现成的有机物来维持生命活动。生态系统中的所有生物可划分为三大类：生产者、分解者和消费者。
教师提问：所有的植物都是生产者吗？生产者都是植物吗？
学生总结：不是所有的植物都是生产者，如营寄生生活植物——菟丝子、猪笼草在捕虫时，是以消费者的身份出现的；生产者不都是植物，如硝化细菌，蓝藻。分解者是分解动植物遗体或排出物中有机物获取能量的生物，最常见的有营腐生生活的细菌、真菌，如蘑菇；还有一些腐生动物，如屎壳郎、蚯蚓、大型动物秃鹫等。
学生自主构建生态系统组成成分之间的关系图1，指出建构生态系统四种成分关系的关键在于双向箭头的指示。无机环境中的物质和能量只有通过生物群落中的生产者才能被利用和转化，同时生产者、消费者、分解者的呼吸作用产生的及分解作用产生的无机物和CO2最终都要进入无机环境，即只有无机环境和生产者是双向箭头，所以在一个生态系统中生产者是生态系统的基石。只有分解者才能把生物群落中的动植物遗体和动植物排遗物分解成无机物。因此，生产者和分解者是一个生态系统中必不可缺的两种成分。而消费者通过自身的新陈代谢能将有机物转化为无机物，这些无机物排出体外后又可以被生产者重新利用。可见，消费者的存在能够加快生态系统的物质循环。此外，消费者对于植物的传粉和种子的传播等具有重要作用。因此作为一个完整的生态系统，消费者是必须存在的。
1.2.4 探究生态系统的营养结构
小组讨论分析这些生物之间的食物联系，并画出食物链。
教师用多媒体实物展台展示几组学生画的食物链。全班学生选出一组较为合理的食物链并说出理由。根据学生出现的错误，后教师总结书写食物链时要注意的问题：（1） 食物链的起点必须是生产者；（2） 食物链的箭头代表能量流动的方向，箭头要指向更高一级的消费者；（3） 食物链包括捕食食物链、腐生食物链和寄生食物链，高中阶段所指的食物链仅指捕食食物链，因此在高中学习中食物链中只能出现生产者和消费者，不能出现非生物的物质和能量以及分解者。
教师及时巩固：展示某温带草原生态系统的食物网，做相关练习。
设计意图：从概念入手，教师引导学生理性思维，由现象到本质，由表及里，渗透生物学科素养。通过三个探究性的问题，培养学生的理性思辨的能力。同时，学生基于现有知识的基础上，学习新的知识，再提出问题，解决新的问题，螺旋上升式也构建知识体系。
1.2.5 小结本节内容（略）
1.2.6 课堂习题（略）
2 基于生物学核心素养教学设计的思考
2.1 创设情境实现核心素养的培养
教学情境是指在课堂教学中，根据教学的内容，为落实学生核心素养的形成所设定的，适合学习主体并作用于学习主体，产生一定情感反应，能够使其主动积极构建性学习的具有学习背景、景象和学习活动条件的学习环境。因此在整堂课中，笔者尽量从贴近学生生活的实例入手。如以麦积山这个自然生态系统为例，引发学生的情感共鸣，同时也是对“社会责任”素养的培养。
2.2 以学生为主体是核心素养培养的关键
生物学课程要求学生主动参与学习过程，在提出问题、获取信息、寻找证据、检验假设和发展规律等过程中，习得生物学知识，养成科学思维，形成积极的科学态度，发展终身学习的能力。本课例中，笔者以3个探究性的问题为主线，学生自主探究本节课的知识体系，培养了学生的思辨能力。同时笔者利用现代教育的工具——实物展台，从学生的视觉分析问题，使学生感受到小组合作、探究成功的喜悦，体会到科学探究的艰辛，领悟了实事求是、质疑创新的科学精神，从而培养其学科核心素养和自身的科学情怀。