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【摘要】生物学概念是人们对生物及其生理现象本质属性的认识和总结[1]。概念的获得往往建立于实验的基础之上，是对生物学事实的总结与提升。核心素养是个体终身发展中最关键、最必要的基础素养。在实验中进行概念教学是兼顾知识与能力，构建生物核心素养的有效方法。
【关键词】概念教学 生物实验 核心素养
【中图分类号】G63 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2020）13-0251-01
概念是知识的高度抽象与概括，实验是培养学生能力的一种重要途径和手段，生物学科学的形成和发展都离不开实验[2]。核心素养是学生应具备的、能够适应终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力。将概念教学渗透于生物实验，促进学生核心素养的构建。
2017年版生物课标中选择性必修课程概念2即“生态系统中的各成分相互影响，共同实现系统的物质循环、能量流动和信息传递，生态系统通过自我调节保持相对稳定的状态”。为帮助学生对该核心概念的理解，促进学生核心素养的提升，新课标明确开设的实验包括：“设计并制作生态瓶，观察和比较不同生态瓶中生态系统的稳定性，撰写报告分析其原因。” 故本实验的开展既是新课标的要求，亦是学生生物学核心素养提升的基石。
本实验要求学生以小组为单位设计一个微型的人工模拟的池塘生态系统，并观察其稳定性。选出组长负责主持研究工作，各组员分工合作。在课堂讨论的基础上，由学生设计实验方案，拟定观察记录表。实验操作部分安排在课后进行，定期观察记录实验现象。依据实验结果，分析讨论实验成败原因，设计改良方法，完成实验报告。
一、感知概念，形成正确生命观
生态系统是生物群落及非生物环境所构成的一个生态学功能系统。模拟构建的人工生态系统必须具备生产者、消费者和分解者以及阳光、空气、水等非生物因素。在建模前，教师建议学生先调查池塘生态系统的主要生物群落及其无机环境，了解它们的基本情况。并请学生思考1：生态瓶为什么必须是透明的？提示：既能让植物受到光照又便于观察。思考2：瓶中的水是否要加满？提示：不能，应留出一定空间，使瓶内保留一部分空气。思考3：为什么要加盖封口？提示：所构建的生态系统必须是密封的，才能探究生态系统维持稳态的条件。思考4：为什么不适宜放在直射的高强度的自然光下？提示：防止水温过高导致水生植物死亡。学生调查思考的过程正是对生态系统组成成分的具体感知，通过直观的接触了解，进一步明确生产者、消费者、分解者的界定。让学生在掌握概念性知识的基础上形成正确生命观念，热爱自然、尊重自然，理解生命是结构与功能的统一体，体会进化与适应密切关联。
二、理解概念，认同生命共同体
生态瓶是一个人工模拟的封闭的生态系统，要使该生态系统在相对较长的时间内保持稳态，就必须要实现物质循环和能量流动。教师提醒学生注意：封闭生态系统对其中成分和比例有着更高的要求。请学生思考1：为什么不能放入太多动物？且个体不宜过大？提示：消费者过多，会消耗大量氧气，在密闭环境中容易缺氧导致死亡。思考2：为什么密闭的生态瓶可以较长时间维持稳态？提示：在该密闭生态系统中，既有各生物成分，又有非生物的物质和能量，既有物质循环又有能量流动。虽然营养结构极为简单，但这是一个完整的生态系统，可以保持相对稳定。通过思考与讨论，引导学生关注生态瓶中各种生物之间以及生物与无机环境之间的内在关联，进一步理解物质循环和能量流动的内容及其重要性。认同生物之间相互依赖相互制约，生物适应环境，环境也能影响生物，生物与环境是不可分割的整体。
三、深化概念，发展科学思维
生态系统的稳定性是生物学的重要概念，而“观察和比较不同生态瓶中生态系统的稳定性”正是本实验的目的之一。请学生思考：影响生态系统稳态的因素有哪些？提示：光照、温度、水质、植物量或动物量等因素。各小组选定一个影响生态系统稳态的条件设计探究实验，设置对照，拟定观察记录表。让学生学会尊重科学事实，形成实证意识和严谨的求知态度，崇尚真理。能够运用科学的思维方式认识事物、解决问题、规范行为。
四、构建模型，学会科学探究
模型是人们为了某种特定目的而对认识对象所作的一种简化的概括性的描述。对有些科学问题的探究既无法用真实模型，也无法找到替代模型，此时，便可借用人工模拟的方法来开展研究。本实验即充分体现了建模思想，利用生态系统的物质模型——生态瓶，模拟真实的生态系统，观察生态系统的稳定性。通过设置对照实验，探究光照、温度、水质、植物量或动物量等不同因素对生态系统稳态的影响，确定研究内容，注意控制变量。通过动植物生活情况、水质变化等判断生态系统的稳定性，记录生态瓶达到比较稳定状态所需的时间以及其中最先死亡的生物并分析主要原因。结合观察实际，进一步加深对生态系统稳定性的認识。实验结束后，统计全班每组学生所制作的生态瓶稳定性维持时间的长短。思考：为什么生态瓶中的生物可以生存一段时间，最后又全部死亡？提示：由于生态瓶中的生态系统极为简单，自我调节能力较差，生态系统的稳定性容易被破坏。最后，教师引导学生利用实验事实进行科学推理，得出结论，完成实验报告。再通过一系列的分析总结与交流，学生对生态系统稳定性有更全面深入的了解，并深刻体验到维持生态平衡的难度，进一步地懂得了生态系统的脆弱，意识到人类有责任和义务维护生态平衡。
本实验以生态系统为核心概念，涉及生态系统成分、物质循环和能量流动、生态系统的稳态三个重要概念。概念之间的内在联系构成了生物与环境的知识网络，建立了关于生物与环境关系的思维模型，通过生态系统模型的构建与研究，学生能更好地理解概念及所构成的体系。学生从学习者向组织者、活动者、探究者、实践者转变，增强社会责任感，加速知识、能力转化为素养，促进生物核心素养的进阶与提升，成为更全面发展的人。
参考文献：
[1]蔡雪燕.浅谈高中生物概念教学[J].新课程：教育学术版，2009（4）.
[2]冉新红.高中生物实验教学浅析[J].中华少年：教学版，2011：216.
【关键词】概念教学 生物实验 核心素养
【中图分类号】G63 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2020）13-0251-01
概念是知识的高度抽象与概括，实验是培养学生能力的一种重要途径和手段，生物学科学的形成和发展都离不开实验[2]。核心素养是学生应具备的、能够适应终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力。将概念教学渗透于生物实验，促进学生核心素养的构建。
2017年版生物课标中选择性必修课程概念2即“生态系统中的各成分相互影响，共同实现系统的物质循环、能量流动和信息传递，生态系统通过自我调节保持相对稳定的状态”。为帮助学生对该核心概念的理解，促进学生核心素养的提升，新课标明确开设的实验包括：“设计并制作生态瓶，观察和比较不同生态瓶中生态系统的稳定性，撰写报告分析其原因。” 故本实验的开展既是新课标的要求，亦是学生生物学核心素养提升的基石。
本实验要求学生以小组为单位设计一个微型的人工模拟的池塘生态系统，并观察其稳定性。选出组长负责主持研究工作，各组员分工合作。在课堂讨论的基础上，由学生设计实验方案，拟定观察记录表。实验操作部分安排在课后进行，定期观察记录实验现象。依据实验结果，分析讨论实验成败原因，设计改良方法，完成实验报告。
一、感知概念，形成正确生命观
生态系统是生物群落及非生物环境所构成的一个生态学功能系统。模拟构建的人工生态系统必须具备生产者、消费者和分解者以及阳光、空气、水等非生物因素。在建模前，教师建议学生先调查池塘生态系统的主要生物群落及其无机环境，了解它们的基本情况。并请学生思考1：生态瓶为什么必须是透明的？提示：既能让植物受到光照又便于观察。思考2：瓶中的水是否要加满？提示：不能，应留出一定空间，使瓶内保留一部分空气。思考3：为什么要加盖封口？提示：所构建的生态系统必须是密封的，才能探究生态系统维持稳态的条件。思考4：为什么不适宜放在直射的高强度的自然光下？提示：防止水温过高导致水生植物死亡。学生调查思考的过程正是对生态系统组成成分的具体感知，通过直观的接触了解，进一步明确生产者、消费者、分解者的界定。让学生在掌握概念性知识的基础上形成正确生命观念，热爱自然、尊重自然，理解生命是结构与功能的统一体，体会进化与适应密切关联。
二、理解概念，认同生命共同体
生态瓶是一个人工模拟的封闭的生态系统，要使该生态系统在相对较长的时间内保持稳态，就必须要实现物质循环和能量流动。教师提醒学生注意：封闭生态系统对其中成分和比例有着更高的要求。请学生思考1：为什么不能放入太多动物？且个体不宜过大？提示：消费者过多，会消耗大量氧气，在密闭环境中容易缺氧导致死亡。思考2：为什么密闭的生态瓶可以较长时间维持稳态？提示：在该密闭生态系统中，既有各生物成分，又有非生物的物质和能量，既有物质循环又有能量流动。虽然营养结构极为简单，但这是一个完整的生态系统，可以保持相对稳定。通过思考与讨论，引导学生关注生态瓶中各种生物之间以及生物与无机环境之间的内在关联，进一步理解物质循环和能量流动的内容及其重要性。认同生物之间相互依赖相互制约，生物适应环境，环境也能影响生物，生物与环境是不可分割的整体。
三、深化概念，发展科学思维
生态系统的稳定性是生物学的重要概念，而“观察和比较不同生态瓶中生态系统的稳定性”正是本实验的目的之一。请学生思考：影响生态系统稳态的因素有哪些？提示：光照、温度、水质、植物量或动物量等因素。各小组选定一个影响生态系统稳态的条件设计探究实验，设置对照，拟定观察记录表。让学生学会尊重科学事实，形成实证意识和严谨的求知态度，崇尚真理。能够运用科学的思维方式认识事物、解决问题、规范行为。
四、构建模型，学会科学探究
模型是人们为了某种特定目的而对认识对象所作的一种简化的概括性的描述。对有些科学问题的探究既无法用真实模型，也无法找到替代模型，此时，便可借用人工模拟的方法来开展研究。本实验即充分体现了建模思想，利用生态系统的物质模型——生态瓶，模拟真实的生态系统，观察生态系统的稳定性。通过设置对照实验，探究光照、温度、水质、植物量或动物量等不同因素对生态系统稳态的影响，确定研究内容，注意控制变量。通过动植物生活情况、水质变化等判断生态系统的稳定性，记录生态瓶达到比较稳定状态所需的时间以及其中最先死亡的生物并分析主要原因。结合观察实际，进一步加深对生态系统稳定性的認识。实验结束后，统计全班每组学生所制作的生态瓶稳定性维持时间的长短。思考：为什么生态瓶中的生物可以生存一段时间，最后又全部死亡？提示：由于生态瓶中的生态系统极为简单，自我调节能力较差，生态系统的稳定性容易被破坏。最后，教师引导学生利用实验事实进行科学推理，得出结论，完成实验报告。再通过一系列的分析总结与交流，学生对生态系统稳定性有更全面深入的了解，并深刻体验到维持生态平衡的难度，进一步地懂得了生态系统的脆弱，意识到人类有责任和义务维护生态平衡。
本实验以生态系统为核心概念，涉及生态系统成分、物质循环和能量流动、生态系统的稳态三个重要概念。概念之间的内在联系构成了生物与环境的知识网络，建立了关于生物与环境关系的思维模型，通过生态系统模型的构建与研究，学生能更好地理解概念及所构成的体系。学生从学习者向组织者、活动者、探究者、实践者转变，增强社会责任感，加速知识、能力转化为素养，促进生物核心素养的进阶与提升，成为更全面发展的人。
参考文献：
[1]蔡雪燕.浅谈高中生物概念教学[J].新课程：教育学术版，2009（4）.
[2]冉新红.高中生物实验教学浅析[J].中华少年：教学版，2011：216.