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文件编号： 1003 - 7586（2015）10 - 0027 - 03
摘 要 通过问题串、模型建构、小组合作、情景创设等形式，对“碳循环”一课教学进行了创新设计，建构自主、主动、交流、互进的生态课堂，帮助学生发展自主学习的能力。并对本节课进行教学反思。
关键词 模型建构 教学设计 合作探究
中图分类号 G633.91 文献标志码 B
1 教材分析
“碳循环”的内容主要包括3个部分：生态系统的物质循环的概念、碳循环及能量流动和物质循环的关系。第一部分内容包括物质循环的物质、范围、循环及特点。第二部分内容包括碳循环的过程、特点及温室效应。第三部分内容包括能量流动和物质循环的区别与联系。“碳循环”一课以生态系统的结构、能量流动、光合作用和细胞呼吸等为基础，是选修3第四章“生态工程”的基础，具有承上启下的作用。江苏省学业水平测试考试对碳循环考纲要求为C级。这部分知识与目前的低碳生活、环境污染等现实联系紧密，历来是高考考查的重点内容，往往与生态系统的能量流动和环境问题等知识放在一起，综合考查学生对知识的理解和运用能力。
2 教学目标
2.1 知识目标
说明能量流动和物质循环的关系。
2.2 能力目标
以碳循环为例，分析生态系统中的物质循环。
2.3 情感、态度和价值观目标
关注碳循环平衡失调与温室效应的关系。
3 教学重点与难点
分析生态系统中的物质循环。
4 教具准备
用彩色卡纸剪出8张纸片，分别标记为生产者、消费者、分解者、初级消费者、次级消费者、三级消费者、CO2、化石燃料，反面粘上软磁贴（淘宝有售，可贴在磁性黑板上）。学生准备类似的纸片（可用便签，粘在白纸上），在分组活动时用于构建碳循环图解。
5 教学过程
5.1 自主预习，探求未知
对于学生能在书上找到的概念，可放在自主学习部分。教师将概念中的关键词，以填空题形式呈现，让学生提前预习。预习内容如下所示：物质循环的概念、碳元素在无机环境中主要存在形式、碳元素在生物群落中存在形式、碳循环的特点（可改成填空格式）。
5.2 情景导入，激趣课堂
课前，教师让学生欣赏骨笛清脆悦耳的笛声，并提出资料：考古学家通过测定骨笛中14C的含量，推算出距今已有7 000多年。什么是14C呢？14C原本是宇宙射线与空气中的气体原子发生核反应而产生的，它能与氧原子结合形成二氧化碳。14C最初是以二氧化碳为载体存在于大气中。接着，教师提出问题：为什么最初存在于大气CO2中的14C，经过若干年后能到动物骨骼中？教师可引导学生思考：14C是直接进入还是间接进入呢？学生就会讨论，先是通过光合作用进入绿色植物，再进入动物。教师紧接着提出：大气中的CO2是如何维持平衡的？进入生物群落中的碳如何返还到无机环境？碳是如何在无机环境和生物群落之间循环的？这样引入到碳循环模型的建构。
5.3 合作分享，自主建构
美国学者爱德加·戴尔提出，学习效果在30%以下的几种传统方式，都是个人学习或被动学习；而学习效果在50%以上的，都是团队学习、主动学习和参与式学习。教师把课堂还给学生，学会让位，做一个睿智的导演，给学生以充分的时空和舞台。在本节课上，笔者先让学生观看2 min碳循环的微课，让学生自主学习视频里的知识。然后用准备好的纸片构建模型，让学生分组活动，最后请一组学生到黑板上展示。对于学生分组，每组一般安排6人为宜，人数太多会稀释组员之间的关系，引起部分学生注意力分散。每组可选好一位优秀的组长，组长带领组员共同进行正向学习，避免负向学习。学生分组活动时，一定要明确任务，否则教学很难收到实效。教师将这部分内容以填空题形式展现出来，不仅为学生完成碳循环图解构建，搭建了平台，又向学生明确了具体的操作任务，同时又强化了基础知识。
活动一：构建碳循环模型，理解生态系统物质循环的概念和特点。
在图1中补充箭头以表示碳元素的转移方向，并思考讨论每一个箭头代表的过程，在箭头旁边标明。
笔者认为突破碳循环应围绕两个核心问题展开：
（1） 能够利用大气中的CO2的途径有哪些？
（2） 大气中的CO2来源有哪些途径？
为了突破以上两个核心问题，笔者准备了以下问题串：
生产者主要通过什么生理过程，将CO2合成为有机物的？
生产者合成的有机物是如何被消费者利用的？
生物群落中的碳返回大气的途径有哪些？
绿色植物和各级消费者都通过什么生理过程，将有机物分解为CO2释放到大气中的？
分解者通过什么过程，将有机物分解为CO2释放到大气中？
除此之外，碳还可以通过什么途径返还到大气中？
碳在生物群落内部是以什么形式传递的？
碳在生物群落与无机环境之间的循环主要是以什么的形式进行的？
教师将以上设计的问题呈现在PPT上。用问题呈现的形式更能启发学生思考，引领学生思维的发展。在导学案中以填空题的形式呈现，以便学生填写。教师还可通过抢答的形式给小组加分，让学生参与竞争。
师生共同总结突破碳循环的方法：先看双箭头，“多进一出”为大气中CO2，“一进多出”（其中“一进”需重点强调）为生产者；后看“多进一出”为分解者，剩下的为各级消费者以及化石燃料燃烧。
模型建构说明：先取生产者、消费者、分解者、CO2这四张构建三角形的图解（图2A）。然后再加上写有化石燃料的卡纸，将图解补充完整（图2B）。还可取生产者、初级消费者、次级消费者、三级消费者、分解者、CO2、化石燃料这七张卡纸构建更完整的长方形图解（图3）。采用软磁贴的优点是可以在黑板上随意挪动的，从而构建多样化的图解，让学生多见识，多体验，以便应对多变的考题。无论怎样挪动，最后教师还要跟学生强调碳循环进出的2个核心问题。 本节课内容并不难，很多教师会忽视本节课的教学设计，若不精心设计，就成为平铺直叙的讲课。教师创设有价值的课堂情境和探究的问题，才能促使学生产生高质量的思考，才能让学生动起来，教材才能活起来，从“闷课”走向“活课”。
活动二：说明能量流动和物质循环的关系。
对于能量流动和物质循环的比较，这部分内容可让学生先复习能量流动，教师再引导讨论两道思考题，并完成表格内容。
小组讨论，思考问题并完成表格：
（1） 两幅图（图4）中箭头的最终走向，说明物质循环和能量流动有何区别？
（2） 两幅图中箭头的共同走向，说明物质循环和能量流动有何联系？
（3） 列表比较说明能量流动和物质循环的关系（表1）。
学完这两部分内容后，笔者带领学生对二者进行比较，找出二者的联系与区别。教师需强调物质循环和能量流动是生态系统动态变化过程的两个方面（即一个过程的两个方面，而不是两个过程）；物质可以循环，能量流动是单方向的，不能循环；物质循环和能量流动都是沿着食物链和食物网这个渠道进行的；生态系统的各种成分，正是通过物质循环和能量流动，才能够紧密地联系在一起，形成一个统一的整体。
活动三：如何解决“温室效应”？
笔者从网上下载了高赞民创造的“低碳环保领袖”的沙画视频，从中截取了一段视频。教师先让学生观看这段视频，学生自然就能讲出温室效应产生原因和解决办法。这段视频让学生感受到了沙画和音乐的魅力，无论内容还是配音，都非常适合作为本节课的结束曲。在一次市级公开课后，听课教师一致认为运用这段视频的教学效果非常好。
6 教学反思
6.1 注重平时收集素材
经常开设公开课，无疑是年轻教师迅速成长最有效途径，教师在磨练中创新，在创新中成长，在自我成长中受益学生。上好公开课教师要注重平时收集素材。著名作家路遥在创作《平凡的世界》这部作品之前，花了很长时间收集了大量素材，才创作出了这部经典作品。可见教师想要对上课内容进行创新，平时要做有心人。笔者在写这篇论文的时候，偶然看到中央电视台《是真的吗？》这档节目，在2015年6月15日这一期里有个非常好的问题：滴血能验亲，是真的吗？教师可剪接视频用在“物质的跨膜运输”这节课上，效果肯定非常好。笔者建议教师可将一些设计的灵感和素材记录下来在笔记本上，等到用的时候可信手拈来，绝不会有书到用时方恨少的感觉。
6.2 尊重并发挥学生在学习活动中主体地位
“一切真知都应由学生自己获得，或由他重新发现，至少由他重新构建，而不是草率地传递给他。”这是瑞士教育心理学家皮亚杰的名言。笔者所任教的学校大力推行的“双主互动，小组合作”教学模式，其宗旨在于尊重并发挥学生在学习活动中主体地位，提倡头脑风暴式地解决问题，倡导给每位学生同等的机会，体现了集思广益，体现团队合作的智慧。
6.3 先做后讲，暴露问题，解决问题
在课堂上，教师一定要留有充足的时间给学生训练题目，必须先做后讲，让学生先暴露问题（建议充分用好实物展台，展示学生试卷），再解决问题，提高学生自我解决问题的能力。这样做必定比边做边讲效果好。
总之，学生学习的主动性一旦被激发，学习的责任才真正从教师转移到学生，学生的学习才是一种真正有效的学习。而真正能够满足学生心理需求和唤起学生主体意识的课堂情境，才能激发他们的冲动性和思维的活跃性。教师要精心设计，巧搭平台，引导学生讲、思、问，让学生都能积极地参与。“给学生一个智慧的支点，他们可以翘起地球。”
参考文献：
[1] 艾璐.“碳循环”的魅力（上教版）[M].江苏省2011年初中化学优质课教案.2011.
[2] 夏祥斌.在高中生物学教学中应用模型建构化解抽象问题[J].生物学教学，2012，37（12）：19～21.
摘 要 通过问题串、模型建构、小组合作、情景创设等形式，对“碳循环”一课教学进行了创新设计，建构自主、主动、交流、互进的生态课堂，帮助学生发展自主学习的能力。并对本节课进行教学反思。
关键词 模型建构 教学设计 合作探究
中图分类号 G633.91 文献标志码 B
1 教材分析
“碳循环”的内容主要包括3个部分：生态系统的物质循环的概念、碳循环及能量流动和物质循环的关系。第一部分内容包括物质循环的物质、范围、循环及特点。第二部分内容包括碳循环的过程、特点及温室效应。第三部分内容包括能量流动和物质循环的区别与联系。“碳循环”一课以生态系统的结构、能量流动、光合作用和细胞呼吸等为基础，是选修3第四章“生态工程”的基础，具有承上启下的作用。江苏省学业水平测试考试对碳循环考纲要求为C级。这部分知识与目前的低碳生活、环境污染等现实联系紧密，历来是高考考查的重点内容，往往与生态系统的能量流动和环境问题等知识放在一起，综合考查学生对知识的理解和运用能力。
2 教学目标
2.1 知识目标
说明能量流动和物质循环的关系。
2.2 能力目标
以碳循环为例，分析生态系统中的物质循环。
2.3 情感、态度和价值观目标
关注碳循环平衡失调与温室效应的关系。
3 教学重点与难点
分析生态系统中的物质循环。
4 教具准备
用彩色卡纸剪出8张纸片，分别标记为生产者、消费者、分解者、初级消费者、次级消费者、三级消费者、CO2、化石燃料，反面粘上软磁贴（淘宝有售，可贴在磁性黑板上）。学生准备类似的纸片（可用便签，粘在白纸上），在分组活动时用于构建碳循环图解。
5 教学过程
5.1 自主预习，探求未知
对于学生能在书上找到的概念，可放在自主学习部分。教师将概念中的关键词，以填空题形式呈现，让学生提前预习。预习内容如下所示：物质循环的概念、碳元素在无机环境中主要存在形式、碳元素在生物群落中存在形式、碳循环的特点（可改成填空格式）。
5.2 情景导入，激趣课堂
课前，教师让学生欣赏骨笛清脆悦耳的笛声，并提出资料：考古学家通过测定骨笛中14C的含量，推算出距今已有7 000多年。什么是14C呢？14C原本是宇宙射线与空气中的气体原子发生核反应而产生的，它能与氧原子结合形成二氧化碳。14C最初是以二氧化碳为载体存在于大气中。接着，教师提出问题：为什么最初存在于大气CO2中的14C，经过若干年后能到动物骨骼中？教师可引导学生思考：14C是直接进入还是间接进入呢？学生就会讨论，先是通过光合作用进入绿色植物，再进入动物。教师紧接着提出：大气中的CO2是如何维持平衡的？进入生物群落中的碳如何返还到无机环境？碳是如何在无机环境和生物群落之间循环的？这样引入到碳循环模型的建构。
5.3 合作分享，自主建构
美国学者爱德加·戴尔提出，学习效果在30%以下的几种传统方式，都是个人学习或被动学习；而学习效果在50%以上的，都是团队学习、主动学习和参与式学习。教师把课堂还给学生，学会让位，做一个睿智的导演，给学生以充分的时空和舞台。在本节课上，笔者先让学生观看2 min碳循环的微课，让学生自主学习视频里的知识。然后用准备好的纸片构建模型，让学生分组活动，最后请一组学生到黑板上展示。对于学生分组，每组一般安排6人为宜，人数太多会稀释组员之间的关系，引起部分学生注意力分散。每组可选好一位优秀的组长，组长带领组员共同进行正向学习，避免负向学习。学生分组活动时，一定要明确任务，否则教学很难收到实效。教师将这部分内容以填空题形式展现出来，不仅为学生完成碳循环图解构建，搭建了平台，又向学生明确了具体的操作任务，同时又强化了基础知识。
活动一：构建碳循环模型，理解生态系统物质循环的概念和特点。
在图1中补充箭头以表示碳元素的转移方向，并思考讨论每一个箭头代表的过程，在箭头旁边标明。
笔者认为突破碳循环应围绕两个核心问题展开：
（1） 能够利用大气中的CO2的途径有哪些？
（2） 大气中的CO2来源有哪些途径？
为了突破以上两个核心问题，笔者准备了以下问题串：
生产者主要通过什么生理过程，将CO2合成为有机物的？
生产者合成的有机物是如何被消费者利用的？
生物群落中的碳返回大气的途径有哪些？
绿色植物和各级消费者都通过什么生理过程，将有机物分解为CO2释放到大气中的？
分解者通过什么过程，将有机物分解为CO2释放到大气中？
除此之外，碳还可以通过什么途径返还到大气中？
碳在生物群落内部是以什么形式传递的？
碳在生物群落与无机环境之间的循环主要是以什么的形式进行的？
教师将以上设计的问题呈现在PPT上。用问题呈现的形式更能启发学生思考，引领学生思维的发展。在导学案中以填空题的形式呈现，以便学生填写。教师还可通过抢答的形式给小组加分，让学生参与竞争。
师生共同总结突破碳循环的方法：先看双箭头，“多进一出”为大气中CO2，“一进多出”（其中“一进”需重点强调）为生产者；后看“多进一出”为分解者，剩下的为各级消费者以及化石燃料燃烧。
模型建构说明：先取生产者、消费者、分解者、CO2这四张构建三角形的图解（图2A）。然后再加上写有化石燃料的卡纸，将图解补充完整（图2B）。还可取生产者、初级消费者、次级消费者、三级消费者、分解者、CO2、化石燃料这七张卡纸构建更完整的长方形图解（图3）。采用软磁贴的优点是可以在黑板上随意挪动的，从而构建多样化的图解，让学生多见识，多体验，以便应对多变的考题。无论怎样挪动，最后教师还要跟学生强调碳循环进出的2个核心问题。 本节课内容并不难，很多教师会忽视本节课的教学设计，若不精心设计，就成为平铺直叙的讲课。教师创设有价值的课堂情境和探究的问题，才能促使学生产生高质量的思考，才能让学生动起来，教材才能活起来，从“闷课”走向“活课”。
活动二：说明能量流动和物质循环的关系。
对于能量流动和物质循环的比较，这部分内容可让学生先复习能量流动，教师再引导讨论两道思考题，并完成表格内容。
小组讨论，思考问题并完成表格：
（1） 两幅图（图4）中箭头的最终走向，说明物质循环和能量流动有何区别？
（2） 两幅图中箭头的共同走向，说明物质循环和能量流动有何联系？
（3） 列表比较说明能量流动和物质循环的关系（表1）。
学完这两部分内容后，笔者带领学生对二者进行比较，找出二者的联系与区别。教师需强调物质循环和能量流动是生态系统动态变化过程的两个方面（即一个过程的两个方面，而不是两个过程）；物质可以循环，能量流动是单方向的，不能循环；物质循环和能量流动都是沿着食物链和食物网这个渠道进行的；生态系统的各种成分，正是通过物质循环和能量流动，才能够紧密地联系在一起，形成一个统一的整体。
活动三：如何解决“温室效应”？
笔者从网上下载了高赞民创造的“低碳环保领袖”的沙画视频，从中截取了一段视频。教师先让学生观看这段视频，学生自然就能讲出温室效应产生原因和解决办法。这段视频让学生感受到了沙画和音乐的魅力，无论内容还是配音，都非常适合作为本节课的结束曲。在一次市级公开课后，听课教师一致认为运用这段视频的教学效果非常好。
6 教学反思
6.1 注重平时收集素材
经常开设公开课，无疑是年轻教师迅速成长最有效途径，教师在磨练中创新，在创新中成长，在自我成长中受益学生。上好公开课教师要注重平时收集素材。著名作家路遥在创作《平凡的世界》这部作品之前，花了很长时间收集了大量素材，才创作出了这部经典作品。可见教师想要对上课内容进行创新，平时要做有心人。笔者在写这篇论文的时候，偶然看到中央电视台《是真的吗？》这档节目，在2015年6月15日这一期里有个非常好的问题：滴血能验亲，是真的吗？教师可剪接视频用在“物质的跨膜运输”这节课上，效果肯定非常好。笔者建议教师可将一些设计的灵感和素材记录下来在笔记本上，等到用的时候可信手拈来，绝不会有书到用时方恨少的感觉。
6.2 尊重并发挥学生在学习活动中主体地位
“一切真知都应由学生自己获得，或由他重新发现，至少由他重新构建，而不是草率地传递给他。”这是瑞士教育心理学家皮亚杰的名言。笔者所任教的学校大力推行的“双主互动，小组合作”教学模式，其宗旨在于尊重并发挥学生在学习活动中主体地位，提倡头脑风暴式地解决问题，倡导给每位学生同等的机会，体现了集思广益，体现团队合作的智慧。
6.3 先做后讲，暴露问题，解决问题
在课堂上，教师一定要留有充足的时间给学生训练题目，必须先做后讲，让学生先暴露问题（建议充分用好实物展台，展示学生试卷），再解决问题，提高学生自我解决问题的能力。这样做必定比边做边讲效果好。
总之，学生学习的主动性一旦被激发，学习的责任才真正从教师转移到学生，学生的学习才是一种真正有效的学习。而真正能够满足学生心理需求和唤起学生主体意识的课堂情境，才能激发他们的冲动性和思维的活跃性。教师要精心设计，巧搭平台，引导学生讲、思、问，让学生都能积极地参与。“给学生一个智慧的支点，他们可以翘起地球。”
参考文献：
[1] 艾璐.“碳循环”的魅力（上教版）[M].江苏省2011年初中化学优质课教案.2011.
[2] 夏祥斌.在高中生物学教学中应用模型建构化解抽象问题[J].生物学教学，2012，37（12）：19～21.