一、設(shè)計思路本節(jié)課的教學設(shè)計以新課程理念為指導思想。“群落的演替”從群落水平揭示了生命系統(tǒng)的動態(tài)發(fā)展過程，對種群和生態(tài)系統(tǒng)的學習起到承上啟下的作用，也是退耕還林等生態(tài)恢復工作的重要理論依據(jù)。而演替是一個復雜、漫長的過程，學生無法親歷完整的演替系列，又因城市學生對地衣、苔蘚等缺乏足夠的感性認識，導致學生對演替的理解往往是靜態(tài)而模糊的，闡明群落的演替也變得困難重重。學生的概念學習一般要經(jīng)過具體到抽象的過程，是感性到理性、理性到實踐的過程。本節(jié)課以“退耕就能還林嗎？”、“退耕還林背后的自然規(guī)律是什么？”等現(xiàn)實問題作為切入點，引導學生分析棄耕農(nóng)田中的物種取代過程，逐步建立現(xiàn)象與概念間的聯(lián)系，最終抽象概括出演替的概念與機制，之后借助各種直觀素材及學生活動突破思維障礙，分析歸納出兩種演替類型的異同點，進一步完善知識體系。最后，鼓勵學生探討演替理論在退耕還林等生態(tài)恢復工作中的具體應(yīng)用，深化核心概念，將新課程理念中的STS思想落到實處。由圖1可知，本節(jié)課增加了研究方法的教學。當學生對演替的知識有了初步了解的時候，往往會提出一個新問題：“這么漫長的演替過程，人們是怎么研究的呢？”，而其方法早已蘊含在各種文字、圖片素材中，將其提煉出來不僅不會增加學生的負擔，還明確了知識學習與研究方法的內(nèi)在聯(lián)系，使學生領(lǐng)悟到研究方法在科學研究中的重要性，凸顯理科教學的特點。本節(jié)課從學生的認知規(guī)律出發(fā)，根據(jù)教學內(nèi)容及學生的知識儲備，優(yōu)化組合了多種教學方法，為學生構(gòu)建完善的知識體系提供了橋梁和支架。首先，以資料分析的方法，引導學生沿著問題串的思路建立演替現(xiàn)象與概念間的聯(lián)系，使生成概念與闡明機制變得水到渠成，一氣呵成；而后通過2人一組的計算機模擬活動，將抽象、漫長的演替過程壓縮虛擬化，既能使學生感受到演替的動態(tài)發(fā)展性，又能作為評價的依據(jù)，之后再通過觀察地衣、苔蘚及生活環(huán)境等活動，掃清思維障礙，進一步完善知識體系；最后，在探討實際問題的過程中加工和運用新概念，將其內(nèi)化到自己的知識體系中。二、教學分析1教材分析：“群落的演替”是人教版必修三第4章第4節(jié)的內(nèi)容，從群落水平闡述了生命系統(tǒng)的動態(tài)發(fā)展過程，對前后的種群和生態(tài)系統(tǒng)的學習起到承上啟下的作用，在本模塊中占有重要地位?！叭郝涞难萏妗标P(guān)注人類活動對群落演替的影響，對提高學生的個人素養(yǎng)及參與社會事務(wù)的討論和決策能力等方面有非常重要的指導作用。2學情分析：我校屬于北京市示范校，學生的思維比較活躍、有較好的理解和分析能力，已學習了動植物的個體水平調(diào)節(jié)及種群的群體水平調(diào)節(jié)。城市中學生對農(nóng)田、地衣、苔蘚等缺乏感性認識，雖然知道一些演替現(xiàn)象，但沒有建立現(xiàn)象與概念間的聯(lián)系，對演替的概念比較陌生。3教學條件分析：本校學生能制作簡單的ppt演示文稿，其作品可通過數(shù)字互動平臺在全班展示交流。教師提前采集的地衣、苔蘚等實物可供學生2人一組進行觀察。此外，還有視頻、圖片等資源。4教學重點與難點：生成演替的概念，區(qū)分演替的類型是本節(jié)課的教學重點，闡明演替機制與初生演替過程為教學難點。三、教學目標知識目標1描述群落演替的概念。2闡明群落的演替過程及機制。3闡明初生演替和次生演替的區(qū)別。能力目標1小組合作，嘗試利用計算機模擬構(gòu)建初生演替的各階段。2運用演替理論，為退耕還林工作提出合理建議。3通過觀察地衣、苔蘚實物及生活環(huán)境等活動，說出在初生演替過程中地衣先于苔蘚出現(xiàn)的機理。情感態(tài)度價值觀目標1體驗科學研究的艱難，學習科學研究的基本方法。2認同群落演替是一個長期的過程，是生物與生物、生物與環(huán)境相互作用的結(jié)果。3關(guān)注人類活動對群落演替的影響，樹立生態(tài)學和可持續(xù)發(fā)展的觀念。四、教學策略與手段1以問題串的形式，引導學生分析相關(guān)資料，實現(xiàn)演替概念與機制的一體化教學。2通過2人一組的計算機模擬活動，使學生在實際操作中感受演替的動態(tài)發(fā)展過程。3通過觀察地衣、苔蘚及其生活環(huán)境，使學生深刻理解這些先鋒生物在初生演替中的重要作用。五、教學過程教學內(nèi)容教師的組織和引導學生活動教學意圖創(chuàng)設(shè)情境我們都知道，我國是一個農(nóng)業(yè)大國，人口數(shù)目眾多，解決吃的問題就是一個首要事情。為了擴大耕地面積，不惜毀林開荒，加上很多地區(qū)廣種薄收的傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式，導致農(nóng)村經(jīng)濟陷入“越墾越窮，越窮越墾”的惡性循環(huán)，生態(tài)環(huán)境持續(xù)惡化，水土流失日益嚴重，干旱等自然災(zāi)害頻繁發(fā)生，為了改善這種局面，國家明確提出了相關(guān)政策，大家知道是什么嗎？（圖片：破壞的環(huán)境與退耕還林條例）是退耕就能還林嗎？任何有效的政策指令都要遵循自然的發(fā)展規(guī)律。那么退耕還林背后的自然規(guī)律是什么呢？這就是我們今天這節(jié)課需要探討的內(nèi)容群落的演替。回答：略激發(fā)學習興趣，思考退耕還林與課題間的聯(lián)系。新課講解1演替的概念與機制2演替的研究方法3演替類型問題1：（展示棄耕農(nóng)田圖）如果人們不再種植莊稼，這塊農(nóng)田可能會有什么變化？問題2：這些生物從何而來？（展示相關(guān)數(shù)據(jù)）問題3：顯然，早期的時候，這塊農(nóng)田里有很多植物的種子，而研究結(jié)果顯示，在某農(nóng)田在棄耕的第一年就有多達31種草本植物出現(xiàn)和定居。為什么先定居下來的是草本植物呢？（圖2）圖2問題4：既然草本占了優(yōu)勢為什么還會給灌木、喬木可乘之機，而且先增加的為什么不是喬木而是灌木呢？補充說明：草本、灌木、喬木間的復雜關(guān)系（圖3）圖3（展示美國北卡羅來納棄耕農(nóng)田的研究數(shù)據(jù)）介紹草本植物內(nèi)也有優(yōu)勢種的改變。問題5：由表中，我們可以看出，隨著時間的推移，植物的種類數(shù)量發(fā)生了改變，那么其他生物的種類和數(shù)量是否有改變？這個地區(qū)的植物、動物、微生物共同構(gòu)成什么？（圖4）圖4問題6：我們剛才分析的過程就是群落的演替過程。你能用一句話來描述什么是群落的演替嗎？問題7：為什么會發(fā)生演替？視頻：生物之間的相互作用講述：演替的過程需要很長的時間，但也不是一個無休無止、永恒延續(xù)的過程。在這種相互作用中，群落會達到相對穩(wěn)定的狀態(tài)，也就是我們常說的穩(wěn)態(tài)，這時候的群落叫頂極群落。問題8：一說到穩(wěn)定的狀態(tài)，我們很容易想到森林，那么是不是所有的群落最終都會演替成森林呢？為什么？（圖5）圖5 頂極群落（展示演替系列照片：棄耕1年、4年、15年、35年、60年、100年后）鼓勵學生提出自己的疑問。問題9：演替是一個漫長的過程，一個人的一生很難看到一個完整的演替系列，那人們是怎么研究演替的呢？補充介紹：樣方法、標志重捕法主要側(cè)重一個種群的密度測量。要區(qū)分不同的物種，我們還需要一些分類學的知識。永久性樣地、空間序列等。我們已經(jīng)了解，經(jīng)過演替，群落會變得越來越穩(wěn)定，但凡事都有個度，一旦外界的干擾過于強大時，也會遭受不同程度的破壞，經(jīng)歷再一次的演替過程。這時我們還需要實地調(diào)查，記錄分析。（展示圖片）問題10：如果有兩個地方經(jīng)過火災(zāi)和火山兩種干擾后，它們的演替過程是否一樣呢？視頻：森林大火活動1：引導學生推測火山噴發(fā)后火山巖上的演替過程，并計算機模擬該過程。（圖6）圖6 學生可選擇的圖片（根據(jù)需要，所有圖片可隨意拖動、復制、縮放）巡視，進行個別指導，之后找一個組展示與匯報，完善小組作品中的不足之處，給予鼓勵性評價。活動2：指導學生觀察地衣和苔蘚，引導學生說出初生演替過程中地衣先于苔蘚出現(xiàn)的機理。（圖7）圖7 教師采集的地衣和苔蘚補充說明：地衣模式圖及資料、五大連池（約300年）；長白山火山巖（約1100年）等實例。小結(jié)兩種演替類型的異同點。回答：長草回答：動物散布、土地里本身就有、風吹等?；卮穑荷L快?；卮穑簞游铩⑽⑸锘卮穑喝郝鋰L試用自己的語言概括，師生共同完善。回答：不是。平均溫度、年降雨量等因素制約。（是一個地方拍攝的嗎？如何研究演替？）回答：樣方法、標志重捕法等?；卮穑翰灰粯??；馂?zāi)后，地上的部分被燒毀，但地下還有一些殘留；火山噴發(fā)后則整個被破壞。學生兩人一組，計算機模擬火山巖上的演替過程。被指定小組用數(shù)字化互動平臺展示自己的成果，并進行解說。學生描述觀察結(jié)果，并進行解釋。從事實出發(fā)，建立現(xiàn)象與概念間的聯(lián)系?；仡櫲郝涓拍畹幕A(chǔ)上，經(jīng)過邏輯推理和歸納概括最終生成演替的概念，并進一步闡明演替的機制。借助直觀素材，增加感性認識，提高學生的學習興趣。檢驗學生的理解情況，明確不同群落存在于一定的環(huán)境之中，依靠自我調(diào)節(jié)機制維持其穩(wěn)態(tài)。為猜測提供事實證據(jù)，并引出演替的研究方法。關(guān)注知識學習與研究方法的有機結(jié)合，體會研究方法在科學研究中的重要性。利用直觀素材，證實猜測。在推測-模擬-實證的學習過程中，完善知識體系；認同演替是一個長期動態(tài)的發(fā)展過程。拓展提高4應(yīng)用講述：演替是一個自然過程，這個過程可能需要花費很長一段時間，幾十年、上百年，甚至可能是以百萬年計。漫長的時間跨度是由于某些特別的問題引起的，這些限制因子，可能通過人為干預獲得解決，從而推動或加速演替的進行。問題11：（展示圖片：退耕還林第一縣吳起）如何運用演替理論，指導退耕還林工作？引導學生從改善土壤條件、謹慎引進外來生物、恢復與保護等幾個方面進行思考。思考、回答（略）使學生在真實任務(wù)和問題情境中加工和運用演替知識，滲透STS思想。板書設(shè)計六、問題研討1我校的少數(shù)學生