基于生态系统核心概念的探究性教学设计-以“生物群落”为例（浙教版九年级科学）

基于生态系统核心概念的探究性教学设计——以“生物群落”为例（浙教版九年级科学）一、教学内容分析  本节内容在《义务教育科学课程标准（2022年版）》中隶属于“生命科学领域”的“生物与环境”主题，是建构“生态系统”大概念的核心基石。从知识技能图谱看，学生需在已学“种群”概念的基础上，进阶理解“生物群落”的内涵（物种组成、种间关系、空间结构）及其与无机环境共同构成生态系统的逻辑关系，这标志着对生命系统层次认识的跃升。认知要求从识记具体实例，上升到理解概念本质并能在真实情境中分析应用。过程方法上，课标强调运用观察、比较、建模等科学方法探究生物与环境的关系，这要求课堂设计必须提供真实的生态情境（如校园一角、池塘群落），引导学生在数据收集、模式识别中自主建构概念。素养价值渗透方面，本课是培育“生命观念”（结构与功能观、系统观）和“科学思维”（比较与分类、模型建构）的绝佳载体，通过对群落稳定性的探讨，亦能自然融入“生态意识”与社会责任感的培育。  学情研判显示，九年级学生已具备种群、环境影响生物等基础知识，并对自然生态有直观但零散的经验。主要认知障碍在于：其一，易混淆“种群”与“群落”概念，将群落简单理解为多个种群的“集合”，而忽视其作为一个具有内在联系的生命整体的“系统”属性；其二，对抽象的种间关系（如竞争、捕食、共生）缺乏动态、量化的理解。教学需通过具体、可对比的群落案例（如森林与草原），搭建从“列举物种”到“分析关系”再到“概括特征”的认知阶梯。在过程评估中，将设计“概念辨析判断”和“简易食物网构建”等活动作为前测与形成性评价点，实时诊断学生的概念理解层次。针对差异，对抽象思维较弱的学生提供更多图像化、类比化的支持（如用社区角色类比群落结构），为学有余力者则提供分析更复杂群落演替资料的机会，满足其深度探究的需求。二、教学目标  在知识目标维度，学生将能够准确阐述生物群落的概念，清晰辨析其与种群、生态系统的区别与联系；能够具体说明群落的空间结构（垂直与水平）和主要种间关系（捕食、竞争、寄生、共生），并各举出至少一个实例；最终能整合上述知识，解释特定生物群落（如一片树林）相对稳定的原因，初步建立“群落是一个动态整体”的观念。  在能力目标维度，学生将通过观察和分析教师提供的不同生态系统影像、标本或数据资料，发展比较、归纳与分类的科学探究能力；在小组合作构建“微型生态瓶”概念模型或分析预设食物网的任务中，提升运用模型表达复杂系统关系的信息处理与建模能力。  在情感态度与价值观目标维度，学生将在探究群落复杂性与稳定性的活动中，体验自然之精妙，初步形成敬畏生命、尊重自然的情感；通过讨论人类活动对本地群落的影响，能理性认识到自身行为与生态保护的联系，萌生朴素的生态责任感。  在科学思维目标维度，本节课重点发展学生的系统思维与模型建构思维。通过驱动性问题“为什么这片树林里的生物能长期‘和睦相处’？”，引导学生将群落分解为物种组成、结构、关系等要素进行分析，再综合这些要素的相互作用来理解其整体稳定性，完成一次系统思维的初步训练。  在评价与元认知目标维度，学生将在课堂小结环节，尝试使用教师提供的简易量规，对个人或小组构建的“群落关系图”进行自评与互评；并能够反思在本课概念建构过程中，哪些方法（如图表对比、实例分析）对自己理解核心概念帮助最大。三、教学重点与难点  教学重点为：生物群落的核心内涵（即由一定区域内所有生物种群形成的有机整体）及其核心特征（物种组成、种间关系和空间结构）。确立依据在于，此概念是勾连“种群”与“生态系统”两级生命系统层次不可或缺的枢纽，是理解生态学系统观的基础。从中考命题趋势看，围绕群落概念辨析、种间关系判断以及基于群落结构分析生态问题的试题出现频率高，且重在考查概念理解和迁移应用能力，而非机械记忆。  教学难点为：理解群落是一个内部存在复杂相互作用、对外体现整体特征的动态系统，而非静态的“名单集合”；以及准确辨析并举例说明抽象的种间关系（尤其是竞争与共生的具体类型）。难点成因在于，学生此前对生物的认识多停留在个体或同种群体层面，缺乏“异种生物间通过关系网络构成整体”的认知经验，思维需要从“实体”转向“关系”。突破的关键在于提供足够丰富、对比鲜明的具体群落实例，引导学生从“看见了哪些生物”深入到“它们之间可能如何相互影响”，从而感知其整体性。四、教学准备清单1.教师准备1.1媒体与教具：精心编辑的对比视频/高清图片组（如热带雨林群落与荒漠群落；池塘群落垂直分层特写）；交互式课件，内含动态展示的种间关系示意图、概念辨析互动题。1.2实验与学具：“构建我的小群落”学习任务单（含不同生态位生物选项卡片）；供小组使用的生态瓶简易建模材料（大广口瓶、不同颜色黏土或磁贴代表生物）；记录用大白纸与彩笔。2.学生准备：预习教材，尝试观察并记录校园或小区某一角落（如花坛、水池）看到的生物种类；携带彩色笔。3.环境布置：课桌按四人小组拼合，便于合作探究；教室侧板提前划分区域，用于张贴各小组的“群落关系图”初步成果。五、教学过程第一、导入环节1.情境创设与旧知唤醒：同学们，上节课我们学习了“种群”，知道了同种生物个体的集合。现在请大家看屏幕上的两张照片：一张是我们学校郁郁葱葱的小树林，一张是附近公园光秃秃的荒草地。我有一个问题：这两处地方，哪里的“生物种类”更多？对，很明显是小树林。但仅仅用“种类多”来形容，够准确吗？我们换一种问法：大家觉得，是小树林里的生物们生活得“更有章法”，还是荒草地里的更“有组织”呢？来，说说你们的直觉。1.1.驱动性问题提出：大家的直觉可能指向小树林。这就引出了我们今天要探究的核心问题：一个区域内的各种生物，它们究竟是杂乱无章地凑在一起，还是像一个和谐的社区一样，有结构、有规矩地共同生活呢？这个有组织的“生命社区”，在科学上就叫做——生物群落。1.2.学习路径预告：今天，我们就化身“生态侦探”，首先通过对比，揭开生物群落的“成员档案”和“空间布局图”（物种组成与空间结构）；然后，我们要深入探查这些居民之间的“邻里关系”是亲密还是紧张（种间关系）；最后，我们要尝试解释，这样一个复杂的社区是如何保持相对稳定的。第二、新授环节任务一：从“种群集合”到“生命整体”——初识群落内涵教师活动：首先，我会展示一个预设情境：“某水域监测到有鲤鱼种群、水草种群和浮游动物种群。”提问：“根据旧知，这里有几个种群？”学生回答后，再展示一张包含上述所有生物及细菌、藻类等的完整池塘生态图片，追问：“那么，这张图片里展示的，是三个种群吗？”引导学生说出“是所有生物的总和”。接着，抛出核心辨析：“所以，生物群落不是多个种群的简单‘加法’，而是所有这些种群生活在一起，形成的一个有机整体。它们之间会发生联系，共同受到环境的影响。”我会在黑板上画出从“个体→种群→群落→生态系统”的递进关系图，并强调：“群落，是迈向‘生态系统’这个更宏大概念的关键一步。好，请各组打开任务单第一部分，根据图片，列举出你们认为的‘学校小树林群落’可能包含的主要生物种群。”学生活动：倾听、思考并回答教师的序列提问，在认知冲突中感知“整体”与“集合”的差异。小组内快速讨论，结合预习观察，在任务单上列出小树林中可能存在的植物、动物、微生物等生物类型（如樟树、苔藓、麻雀、蚯蚓、细菌等）。即时评价标准：1.能否在教师引导下，修正“群落即种群相加”的潜在误区。2.小组列举的生物类型是否具有一定多样性（涵盖不同类群），而非仅列举醒目动物。3.讨论时，组内成员能否相互补充，而不是一人主导。形成知识、思维、方法清单：  ★生物群落的概念：在一定环境内，各种生物种群（所有生物）有规律地聚集在一起，形成的有机整体。敲黑板：“各种”意味着所有生物类型；“有规律”暗示了内部存在结构与联系，这是与“集合”的本质区别。  ★生命系统的结构层次：细胞→组织→器官→个体→种群→群落→生态系统→生物圈。群落是承上启下的关键层次。  ▲初步的系统思维：开始学习将一群生物视为一个相互关联的“整体”来思考，而不是孤立地看待各个部分。任务二：解密群落的“楼层”与“街区”——探究空间结构教师活动：现在，我们来当一回社区规划师，看看群落这个“社区”是如何进行“空间规划”的。播放热带雨林群落的垂直分层视频特写，同时呈现一幅草原群落的平视图。引导观察：“请大家聚焦雨林，从上到下，你发现了什么明显的分布规律？再看看草原，远处的斑块状草丛和近处的连片草丛，分布均匀吗？”学生描述后，总结出“垂直分层”和“水平镶嵌”两个术语。“同学们想一想，大树高高在上争夺阳光，苔藓甘居底层利用散射光，这种分层现象对它们各自、对整个群落有什么好处呢？”引导学生理解这是对资源的充分利用，减少了竞争，让更多物种能共存，从而增强群落稳定性。学生活动：仔细观察视频与图片，对比发现雨林在高度上的分层现象（乔木层、灌木层、草本层、地被层）和草原在水平方向上的不均匀分布（斑块状）。小组讨论分层结构的意义，并尝试解释。即时评价标准：1.观察是否细致，能否准确描述空间分布的特征。2.对“意义”的推理是否基于“资源利用”这一核心逻辑，表述是否合理。形成知识、思维、方法清单：  ★群落的空间结构：主要包括垂直结构（生物在垂直方向上的分层现象，如森林群落）和水平结构（生物在水平方向上的斑块状或镶嵌状分布，如受光照、湿度差异影响的植被）。这个概念很形象，想想我们的教学楼，不同年级在不同楼层，也是一种“垂直结构”哦。  ★结构的意义：显著提高了群落对环境资源（如光、水、空间）的利用能力，为更多生物提供栖息地，从而增强群落的复杂性和稳定性。这是“结构与功能相适应”观点的具体体现。  ▲比较与归纳的方法：通过对比雨林和草原两种极端案例，归纳出空间结构的两种普遍类型。任务三：剖析“邻里关系网”——理解种间关系教师活动：认识了社区的“布局”，我们再来深入探查一下居民们复杂的“邻里关系”。这是本课最富戏剧性的部分。我将呈现四组关系明确的动态图示或微视频：1.狼捕食羊；2.同一植株上的两根藤蔓缠绕争夺阳光；3.蛔虫生活在人肠内；4.豆科植物与根瘤菌。每展示一组，便提问：“请用一个词概括这种关系的本质？谁受益，谁受害？”引导学生得出捕食、竞争、寄生、共生（互利共生）四种基本类型，并板书其核心特征（“+”等符号表示）。随后，提出进阶思考题：“竞争一定是你死我活吗？能否长期共存？”展示资料：生态位分化导致竞争减弱，例如两种食性略有不同的鸟类。强调：长期共存的竞争往往是温和的、动态平衡的。学生活动：观看材料，积极思考并尝试概括关系本质。参与互动问答，理解四种关系的内涵。针对进阶问题进行思考，理解自然界中竞争的复杂性。即时评价标准：1.能否准确将实例与关系类型匹配。2.能否用“受益/受害”或符号清晰表述不同关系的结果。3.对“竞争共存”的进阶问题是否表现出兴趣并进行合理推测。形成知识、思维、方法清单：  ★种间关系的四种基本类型：捕食（一种生物以另一种为食，如狼与羊）；竞争（争夺共同资源，如植物争光）；寄生（一种生物生活在另一种生物体表或体内，从中获取营养并造成损害，如蛔虫与人）；共生（两种生物生活在一起，相互有利，如根瘤菌与豆科植物）。这里最容易错的是寄生和共生，关键看对寄主是“害”还是“利”。  ★关系分析模型：学会用“+”（受益）、“”（受害）、“0”（无影响）来分析不同生物在种间关系中的得失状态。这是简化复杂生态关系的有效思维工具。  ▲动态与平衡的视角：认识到种间关系（尤其是竞争）并非静止不变，生物可能通过生态位分化等方式实现长期共存，这是群落稳定的内在调节机制之一。任务四：化零为整——构建群落概念模型教师活动：现在，请各位“生态侦探”整合线索，完成最终报告。发布核心任务：以小组为单位，利用提供的生态瓶建模材料或大白纸，为“一个池塘群落”或“一片森林群落”构建一幅“群落关系图”。要求必须体现：1.至少包含5种代表性生物（注明种群名）；2.用空间位置大致表现垂直或水平结构；3.用箭头和标注标出至少3种主要的种间关系。我将巡视各小组，提供必要的提示，如“水草和藻类是什么关系？”“小鱼和大鱼之间可能只有捕食吗？”。学生活动：小组合作，热烈讨论，确定建模对象和代表性生物。共同设计和绘制“群落关系图”，在过程中综合运用本课所学概念，协商解决如何表现结构与关系。完成后将作品张贴到指定展板。即时评价标准：1.模型是否包含了“多种生物种群”这一群落基本要素。2.是否尝试表现空间结构（即使简单）。3.标注的种间关系类型是否准确，箭头指向是否合理。4.小组分工协作是否有效，每位成员是否参与贡献。形成知识、思维、方法清单：  ★模型建构方法：通过构建物理或图示模型，将抽象的群落概念（组成、结构、关系）可视化、具体化，这是科学研究和学习中的重要方法。  ★知识的综合应用：此任务是本节课知识技能的“集成测试”，要求将群落的内涵、特征有机整合到一个具体的实例中。  ▲合作与交流：在共同完成复杂任务中，学习倾听、解释、协商与整合不同观点，这是科学探究必备的团队素养。第三、当堂巩固训练  现在，我们通过一组分层练习来巩固和检验今天的学习成果。请大家根据自身情况，至少完成A、B两层。  A层（基础应用）：1.判断：“一片森林中的所有树木构成了一个生物群落。”（考察群落概念辨析）2.连线：将“蜜蜂采蜜”、“菟丝子缠绕大豆”、“稻田中水稻与杂草”与对应的种间关系类型相连。  B层（综合迁移）：阅读一段关于“某海岛引入山羊后，导致本土灌木被过度啃食，继而影响以该灌木为食的昆虫和鸟类”的简短材料。分析：材料中涉及了哪些生物种群？描述了哪些种间关系？这一事件说明了群落内部关系具有什么特点？  C层（挑战探究）：尝试设计一个简易的“生态瓶”（列出瓶内计划放置的生物和非生物成分），并预测其中可能形成的种间关系和空间结构，简述你设计的依据。  【反馈机制】：A层题通过全班举手或电子问卷快速统计，针对错题请学生讲解错误原因。B层题进行小组讨论后，请不同小组分享答案，教师点评并强调“牵一发而动全身”的整体性。C层题为开放性思考，邀请有想法的同学简要分享设计思路，予以鼓励，不作为统一讲评要求。第四、课堂小结  旅程接近尾声，谁来帮我们梳理一下，今天作为“生态侦探”，我们发现了“生物群落”这个生命社区的哪些奥秘？我邀请一位同学用关键词到黑板上进行梳理。（学生梳理后，教师补充完善成概念图形式）。我们发现，群落绝非简单的生物清单，而是一个具有特定物种组成、精巧空间结构和复杂种间关系的动态整体。正是这些内在的规律与联系，使得群落能够相对稳定地存在。  【作业布置】：  1.必做（基础）：完成练习册中本课相关的基础习题；从教材或网络上找一个真实的生物群落实例（如西双版纳热带雨林、青藏高原高寒草甸），简要介绍其主要的物种组成和结构特点。  2.选做（拓展/探究）：（二选一）①观察并绘制你家附近一个小型群落（如花园、盆栽）的生物组成草图，并推断其中可能存在的种间关系。②查阅资料，了解“生态位”概念，并思考它如何帮助不同生物在竞争中实现共存。六、作业设计  基础性作业：全体学生需完成教材课后练习中关于群落概念、种间关系类型判断的基础题目；并熟记本节课核心概念的定义及特征要点，能够进行复述。  拓展性作业：要求学生完成一个情境化的微型分析报告。提供一份关于“校园不同区域（光照充足的草坪vs.背阴的墙角）生物调查对比”的简化数据表（列出发现的动植物种类和数量差异）。学生需要分析数据，指出哪一区域可能形成一个更复杂的微小群落，并从物种组成和空间结构的角度解释原因。此题旨在训练学生在真实数据中应用概念的能力。  探究性/创造性作业：供学有余力且兴趣浓厚的学生选做。任务为“设计一个稳定的‘桌面微型群落’方案”。学生需要选择一个小型容器（如大口瓶、苔藓缸），自主查阅资料，选择相容的植物、小型动物或微生物，并撰写一份简要的设计说明书，阐明所选生物之间的种间关系、预计形成的空间结构，以及如何维护该微群落的稳定（如光照、湿度管理）。此作业融合了研究、设计与创造性思维。七、本节知识清单及拓展  ★1.生物群落：一定区域内所有生物种群的有机整体。关键在“所有”和“有规律地聚集”，区别于种群。  ★2.生命系统层次：个体→种群→群落→生态系统→生物圈。群落是核心枢纽。  ★3.群落的物种组成：是区别不同群落的首要特征。物种越丰富，群落通常越复杂、越稳定。  ★4.群落的空间结构垂直结构：生物在垂直方向上的分层现象（如森林）。意义：提高对阳光等资源的利用率。  ★5.群落的空间结构水平结构：生物在水平方向上的不均匀、斑块状分布（如草原）。常由环境因素（光、水、地形）差异导致。  ★6.种间关系捕食：一种生物以另一种为食（+，）。是食物链/网的基础，如狼吃兔。  ★7.种间关系竞争：两种或多种生物争夺共同资源（，）。如农田中杂草与作物争水肥。  ★8.种间关系寄生：一种生物生活在另一生物体表或体内，汲取营养并对寄主造成损害（+，）。如蛔虫寄生。  ★9.种间关系共生（互利共生）：两种生物生活在一起，彼此有利，相互依存（+，+）。如豆科植物与根瘤菌。  ▲10.共生其他类型：除互利共生外，还有偏利共生（一方受益，另一方无影响）和原始合作（合作对双方有利，但可分开生活）。  ▲11.生态位：一个物种在群落中所处的空间位置、占有资源的情况以及与其他物种的关系。生态位分化是竞争物种得以共存的重要原因。  ▲12.群落稳定性：群落抵抗外界干扰、保持自身结构和功能相对稳定的能力。通常与物种多样性、结构复杂性呈正相关。  ▲13.应用实例：农林复合系统：人类模拟群落垂直结构，在同一土地上种植不同高度的作物（如玉米与大豆间作），以提高资源利用效率和产量。  ▲14.易错点提醒：竞争关系不一定是“你死我活”，长期共存的竞争往往比较缓和；寄生与共生的核心区别在于对“宿主”的利害关系。八、教学反思  （一）目标达成度分析：从当堂巩固训练的反馈来看，约85%的学生能够准确辨析群落与种群概念，并正确判断基本的种间关系类型，表明知识目标基本达成。在B层材料分析题中，约60%的学生能够较完整地识别出多种关系并提及“相互影响”、“整体性”等关键词，说明系统思维的萌芽已在部分学生中发生。然而，在构建群落模型（任务四）时，部分小组仍倾向于罗列生物而非清晰表达关系网络，可见将群落真正视为一个“关系整体”而非“实体集合”的思维转变，对相当一部分学生而言仍需后续教学的持续强化。  （二）教学环节有效性评估：导入环节的对比情境成功引发了认知冲突，驱动性问题有效激发了探究兴趣。新授环节的四个任务层层递进，从概念辨析到特征探究，再到关系剖析，最后整合建模，符合认知逻辑。其中，任务二（空间结构）因视频素材直观，学生理解效果最佳；任务三（种间关系）中，对“竞争共存”的拓展讨论时间稍显不足，部分学生可能仍停留在“竞争即对抗”的简单理解上。当堂巩固的分层设计满足了不同学生