吴海峰：发现生物教学的“灵动密码”
【生物课堂是充满生命活力、闪耀生命华章的课堂。如何让学生在自主探索中发现美丽的灵动世界？用何种方式可以更好地关注学生学习的过程？在学习的过程如何给予学生更多爱的包容和引导？今天新教师吴海峰给您答案。】
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在班级管理中，我的“秘密武器”便是以爱为核心，结合高中学生的心理和行为特点，摸索出的一些引导学生的方法。
教育绝非单纯地文化传递，教育之为教育，正在于它是一种心灵的“唤醒”，这是教育的核心所在。苏霍姆林斯基在《我把整个心灵献给孩子》中曾阐述道：“心灵既是指教师的心灵，也是指学生的心灵，所谓教育就是心灵对心灵的感受，心灵对心灵的理解，心灵对心灵的耕耘，心灵对心灵的创造。”在这十多年的班务工作中，我开辟了心理留言，建立了周记制度，学生把自己在学习和生活中的烦恼等有关信息传递给我，我阅读后用笔与学生做心灵的交流，个别则当面谈心；后来，我又告诉学生我的电子邮箱以及QQ号码，以便更便捷的交流。
2009届高三第一次全县统考，不知道什么原因，连续两天我的心情都糟糕到了极点，学生们发现了这一情况，在第二天的晚读课时，在讲桌上放了一只苹果，上面画了一个笑脸，并有两行小字：“老师快乐！我们一起努力！”看到这一幕，我备受感染，便把平时跟学生互动时写下的一篇散文《我们是彼此的伞》朗诵给学生听：
高三是一场蓄谋已久的雨，我们都是淋雨的孩子。
当柔柔的雨丝变成瓢泼的大雨：
也许，我们会冲进如帘的雨天，享受雨水的激发，顿发豪情，从心底发出呐喊，喊出对生活的渴望，对理想的追求；同学们，虽然我们没有狂吼，也没有歇斯底里地喊叫，但在我们心底对理想的呐喊，已经响了很久。也许，我们会去撑起一把伞或找一个避雨的地方，避免被雨淋湿，掩饰心中的失落；同学们，我们就是彼此的伞，对吗？我们一直在相互理解着和支持着。
也许，我们会期盼一片灿烂的阳光，为自己找晴天，其实这片阳光就是我们奋斗的曙光；同学们，要坚信这片阳光终将照耀着我们。
是啊，学生也想把各方面都做好，可他们的年龄还很小，面对人生的首次重大的转折，既期待又彷徨，正需要我的引导。第二天中午，讲桌上多了一钵盆景，我知道那一道绿色正是孩子们葱郁的青春！
有位作家说得好：一个不能控制自己情感的人，必然是情感的奴隶！无论如何，我都不能被感情所左右，迁怒于学生。保持清醒的头脑，采取妥善的办法来处理问题才是我应该做的，这样才不会使老师和学生“两败俱伤”。
开学第一堂课，不知道学生能否接受我这个“新老师”，按照正常的习惯，我先作了自我介绍，当我在黑板上板书这堂课的标题时，听见有学生在小声讲话，开始我以为在讨论问题，仔细听时，发觉是两个女生在议论我。我假装很生气，猛然掉头，气势汹汹地直冲过去，全班学生都呆了，都睁大了惊恐的眼睛，当然包括那两个讲话的女生。冲到她们面前，我“冲动”地对她们说了一句：“你们再说话，我就把你们的发型弄乱！”然后，我继续我的课堂。下课铃声响了，当我走出教室时，背后传来了欢呼声……后来我的课堂再也没有随便讲话的学生了，讨论和回答问题的声音却更响了。
2008年我班里有一位女生，她家里有一个弟弟，弟弟念书特别优秀，可能是重女轻男的缘故吧，她的父母在感情方面对她的投入很少，由于亲情的疏离，她与一名男生走得特别近，甚至形成了朦胧的恋情。知道情况后，我先是不动声色，有意识地让她担任了宿舍的舍长，增加与别人交流的机会，使她在关心别人的同时也得到了同学们的关心；班级和学校的一些活动，我也尽量多鼓励她参加；她的作文写得很好，我就把她的作文推荐给学校的刊物《激情八中》，让她收获成功的喜悦。经过一年的努力，2011年高考她考取了满意的高校。
这一年的教师节我收到了她的短信：
“师恩难忘”这四个字，以前我真的不懂，而现在，我却能有所感悟。感谢您的付出与爱护，请原谅我当初的懵懂。有些事做了才知道不对，错了才知道后悔，有些事情没有办法后悔，就当是给自己的一次教训吧！我后悔没有完全明白您的良苦用心……燕子掠过水面，不着痕迹，水面皱起点点波纹；流星划过，不曾留下什么，只看见刹那间星空的划痕；您的教育，我将一生受用！谢谢您！
爱心是教育的前提，但不是教育的全部。成功的教育除了要有爱心，还要有智慧。这里的“智慧”就体现在教师的教育教学方法和技巧上。
中学生普遍感到探究学习是中学中最难掌握的内容之一，有些学生更是害怕、甚至厌学。有人仅认为探究学习就一定是实验探究，其实“探究学习”是在教师的指导下，学生运用学过的生物知识，针对新课题提出假设，由已知的旧知识归纳出生物规律或概念，从而获取新知识，培养新能力。本文以苏教版高中生物必修3第4章第1节“种群数量变化规律”为例，阐述我在课堂教学时采用“探究学习”方法的一些具体做法。
“假设你父亲承包了一个水库养鱼虾，如果一次投放的幼苗过多或延迟捕捞，由于环境负载能力的限制，都不能达到效益的最优化；相反，如果大量捕捞，就会使鱼虾的数量大大减少，其种群往往要经过相当长的延滞期才能进入指数增长期，对生产极为不利。那什么时候是捕捞的最佳数量期？”——导入新课。
（这一情境引起了学生莫大的兴趣并与生物知识做了很好的衔接，能有效激起学生探求新知识的强烈欲望。）
在自然界中细菌无处不在，有些细菌的大量繁殖会导致疾病。假如现有一种细菌，在适宜的温度、湿度等环境下，每20min可繁殖一代。
引导学生探究思考：①细菌的生殖方式是怎样的？②72h后，由1个细菌分裂产生的后代数量是多少？③n代细菌数量是多少？
学生思考后，给出回答：
学生1：①细菌的生殖方式是：二分裂
学生2：②n＝60minx72h／20min＝216，Nt＝2n＝2216。
学生3：③Nt=2n。
学生活动：让学生算出1个细菌在不同时间内产生的后代数量，并填写教材中的表格，然后画出细菌的种群数量增长曲线，使学生获得充分的感性认识。
（通过创设具体的情境，让学生感受活生生的生命现象，认识细菌种群数量增长的数学规律。设计问题情境的目标是使能力较强的学生较快解决地解决问题，能力较弱的学生经过提示、讨论与启发，也能够解决。）
通过以下问题引导学生继续探究：①对细菌种群数量增长而言，在什么情况下2n公式成立？②这个公式揭示了细菌种群数量增长的什么规律？③在学过的生物学内容中，还有哪些生物学问题可以用数学语言来表示？④梳理探究思路，归纳建模方法，初步感悟建构数学模型的方法。
学生讨论后，给出回答：
学生1：①细菌在繁殖的过程中没有死亡；
学生2：①细菌在繁殖的过程中营养物质充足；
……
学生3：①那就是完全理想的环境。
学生4：②细菌呈指数式增长。
学生5：③物质跨膜运输方式的分析与坐标曲线的结合。
学生6：③酶的特性分析与坐标曲线的结合。
学生7：③矿质元素吸收分析与坐标曲线的结合。
学生8：③呼吸作用、光合作用的分析与坐标曲线的结合。
学生9：③细胞的有丝分裂的分析与坐标曲线的结合。
学生10：Aa连续自交的分析与坐标曲线的结合。
……
教师活动：④用投影PPT展示建立数学模型一般包括以下步骤：提出问题→作出假设→实验数据→数学表达→检验或修正。
（教师在引导学生用数学语言揭示生物学问题时，要充分考虑生物学自身的特点。使学生认识生物学中有许多现象和规律可以用数学语言来表示；明确该方法在什么地方使用，使用的意义。学生只有认同该方法的意义后，才会更好的应用。）
当学生掌握了建立数学模型一般步骤后，继续引导学生探究：①在细菌实际的种群中，起点数量不是1个，而是多个（N0﹥1）时公式又是什么？②细菌种群的增长率为100%时公式又是什么？③其他种群的增长率不是100%，而是a时公式又是什么？
学生讨论后，给出回答：
学生1：①起点数量是1个，那么Nt=2n可以转换成Nt=1×2n。
学生2：①起点数量是N0（N0﹥1），那么Nt=N02n。
学生3：②细菌种群的增长率为100%不好理解！
学生4：②就是Nt=N02n=N0（1+100%）n！
学生5：③按照刚才两位同学的分析，我认为其他种群的增长率是a时，那就简单了。
老师：那请你展示表达式！
学生5：③Nt=N0（1+a）n！
学生给予了热烈的掌声！
教师活动：把刚才学生的回答用PPT展示(图1)。
Nt=2n（该公式的获得来源于细菌起点是一个） Nt=N02n
Nt=N0（1+100%）n
Nt=N0（1+a）n
（在学习过程中，由生物的抽象表述出发，由“整体——部分——整体”的观察、选择性知觉、分析、比较、归纳、整合、抽象等思维加工过程，可用语言、文字表述或符号、图像等表征。另外，可以使学生更好地在感性的直观世界和相对独立的主观世界之间构建必然的内在联系。）
由于种群增长率（a）=出生率-死亡率，所以，a值有两种可能：不变（理想状态）和改变（自然情况）。以Nt=N0（1+a）n为基础，再进行修正，实现数学模型的转换：
修正：在食物和空间条件充裕、气候适宜、没有敌害等理想条件下，种群的增长不会受种群密度增加的影响，种群增长率不变。某种群的起始数量为n0，a值不变时，种群的数量以一定的倍数增长，第二年是第一年的λ（λ=1+a）倍，t 年后种群的数量又是多少？
在这样的问题情境下，学生的讨论变得较前面起劲，教
师这时候在学生中穿插指导，学生就能够建立公式模型。
学生1：（1）一年后该种群的数量应为：n1＝n0λ。
学生2：（2）两年后该种群的数量应为：n2＝n1×λ＝
n0λ2。
学生3：（3）t年后该种群的数量应为：nt＝n0λt。
老师：根据公式，请同学们以时间为横坐标，种群数量
为纵坐标，绘制处变化曲线。
经过一段时间的努力，学生基本能够绘出曲线图，但是
有一些不足，极少数同学把曲线图的起点画错，也有极少数同
学绘制的曲线不够平滑等等。
教师活动：建立曲线模型，用PPT展示曲线图，呈“J”型(图2)。
构建模型是一种通过研究模型来揭示原型的形态、特征和本质的方法，是逻辑方法的一种特有形式。其作为一种现代科学认识手段和思维方法，所提供的观念和印象，不仅是学生获取知识的条件，而且是学生认知结构的重要组成部分，在高中生物教学中有着广泛的应用价值和意义。
修正：在气候、食物、天敌、传染病以及受人工控制的种群数量不断增加，野生动植物种群数量不断减少等条件下，出生率和死亡率在不断地变化，种群的增长受种群密度增加的影响，种群增长率也在不断地变化。
学生1：a值改变时，λ还
是等于1+a。
学生2：那么①当a﹥0，
环境阻力不断增加，a在减小，
λ也在不断变小，但还是大于
1，种群数量上升。
老师：那么，如果用曲线来
表示变化规律，又会有什么样的
结果？
学生3：曲线偏离了“J”型增长规律。
老师：那该曲线又是怎样偏离的？
学生讨论中……
学生4：那么②当a=0，λ＝1，种群数量不在变化，达到最大量。
老师：请同学们阅读教材，从教材中理解这个“最大量”的含义。
学生5：种群数量的环境容纳的最大量（K值），处于动态平衡。
教师活动：建立曲线模型，用PPT展示曲线图，呈“S”型(图3)，并分析阴影部分的含义。
(在学习中注意研究不同条件下数学模型的转换情况对所学的生物学知识就能起到举一反三的效果。而且数学模型在生物实验中还有着重要的意义，能对多数生物进行大量的分析处理，从而克服了实际实验中只能对少数生物进行分析的局限：能够将复杂的多因素以独立的形式进行分析，能重复研究实验的各种信息、资料，这些都是在实际实验中很难做到的。)
“J”型曲线和“S”型曲线的区别见表1。
联系：两种增长曲线的差异主要是由环境阻力大小不同而造成的：“J”型曲线因环境阻力增大而成“S”型曲线。
学生1：①环境资源无限。老师：请同学们根据前面的分析完成表1.
学生2： ②环境资源有限。
学生3：③保持稳定。
学生4：④随种群密度上升而下降。
学生5：⑤无K值。
学生6：⑥有K值。
学生7：⑦无种内斗争，缺少天敌。
学生8：⑧种内斗争加剧，天敌数量增多。
老师：同学们一起分析，当a=0，λ小于1时，种群数量下降。因此，拓展出种群数量变化的类型有增长、稳定、波动、下降等，如图4。
例题巩固(2010年高考重庆卷)为探究食物相同的3种水生动物的种群增长规律及种间关系，某小组进行了下列3组实验(各组实验中，每种动物初始数量相等，饲养条件相同)：(图5)
组1：甲种与乙种分别于两个容器中饲养，甲种数量变化如曲线A所示。
组2：甲种与乙种于同一容器中饲养，乙种数量变化如曲线F所示。
组3：乙种与丙种于同一容器中饲养，形成上、下层分离分布，一段时间后每种动物的数量均较组1少。
(1)组1中，甲种动物的种群数量主要由出生率和死亡率决定；若容器内饲养液体积为20 mL，则第40天时乙种的种群密度为30只/mL。
(2)在某些生态系统中，存在与本实验类似的种间关系。①在同一段河流中食物相同的两种鱼，分别分布在河流中央底部和临近河岸底部，其种间关
系与图中曲线D和E代表的类似，其分布体现生物群落的水平结构。
②在玻璃温室中放养食物相同的两种传粉昆虫后，一种数量增加，另一种减少，其种间关系与图中曲线B和F代表的类似。
(教师必须坚持素质教育的方向，尊重学生的主体地位，激发学生的求知欲。要使学生顺利实现知识、技能、思维方法和学习态度的正迁移，在教学中既要准确分析、熟练把握好学生学习的各种知识、技能之间的共同要素，又要重视学生在知识技能的概括水平和对知识技能之间相似关系觉察能力的培养。只有这样，才能最大限度地提高学生知识迁移的能力。)
本节课通过创设具体的情境凸显教学内容；在设计教学问题时，关注了学生的学习起点，让学生感受鲜活的生命现象。促进学生探究学习就是让学生站在问题的“垫脚石”上来进行探究。在引导学生思考时，让学生认识到生命现象中有许多现象和规律可以用数学语言来表达；但用数学语言揭示生物学问题时，要充分考虑到生物学自身的特点。
本节课的探究学习是通过具体实例，让学生用数学语言解释种群数量增长的规律，并始终围绕“数学模型构建的程序”这一主线；通过对数学公式不断地修正及模型的转换，加深对数学模型的理解，明确“J”型种群增长的原因；然后从资源和空间上思考种群增长问题，以多因素思考种群数量的变化，认识种群数量增长模型还有另一种表现形式。最后用生物学语言解释“S”型曲线（数学模型）；理解K值，并解释和说明实际问题。
这种层层推进、步步为营的探究教学模式符合学生对知识的认知规律。就单个“问题”而言，教师在充分考虑学生学情和学生探究能力的基础上，要让学生跳一跳摘到“桃子”；就多个“问题”而言，向着一个目标循序渐进，经历多次发现和探究，使其成为学生的智慧之旅。培养学生在竞争中学会合作、严谨求学的科学态度，享受思维的快乐，提升其学习能力和解决问题能力，其实探究学习并不难。
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