基于真实情境的项目式学习在生态系统的能量流动教学中的应用

珠海市第一中学 赵娟 519075

摘要：项目式学习是在真实的情境中解决问题，与生物学课程培养生命观念、科学思维、社会责任的目标相契合。以生态系统能量流动一节为例，依托珠海本地红树林湿地生态调查情境，设计并实施项目式学习，使学生经历提出问题、构建模型、定量分析、迁移应用的全过程。实践证明，该模式可以有效地激发学习动机，加深对能量流动单向流动、逐级递减两个特点的理解，提高科学思维和跨学科实践能力。文中对情境创设的依据、项目任务的分解、教学实施流程和评价方式做了系统的阐述，并对实施过程中出现的问题提出了相应的建议，以期给高中生态学模块教学提供可以借鉴的参考。

关键词：项目式学习；真实情境；能量流动；高中生物学；核心素养

一、引言

能量流动是生态系统的主要功能之一，也是高考考查的重点和难点。传统的教学大多按照概念讲解、公式推导、习题训练的线性路径进行，学生虽然可以记住林德曼十分之一定律，但是很难将它与真实的生态系统建立联系，普遍存在重结论轻过程、重计算轻建模、重记忆轻迁移的问题。课程标准明确指出，教学要以真实问题情境为引领，用解决实际问题来发展学生的生命观念、科学思维、探究实践和社会责任感等核心素养。项目式学习以驱动性问题为起点、以可公开的作品为终点，正好给素养落地提供路径。

珠海市位于珠江口西岸，有淇澳岛红树林、横琴湿地等丰富的本地生态资源，给创设真实情境创造了得天独厚的条件。淇澳岛红树林保护区是珠江河口面积较大的红树林湿地之一，每年冬季栖息大量候鸟，学生在日常生活中对其并不陌生，但是缺乏科学的观察视角。因此，本文以人教版选择性必修二第三章第二节生态系统能量流动为载体，尝试用真实情境驱动的项目式学习重构课堂，回答三个问题，即什么样的真实情境适合承载能量流动的核心概念？项目任务怎样分解才能兼顾活动性和概念性？该模式对学生概念理解、思维发展有怎样的实际影响？

二、真实情境的选择与项目设计

本课以珠海淇澳岛红树林湿地为真实情境，选取遵循真实性、问题性、开放性三个原则的素材，素材来源于本地可以实地考察的生态系统，包含需要定量分析解决的认知冲突，没有唯一的答案。情境依托保护区监测数据设问，该区域越冬候鸟密度明显高于邻近区域的原因是什么？现有食物资源最多能承载多少候鸟，将能量传递的数量、效率和承载力估算转化为必须解决的实际问题。根据总任务分解为四个递进子任务，实地观测记录植物和底栖动物并收集鸟类监测数据，根据种间关系构建食物网并标注营养级归属，以底栖动物为例绘制能量流动示意图，区分摄入、同化、呼吸消耗、流向分解者和未利用部分并计算传递效率，估算湿地承载力并提出具体管理建议，用科学海报汇报论证。四任务环环相扣，把从事实到概念、从概念到决策的学习过程完整地包含在内。

三、教学实施过程

项目历时三周，课内课外结合，分四个阶段推进。

第一阶段为入项与驱动。课堂开始用淇澳岛红树林的航拍影像和近五年鸟类数量变化图，提出总问题。学生围绕密度差异的原因展开头脑风暴，提出猜想植被覆盖度更高？底栖生物更多？人为干扰更小？水位条件更适宜？教师顺势把猜想转化为可以研究的子问题，各组认领子任务，明确分工，制定包含观测时间、样方位置、记录指标的探究计划，教师对计划的科学性、可行性进行评审。

第二阶段为探究和建模。学生在周末去淇澳岛做样方观测，课内整理数据并建立食物网。这一阶段教师的主要作用就是搭建三类支架。一是概念支架，用追问摄入和同化、粪便中能量归属等问题来帮助学生把观测到的摄食量换算成同化量，澄清易混概念。二是方法支架，先示范用实物卡片搭建能量流动模型，用卡片粗细表示能量多少，再逐步抽象为示意图和定量数值。三是数据支架，呼吸消耗量无法实测，教师给出河口湿地底栖动物呼吸消耗比例的文献参考区间，供学生选择并说明依据。各组在计算传递效率的时候发现，实测值和课本中给出的百分之十存在较大差异，大多数小组的估算结果都高于这个数值。认知冲突是加深理解的途径。教师引导学生从测量误差、未利用能量的时间尺度、季节差异、食物链简化等角度逐一辨析，学生由此理解百分之十只是多数生态系统的经验范围，而不是普适定律，生态系统能量流动逐级递减的本质是每一营养级都因为呼吸消耗、流向分解者和未被利用而散失大量能量。

第三阶段为论证和产出。各组根据能量金字塔建立解释模型，估计承载力并提出管理建议，比如优化秋茄林和白骨壤林的空间配置，在特定区域设置人工补充觅食地，控制周边人为干扰等。汇报以画廊漫步的形式在教室四周张贴海报，学生轮流观摩并相互质询同化量的数据依据是什么？未利用能量如何界定？估算过程中做了哪些假设？建议是否符合能量流动的客观规律？质询过程使学生不断地回到证据和逻辑上。

第四阶段为评价与反思。评价使用过程性量规，从数据可靠性、模型科学性、论证逻辑性、建议可行性四个方面分等级描述，组间互评、组内互评和教师评价按一定比例合成。学生对照量规完成个人反思单，整理出概念理解上前后变化。

四、实施效果与分析

项目式学习在三个方面取得明显的效果。从概念理解上来说，实验班在能量流动示意图变式以及综合计算题上的正确率比对照班高，而且可以主动说明箭头和数值的依据，分辨粪便量的营养级归属，概念理解由记忆上升到解释。科学思维上，学生面对异常数据会主动去考察测量方法和假设条件，围绕同化量、传递效率等概念展开基于证据的论证，这样的表现常规课堂中很少出现。从社会责任的角度出发，学生主动去查询红树林保护法规，提出参与湿地科普服务的设想，把承载力的概念迁移到校园人工湖放生的讨论上，素养由课堂延伸到生活，实现了从知识到态度的转变。

五、问题反思与改进建议

在实施过程中也存在一些需要反思的问题。一是课时和项目周期的矛盾。三周的教学周期给常规进度带来压力，一些环节不得不占用课外时间，客观上加重了学生的负担。改进方向就是把观测任务提前到假期或者和地理学科的野外考察结合起来，实现跨学科协同备课，避免单科独进。二是小组合作中出现的搭便车现象。量规评价虽然有所缓解，但是个人贡献还不能准确区分，后续可以引入个人探究档案，要求每位学生提交独立的观测记录和反思日志，使过程性评价落实到人。三是活动性和概念性的平衡。部分学生沉溺于数据的收集，把项目简化成一次野外的游玩，忽略了模型的建构和论证。这说明驱动问题的分解要更细致，每一个子任务都应该明确标注出它指向的概念理解目标，教师要在关键节点上通过提问把学生拉回到思考上。四是真实情境的边界。真实数据中存在噪声，与教材理想化模型的差别会使得部分学生产生困惑，教师要把握分寸，用认知冲突促进理解，不能被细节所牵绊而偏离主干知识。

六、结语

以本地湿地生态为载体的项目式学习，把能量流动这个抽象的概念在真实的数据和真实的决策中变得可以触摸、可以感知。学生在解决问题的过程中既建构了能量流动单向流动、逐级递减的核心概念，又经历了观察、建模、论证、决策的完整探究过程，科学思维和社会责任感素养得到了同步的发展。真实情境的价值并不在于素材的新奇，而在于它把知识带回到产生和应用它的原点，使学习指向真实世界的问题解决。该种设计思路对于生态系统物质循环、生态平衡等其它内容的教学，以及其它学科情境化教学的探索，都具有可迁移的借鉴意义。

参考文献：

[1]张慧. 基于项目式学习的高中生物探究能力培养研究 [J]. 数理化解题研究, 2026, (15): 156-158.

[2]夏忠富. 项目式学习法在高中生物教学中的应用探研 [J]. 成才之路, 2026, (22): 121-124.

[3]王欣竹. 物理与生物学跨学科教学项目式学习的设计——以“能量守恒”为例 [J]. 家长, 2026, (21): 93-95.

[4]林淑香. 基于项目式学习的高中生物教学策略研究[C]// 重庆市创新教育学会. 2026数字化教育生态构建与未来学校发展交流会论文集（下册）. 2026: 405-407.

[5]熊仙水. 高中生物学项目式学习策略研究——以“生态系统”实验教学为例 [J]. 福建基础教育研究, 2026, (5): 133-135+144.

...