一、设计思路
本节课的教学设计以新课程理念为指导思想。
“群落的演替”从群落水平揭示了生命系统的动态发展过程，对种群和生态系统的学习起到承上启下的作用，也是退耕还林等生态恢复工作的重要理论依据。而演替是一个复杂、漫长的过程，学生无法亲历完整的演替系列，又因城市学生对地衣、苔藓等缺乏足够的感性认识，导致学生对演替的理解往往是静态而模糊的，阐明群落的演替也变得困难重重。
学生的概念学习一般要经过具体到抽象的过程，是感性到理性、理性到实践的过程。本节课以“退耕就能还林吗？”、“退耕还林背后的自然规律是什么？”等现实问题作为切入点，引导学生分析弃耕农田中的物种取代过程，逐步建立现象与概念间的联系，最终抽象概括出演替的概念与机制，之后借助各种直观素材及学生活动突破思维障碍，分析归纳出两种演替类型的异同点，进一步完善知识体系。最后，鼓励学生探讨演替理论在退耕还林等生态恢复工作中的具体应用，深化核心概念，将新课程理念中的STS思想落到实处。
由图1可知，本节课增加了研究方法的教学。当学生对演替的知识有了初步了解的时候，往往会提出一个新问题：“这么漫长的演替过程，人们是怎么研究的呢？”，而其方法早已蕴含在各种文字、图片素材中，将其提炼出来不仅不会增加学生的负担，还明确了知识学习与研究方法的内在联系，使学生领悟到研究方法在科学研究中的重要性，凸显理科教学的特点。
本节课从学生的认知规律出发，根据教学内容及学生的知识储备，优化组合了多种教学方法，为学生构建完善的知识体系提供了桥梁和支架。首先，以资料分析的方法，引导学生沿着问题串的思路建立演替现象与概念间的联系，使生成概念与阐明机制变得水到渠成，一气呵成；而后通过2人一组的计算机模拟活动，将抽象、漫长的演替过程压缩虚拟化，既能使学生感受到演替的动态发展性，又能作为评价的依据，之后再通过观察地衣、苔藓及生活环境等活动，扫清思维障碍，进一步完善知识体系；最后，在探讨实际问题的过程中加工和运用新概念，将其内化到自己的知识体系中。
二、教学分析
1．教材分析：“群落的演替”是人教版必修三第4章第4节的内容，从群落水平阐述了生命系统的动态发展过程，对前后的种群和生态系统的学习起到承上启下的作用，在本模块中占有重要地位。“群落的演替”关注人类活动对群落演替的影响，对提高学生的个人素养及参与社会事务的讨论和决策能力等方面有非常重要的指导作用。
2．学情分析：我校属于北京市示范校，学生的思维比较活跃、有较好的理解和分析能力，已学习了动植物的个体水平调节及种群的群体水平调节。城市中学生对农田、地衣、苔藓等缺乏感性认识，虽然知道一些演替现象，但没有建立现象与概念间的联系，对演替的概念比较陌生。
3．教学条件分析：本校学生能制作简单的ppt演示文稿，其作品可通过数字互动平台在全班展示交流。教师提前采集的地衣、苔藓等实物可供学生2人一组进行观察。此外，还有视频、图片等资源。
4．教学重点与难点：生成演替的概念，区分演替的类型是本节课的教学重点，阐明演替机制与初生演替过程为教学难点。
三、教学目标
知识目标
1．描述群落演替的概念。
2．阐明群落的演替过程及机制。
3．阐明初生演替和次生演替的区别。
能力目标
1．小组合作，尝试利用计算机模拟构建初生演替的各阶段。
2．运用演替理论，为退耕还林工作提出合理建议。
3．通过观察地衣、苔藓实物及生活环境等活动，说出在初生演替过程中地衣先于苔藓出现的机理。
情感态度价值观目标
1．体验科学研究的艰难，学习科学研究的基本方法。
2．认同群落演替是一个长期的过程，是生物与生物、生物与环境相互作用的结果。
3．关注人类活动对群落演替的影响，树立生态学和可持续发展的观念。
四、教学策略与手段
1．以问题串的形式，引导学生分析相关资料，实现演替概念与机制的一体化教学。
2．通过2人一组的计算机模拟活动，使学生在实际操作中感受演替的动态发展过程。
3．通过观察地衣、苔藓及其生活环境，使学生深刻理解这些先锋生物在初生演替中的重要作用。
五、教学过程
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教学 |
教师的组织和引导 |
学生活动 |
教学意图 |
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创设
情境 |
我们都知道，我国是一个农业大国，人口数目众多，解决吃的问题就是一个首要事情。为了扩大耕地面积，不惜毁林开荒，加上很多地区广种薄收的传统农业生产方式，导致农村经济陷入“越垦越穷，越穷越垦”的恶性循环，生态环境持续恶化，水土流失日益严重，干旱等自然灾害频繁发生，为了改善这种局面，国家明确提出了相关政策，大家知道是什么吗？（图片：破坏的环境与退耕还林条例）
是退耕就能还林吗？任何有效的政策指令都要遵循自然的发展规律。那么退耕还林背后的自然规律是什么呢？这就是我们今天这节课需要探讨的内容──群落的演替。 |
回答：略 |
激发学习兴趣，思考退耕还林与课题间的联系。
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新课
讲解
1．演替的概念与机制
2．演替的研究方法
3．演替类型 |
问题1：（展示弃耕农田图）如果人们不再种植庄稼，这块农田可能会有什么变化？
问题2：这些生物从何而来？（展示相关数据）
问题3：显然，早期的时候，这块农田里有很多植物的种子，而研究结果显示，在某农田在弃耕的第一年就有多达31种草本植物出现和定居。为什么先定居下来的是草本植物呢？（图2）
图2
问题4：既然草本占了优势为什么还会给灌木、乔木可乘之机，而且先增
加的为什么不是乔木而是灌木呢？
补充说明：草本、灌木、乔木间的复杂关系（图3）
图3
（展示美国北卡罗来纳弃耕农田的研究数据）介绍草本植物内也有优势种的改变。
问题5：由表中，我们可以看出，随着时间的推移，植物的种类数量发生了改变，那么其他生物的种类和数量是否有改变？这个地区的植物、动物、微生物共同构成什么？（图4）
图4
问题6：我们刚才分析的过程就是群落的演替过程。你能用一句话来描述什么是群落的演替吗？
问题7：为什么会发生演替？
视频：生物之间的相互作用
讲述：演替的过程需要很长的时间，但也不是一个无休无止、永恒延续的过程。在这种相互作用中，群落会达到相对稳定的状态，也就是我们常说的稳态，这时候的群落叫顶极群落。
问题8：一说到稳定的状态，我们很容易想到森林，那么是不是所有的群落最终都会演替成森林呢？为什么？（图5）
图5 顶极群落
（展示演替系列照片：弃耕1年、4年、15年、35年、60年、100年后）鼓励学生提出自己的疑问。
问题9：演替是一个漫长的过程，一个人的一生很难看到一个完整的演替系列，那人们是怎么研究演替的呢？
补充介绍：样方法、标志重捕法主要侧重一个种群的密度测量。要区分不同的物种，我们还需要一些分类学的知识。永久性样地、空间序列等。
我们已经了解，经过演替，群落会变得越来越稳定，但凡事都有个度，一旦外界的干扰过于强大时，也会遭受不同程度的破坏，经历再一次的演替过程。这时我们还需要实地调查，记录分析。（展示图片）
问题10：如果有两个地方经过火灾和火山两种干扰后，它们的演替过程是否一样呢？
视频：森林大火
活动1：引导学生推测火山喷发后火山岩上的演替过程，并计算机模拟该过程。（图6）
图6 学生可选择的图片
（根据需要，所有图片可随意拖动、复制、缩放）
巡视，进行个别指导，之后找一个组展示与汇报，完善小组作品中的不足之处，给予鼓励性评价。
活动2：指导学生观察地衣和苔藓，引导学生说出初生演替过程中地衣先于苔藓出现的机理。（图7）
图7 教师采集的地衣和苔藓
补充说明：地衣模式图及资料、五大连池（约300年）；长白山火山岩（约1100年）等实例。
小结两种演替类型的异同点。 |
回答：长草
回答：动物散布、土地里本身就有、风吹等。
回答：生长快。
回答：动物、微生物
回答：群落
尝试用自己的语言概括，师生共同完善。
回答：不是。平均温度、年降雨量等因素制约。
（是一个地方拍摄的吗？→如何研究演替？）
回答：样方法、标志重捕法等。
回答：不一样。火灾后，地上的部分被烧毁，但地下还有一些残留；火山喷发后则整个被破坏。
学生两人一组，计算机模拟火山岩上的演替过程。 被指定小组用数字化互动平台展示自己的成果，并进行解说。
学生描述观察结果，并进行解释。 |
从事实出发，建立现象与概念间的联系。
回顾群落概念的基础上，经过逻辑推理和归纳概括最终生成演替的概念，并进一步阐明演替的机制。
借助直观素材，增加感性认识，提高学生的学习兴趣。
检验学生的理解情况，明确不同群落存在于一定的环境之中，依靠自我调节机制维持其稳态。
为猜测提供事实证据，并引出演替的研究方法。
关注知识学习与研究方法的有机结合，体会研究方法在科学研究中的重要性。
利用直观素材，证实猜测。
在推测-模拟-实证的学习过程中，完善知识体系；认同演替是一个长期动态的发展过程。
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拓展
提高
4．应用 |
讲述：演替是一个自然过程，这个过程可能需要花费很长一段时间，几十年、上百年，甚至可能是以百万年计。漫长的时间跨度是由于某些特别的问题引起的，这些限制因子，可能通过人为干预获得解决，从而推动或加速演替的进行。
问题11：（展示图片：退耕还林第一县──吴起）
如何运用演替理论，指导退耕还林工作？
引导学生从改善土壤条件、谨慎引进外来生物、恢复与保护等几个方面进行思考。 |
思考、回答（略） |
使学生在真实任务和问题情境中加工和运用演替知识，渗透STS思想。 |
板书设计
六、问题研讨
1．我校的少数学生曾有过门头沟野外实习的经历，在本节课内容的理解上要显著优于其他学生。由此不禁想到：若利用每年的春游活动，有目的地组织学生观察一些生物和生活环境，再开展本节课的教学，效果是否会更好？这也是下次教学中想尝试的方面。
2．由于时间有限，只有少数的学生发表自己的观点，需要在后面的学习中利用其它形式检验学生的理解情况。
注：本文获得中国教育学会生物学教学专业委员会第十三届全国学术年会教学设计评比一等奖。
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