《表1 碳固定过程问题的提出及生命结构层次》

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《Yo-yo策略在碳循环教学中的应用》

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(3）教学活动中问题的提出。首先，在生态系统层次追踪碳原子时，从学生熟悉的全球气候变暖现象出发，教师提出中心指导问题“温室效应的主角二氧化碳的碳原子是怎样在生态系统中流动的？”中心问题作为整个碳循环概念故事线的起点，目的在于给学生提供学习的方向，具有全局动机。中心指导问题的组织层次是宏观层面，处于生态系统层次水平。教师再给予学生一个具体的简单生态系统情境，比如：位于西北地区的某草原生态系统，草原上优势草本植物有石生针茅、羊草和线叶菊，兔、蝗虫、田鼠、鹰、沙狐以及狼等动物生活在这片草原。在教师的引导下，学生的思维由生态系统层次下降至群落层次。学生联系能量来源，思考这个草原生态系统是如何维持下去的，并细化中心问题“二氧化碳的碳原子是怎样从大气进入草原生态系统的？”结合情境，学生能明白草原上生产者草本植物通过光合作用固定碳，使无机碳转变成有机碳。然后，学生在碳的固定上推理至群落层次，提出疑问“碳在草原生物群落内部怎样传递？”学生意识到生态系统中的消费者们为维持自身生命活动，使群落内部碳原子通过食物链以有机碳的形式来传递，这就推理到群体层次。学生通过分析食物链可知，鹰、沙狐和狼通过捕食兔、蝗虫、田鼠等初级消费者来获取有机碳原子，初级消费者中有机碳原子又来源于生产者。在此基础上，学生继续提出下一步局部问题“生产者中优势植物石生针茅通过什么生理过程维持自身生命活动？”学生的思考层次由群体下降到个体，认识到石生针茅通过光合作用和吸收作用固定碳原子（如表1所示）。碳释放过程中，在教师的引导下，学生提出“碳以什么形式从生物群落进入无机环境？”在这个问题的基础上，进一步提出问题“碳通过什么生理过程从生物群落返还无机环境？”每一个局部问题都能引发学生的局部动机，例如：二氧化碳的碳原子是怎样从大气进入草原生态系统的？学生查阅资料获得信息回答这个局部问题，并将其运用到新的情境。然后，学生反思这个信息是否也可以回答中心问题，如果不能，就引出下一个局部问题。学生也可以对其他层次的内容进行反思，比如：在碳循环的群落层次，对生态系统层次和群体层次可推理什么内容？