示范教案(第5節(jié)-生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性)

第5節(jié)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性教學難點抵抗力穩(wěn)定性和恢復力穩(wěn)定性的概念和聯(lián)系。教具準備1.文字資料1：“生物圈Ⅱ號”實驗資料。2.文字資料2：各種生態(tài)系統(tǒng)的抵抗力穩(wěn)定性和恢復力穩(wěn)定性比較。3.文字資料3：負反饋調節(jié)的實例。4.圖片資料1：大興安嶺火災后的情況以及現(xiàn)在的狀況。5.圖片資料2：熱帶雨林、北極苔原生態(tài)系統(tǒng)的圖片和食物網(wǎng)簡圖。6.圖片資料3：草場防護林。7.課件：負反饋調節(jié)模型。8.視頻1：亞馬遜熱帶雨林的破壞。9.視頻2：我國的重點自然保護區(qū)。課時安排2課時第1課時，學習生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的概念以及原因、抵抗力穩(wěn)定性和恢復力穩(wěn)定性、如何提高生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。第2課時，完成制作實驗。三維目標1.識記生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的概念。2.闡明生態(tài)系統(tǒng)的自我調節(jié)能力。3.舉例說明抵抗力穩(wěn)定性和恢復力穩(wěn)定性。4.簡述提高生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的措施。5.學會設計并制作生態(tài)缸，觀察其穩(wěn)定性。6.通過圖片、照片、視頻、課件使學生形象地了解生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。7.學生通過構建模型，清晰地理解負反饋調節(jié)和自我調節(jié)能力。8.通過對不同生態(tài)系統(tǒng)的分析，清楚抵抗力穩(wěn)定性和恢復力穩(wěn)定性的關系。9.通過設計制作生態(tài)缸，觀察生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并培養(yǎng)學生合作探究、思考分析的能力。10.認同生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的重要性，關注人類活動對生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響。11.通過對抵抗力穩(wěn)定性和恢復力穩(wěn)定性關系的學習，確立辯證統(tǒng)一思想。12.通過制作實驗，培養(yǎng)學生相互合作、幫助的良好品德。教學過程第1課時導入新課師前面我們學習了生態(tài)系統(tǒng)的類型、結構、功能和信息傳遞。弄清了各種生態(tài)系統(tǒng)的成分、結構，也知道了它們如何通過能量流動、物質循環(huán)和信息傳遞建立起有機的聯(lián)系，形成一個統(tǒng)一的整體。那么，生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性如何呢？我們一起來學習生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。大家先看一下問題探討。（學生看書）推進新課師可見，自然生態(tài)系統(tǒng)受到外界干擾（自然或人為）后，仍能保持相對穩(wěn)定。那么，人類能否在生物圈之外建造一個適于人類長期生活的生態(tài)系統(tǒng)呢？美國的科學家們做了這樣的實驗。（投影儀顯示“生物圈Ⅱ號”）（注：教師應對資料中有關的內容加以補充，如：建造的時間、占地面積、空間大小、投入研究的資金、實驗的時間和方法、出現(xiàn)的問題、實驗結果及其分析）師討論下列問題：問題一：科學家們?yōu)槭裁匆ㄔ臁吧锶Β蛱枴辈⑦M行實驗呢？問題二：在“生物圈Ⅱ號”中模擬生物圈建立了哪些生態(tài)系統(tǒng)？里面有哪些成分？問題三：八位科學家原打算在“生物圈Ⅱ號”中自給自足生活兩年，為什么中途撤出了？這個實驗過程中出現(xiàn)了什么問題？問題四：“生物圈Ⅰ號”出現(xiàn)這些問題了嗎？“生物圈Ⅱ號”實驗失敗說明了什么問題？師誰來回答一下第一個問題？生深入研究生態(tài)系統(tǒng)的結構和功能，并實驗人類離開地球能否生存。師是的。如果實驗能成功，那我們真正能進入太空生活，不用帶大量的食物和水等必需品。那第二個問題呢？生有微型的森林、沙漠、農田、海洋、溪流；里面有土壤、水源、空氣、太陽光，多種多樣的動植物和微生物等成分。非生物的物質和能量、生產者、消費者和分解者應有盡有。師看來所有成分都有了，那為什么出現(xiàn)了問題三的情況呢？生1由于土壤中的碳與氧氣反應生成二氧化碳，部分二氧化碳又與建“生物圈Ⅱ號”的混凝土中的鈣反應生成碳酸鈣，導致氧氣含量由21％下降到14％，二氧化碳含量猛增。生2昆蟲中除了白蟻、蟑螂和蟈蟈外其他基本死亡，食物鏈等營養(yǎng)結構聯(lián)系中斷。生3靠花粉傳播繁殖的植物都滅絕了，糧食嚴重減產?！瓗煵诲e，問題很多。為什么呢？生1人工建立的生態(tài)系統(tǒng)畢竟形成的時間太短，無法維持穩(wěn)定。生2里面的各種成分都是人為加入的，而不是通過長久的進化逐漸形成的，所以有些生物可能會淘汰，而使食物鏈斷裂。生3空間太小了，無法完成大范圍的物質循環(huán)，導致物質循環(huán)受阻?！瓗煵诲e，問題四就由我來回答總結?！吧锶Β裉枴睕]有出現(xiàn)這樣的問題，整個生物圈保持相對穩(wěn)定。該實驗的失敗表明，在現(xiàn)有技術條件下，人類還無法建造一個脫離地球自然環(huán)境而又能讓人類休養(yǎng)生息的生態(tài)系統(tǒng)，原因就是這樣的生態(tài)系統(tǒng)的結構和功能難以像真正的生物圈那樣，長期保持相對穩(wěn)定。師好，我們重新回到書本，看討論。誰來回答一下，參考一下以前的知識。生1因為自然的生態(tài)系統(tǒng)是經(jīng)過千萬年進化而來的，其中的生物和無機環(huán)境之間，以及生物與生物之間密切聯(lián)系，已經(jīng)形成了一個嚴密的整體。能依靠相互之間的聯(lián)系抵御外界的干擾。生2因為各個生態(tài)系統(tǒng)都有自己特有的成分，這些成分組成了生態(tài)系統(tǒng)的特有結構，而各種生物又通過生態(tài)系統(tǒng)的功能互相聯(lián)系，形成一個統(tǒng)一的整體。所以它能夠抵抗外界干擾。生3生態(tài)系統(tǒng)具有嚴整的結構和完善的功能，受到外界干擾后，能依靠各種成分之間的相互關系而保持相對穩(wěn)定。……師大家說得不錯，都能利用以前的知識來說明。簡單地說，生態(tài)系統(tǒng)之所以具有相對穩(wěn)定性是因為其具有自我調節(jié)能力，而這個能力與我們以前學的知識是密切相關的。生態(tài)系統(tǒng)所具有的保持或恢復自身結構和功能相對穩(wěn)定的能力，叫做生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性是由于生態(tài)系統(tǒng)具有自我調節(jié)能力。師那什么是自我調節(jié)能力呢？我們先來看書本中的兩個實例：實例1：河流自凈作用。聯(lián)系：兩者共同存在于生態(tài)系統(tǒng)中，同時發(fā)揮著作用。兩者密切聯(lián)系，不可分割。師它們也有區(qū)別。區(qū)別：①兩者的概念不同。②對同一個生態(tài)系統(tǒng)來說，抵抗力穩(wěn)定性和恢復力穩(wěn)定性往往存在著相反的關系。③不同的生態(tài)系統(tǒng)抵抗力和恢復力穩(wěn)定性存在著差異。師這里我們重點來看看不同的生態(tài)系統(tǒng)抵抗力和恢復力穩(wěn)定性存在的差異。首先，我們來看抵抗力穩(wěn)定性。前面已經(jīng)說過，生態(tài)系統(tǒng)中組成成分越多，食物網(wǎng)越復雜，其自我調節(jié)能力就越強，抵抗力穩(wěn)定性就越高。我們就舉2個特殊的生態(tài)系統(tǒng)——熱帶雨林、北極苔原生態(tài)系統(tǒng)來說明，請大家看圖片資料和書本文字，然后對兩個生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性進行分析說明。（課件展示圖片資料2）（學生對資料和書本內容進行討論和說明）（教師評論修改）師從中可以很清楚地看出熱帶雨林的生物種類繁多，營養(yǎng)結構復雜，自我調節(jié)能力非常強，抵抗力穩(wěn)定性也很高。但是，如果外界干擾超過了它的自我調節(jié)能力，它也會破壞，而且恢復起來十分困難。這說明它的恢復力穩(wěn)定性比較差。北極苔原生態(tài)系統(tǒng)，生物種類少，營養(yǎng)結構簡單，自我調節(jié)能力差，抵抗力穩(wěn)定性非常弱。當北極苔原生態(tài)系統(tǒng)受到破壞后，因為其物種少，所以恢復起來比較簡單，其恢復力穩(wěn)定性較高。但是，這里要說明兩點：第一：恢復力穩(wěn)定性的高低與破壞程度、環(huán)境條件也有關系。（見備課資料2）在書本上就講到了生態(tài)系統(tǒng)在受到不同的干擾和破壞后，其恢復速度和恢復時間是不一樣的。第二：人工的生態(tài)系統(tǒng)，如果沒有人為的幫助，其抵抗力和恢復力穩(wěn)定性都很差。好，我們來看一下各種生態(tài)系統(tǒng)的抵抗力穩(wěn)定性和恢復力穩(wěn)定性比較。（課件展示文字資料2）師在一般情況下，生態(tài)系統(tǒng)的生物種類多，營養(yǎng)結構復雜，自我調節(jié)能力就強，抵抗力穩(wěn)定性就高。相反，抵抗力穩(wěn)定性就低。而且，對同一個生態(tài)系統(tǒng)來說，抵抗力穩(wěn)定性和恢復力穩(wěn)定性往往存在著相反的關系。師課本P111旁的問號怎么回答？生1對抵抗力穩(wěn)定性較強的生態(tài)系統(tǒng)，我們可以進行合理利用。如：森林的間伐、草原的劃區(qū)輪牧、季節(jié)性放牧等等。生2對抵抗力穩(wěn)定性較弱的生態(tài)系統(tǒng)，我們要進行保護。如：建立自然保護區(qū)、植樹造林等等。生3對污染物的排放一定要達標，不能超過生態(tài)系統(tǒng)的自我調節(jié)能力。……師很好。我們學習的目的就是要把所學的知識歸還到生活中，來解決實際問題。下面我們來看一下提高生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的方法。一方面：要控制對生態(tài)系統(tǒng)干擾的程度，對生態(tài)系統(tǒng)的利用應該適度，不應該超過生態(tài)系統(tǒng)的自我調節(jié)能力。另一方面：對人類利用強度較大的生態(tài)系統(tǒng)，應實施相應的物質、能量的投入，保證生態(tài)系統(tǒng)內部結構和功能的協(xié)調。師誰就第一方面舉一個例子？生合理捕魚、合理放牧、合理砍伐等等。師不錯。第二方面大家看書就可以了，我們來看一下草場防護林。（課件展示圖片資料3）師其實對于第二方面，建立自然保護區(qū)也是很好的方法，我們來看看我國的重點自然保護區(qū)。（播放視頻2）師自然保護區(qū)通過人為地投入、法制管理、教育對保持和提高生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性起了很好的作用。課堂小結師這節(jié)課就上到這里，下面我來總結一下。（1）生態(tài)系統(tǒng)的結構和功能總是處于不斷變化的過程中，生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定只是相對的穩(wěn)定。（2）生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性是生態(tài)系統(tǒng)所具有的一種自我調節(jié)能力，而這種能力的基礎是負反饋調節(jié)。（3）生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性包括抵抗力穩(wěn)定性和恢復力穩(wěn)定性。（4）生物圈是人類生存的唯一環(huán)境，而人類活動的干擾正在全球范圍內使生態(tài)系統(tǒng)偏離穩(wěn)態(tài)，我們要保護并提高生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。教學后記：第2課時導入新課師上節(jié)課我們學習了生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，現(xiàn)在我提幾個問題，看看大家掌握了沒有。（1）生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的概念。（2）生態(tài)系統(tǒng)具有穩(wěn)定性的原因。（3）生態(tài)系統(tǒng)自我調節(jié)能力的基礎是什么？（4）抵抗力和恢復力穩(wěn)定性的關系。（5）如何提高生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性？生回答（略）。（教師評論）推進新課師這節(jié)課，我們就利用以前學習的知識，制作生態(tài)缸，并觀察其穩(wěn)定性。板書：課題：設計并制作生態(tài)缸，觀察其穩(wěn)定性。師類似的實驗我們在第一節(jié)中已經(jīng)讓大家課外做過了，但那次我們做的是小生態(tài)瓶，比較簡單。這次是制作生態(tài)缸，相對要復雜一些。我們先看實驗的目的要求。1.目的要求設計一個生態(tài)缸，觀察其穩(wěn)定性。師實驗的目的要求是一個實驗的靈魂，我們所做的所有工作全部是圍繞著目的要求展開的。下面是實驗的基本原理。2.基本原理依據(jù)生態(tài)系統(tǒng)的原理，將生態(tài)系統(tǒng)的各種組成成分進行合理地組織，構建一個微型的生態(tài)系統(tǒng)。在設計時，要考慮不同營養(yǎng)級生物之間的合適比例，使微型生態(tài)系統(tǒng)正常運轉。但是，人工的生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性是有條件的，也是短暫的。請問：不同營養(yǎng)級生物之間的合適比例應該是怎樣的？生符合數(shù)量金字塔。師很好，實驗原理是我們在做實驗時依據(jù)的理論基礎。下面是實驗材料。3.實驗材料師我先提個問題，生態(tài)系統(tǒng)的成分有哪些？生生產者、消費者、分解者、非生物的物質和能量。師很好。我們在設計生態(tài)缸時，這四種成分缺一不可。而且，大家還應該特別注意生產者、各種消費者的數(shù)量關系。生產者：浮萍、水草、蕨類植物、雜草、仙人掌或仙人球。消費者：小烏龜、蝸牛。分解者：蚯蚓、細菌、真菌。非生物的物質和能量：土壤、水、空氣、陽光等等。師這是書上提供的材料，大家如果有興趣，課后還可以用其他材料來做，但要注意兩個基本要點：（1）成分要齊全；（2）比例要適中。下面是實驗步驟。4.實驗步驟（1）制作生態(tài)缸框架，可以由教師課前完成。（2）用所給材料制作生態(tài)缸，可以分組進行。如：四人一組。注意：各組所用的材料在種類和數(shù)量上可以不同，來進行比較。（3）封上生態(tài)缸蓋，放置于室內通風良好，光線充足的地方，但要避免陽光直射。（4）每周觀察一次，作好記錄。師在實驗中還要注意以下幾點：（1）小生態(tài)瓶中投放的生物,必須具有很強的生活力。投放的動物數(shù)量不宜過多,以免破壞食物鏈。（2）生態(tài)缸可制作成封閉型，也可制作成開放型（即不加蓋）。前者對生態(tài)系統(tǒng)的基本成分及其比例有著更嚴格的要求。（3）為了使生態(tài)缸內的沙地保持干燥，可在沙土下鋪墊一張塑料布，以防止缸中水（氣）滲透上來。（4）生態(tài)缸制作完畢后，應該貼上標簽，在上面寫上制作者的姓名與制作日期。（5）讓學生設計一份觀察記錄表，內容包括植物、動物的生活情況，水質情況（由顏色變化進行判別）及基質變化等。（6）定期觀察，同時作好觀察記錄。（7）如果發(fā)現(xiàn)生態(tài)缸中的生物已經(jīng)全部死亡，說明此時該生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性已被破壞，記錄下所經(jīng)歷的時間。（8）設計實驗對照組。在一個班內,教師可以有意安排設計多種對照實驗,由不同的小組來完成。如水質、植物數(shù)量、動物數(shù)量、基質內容、見光與否等項目。在分析結果時,讓學生通過分析比較找出較好的設計方案。（9）依據(jù)觀察記錄，對不同生態(tài)缸進行比較、分析，說明生態(tài)缸中生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性差異的原因。（10）舉辦小型展覽。有條件的學校,可以在實驗過程中組織一次生態(tài)缸的小型展覽，提高學生的興趣。5.結果與結論根據(jù)觀察結果，完成實驗報告，得出結論。6.小組討論對書本問題及實驗中的問題進行探討，提出實驗的改進方法和正確的實驗結論。師下面大家可以開始做實驗了。（教師作必要的巡視和指導）7.實驗時間的安排課堂上：實驗課上先由教師集中講解設計的要求、方法、觀察的要求等內容。然后,由學生分組設計并制作生態(tài)缸。教師進行必要的指導和幫助。課后：可以把生態(tài)缸集中放在學校的實驗室中進行觀察，由每個小組的組員分別來進行觀察記錄。8.如果學生有興趣，課后可以指導學生進行其他類型小生態(tài)系統(tǒng)的設計和制作板書設計第5節(jié)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性（第1課時）一、生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定