示范教案(第5节-生态系统的稳定性)

第5节生态系统的稳定性教学难点抵抗力稳定性和恢复力稳定性的概念和联系。教具准备1.文字资料1：“生物圈Ⅱ号”实验资料。2.文字资料2：各种生态系统的抵抗力稳定性和恢复力稳定性比较。3.文字资料3：负反馈调节的实例。4.图片资料1：大兴安岭火灾后的情况以及现在的状况。5.图片资料2：热带雨林、北极苔原生态系统的图片和食物网简图。6.图片资料3：草场防护林。7.课件：负反馈调节模型。8.视频1：亚马逊热带雨林的破坏。9.视频2：我国的重点自然保护区。课时安排2课时第1课时，学习生态系统稳定性的概念以及原因、抵抗力稳定性和恢复力稳定性、如何提高生态系统的稳定性。第2课时，完成制作实验。三维目标1.识记生态系统稳定性的概念。2.阐明生态系统的自我调节能力。3.举例说明抵抗力稳定性和恢复力稳定性。4.简述提高生态系统稳定性的措施。5.学会设计并制作生态缸，观察其稳定性。6.通过图片、照片、视频、课件使学生形象地了解生态系统的稳定性。7.学生通过构建模型，清晰地理解负反馈调节和自我调节能力。8.通过对不同生态系统的分析，清楚抵抗力稳定性和恢复力稳定性的关系。9.通过设计制作生态缸，观察生态系统的稳定性，并培养学生合作探究、思考分析的能力。10.认同生态系统稳定性的重要性，关注人类活动对生态系统稳定性的影响。11.通过对抵抗力稳定性和恢复力稳定性关系的学习，确立辩证统一思想。12.通过制作实验，培养学生相互合作、帮助的良好品德。教学过程第1课时导入新课师前面我们学习了生态系统的类型、结构、功能和信息传递。弄清了各种生态系统的成分、结构，也知道了它们如何通过能量流动、物质循环和信息传递建立起有机的联系，形成一个统一的整体。那么，生态系统的稳定性如何呢？我们一起来学习生态系统的稳定性。大家先看一下问题探讨。（学生看书）推进新课师可见，自然生态系统受到外界干扰（自然或人为）后，仍能保持相对稳定。那么，人类能否在生物圈之外建造一个适于人类长期生活的生态系统呢？美国的科学家们做了这样的实验。（投影仪显示“生物圈Ⅱ号”）（注：教师应对资料中有关的内容加以补充，如：建造的时间、占地面积、空间大小、投入研究的资金、实验的时间和方法、出现的问题、实验结果及其分析）师讨论下列问题：问题一：科学家们为什么要建造“生物圈Ⅱ号”并进行实验呢？问题二：在“生物圈Ⅱ号”中模拟生物圈建立了哪些生态系统？里面有哪些成分？问题三：八位科学家原打算在“生物圈Ⅱ号”中自给自足生活两年，为什么中途撤出了？这个实验过程中出现了什么问题？问题四：“生物圈Ⅰ号”出现这些问题了吗？“生物圈Ⅱ号”实验失败说明了什么问题？师谁来回答一下第一个问题？生深入研究生态系统的结构和功能，并实验人类离开地球能否生存。师是的。如果实验能成功，那我们真正能进入太空生活，不用带大量的食物和水等必需品。那第二个问题呢？生有微型的森林、沙漠、农田、海洋、溪流；里面有土壤、水源、空气、太阳光，多种多样的动植物和微生物等成分。非生物的物质和能量、生产者、消费者和分解者应有尽有。师看来所有成分都有了，那为什么出现了问题三的情况呢？生1由于土壤中的碳与氧气反应生成二氧化碳，部分二氧化碳又与建“生物圈Ⅱ号”的混凝土中的钙反应生成碳酸钙，导致氧气含量由21％下降到14％，二氧化碳含量猛增。生2昆虫中除了白蚁、蟑螂和蝈蝈外其他基本死亡，食物链等营养结构联系中断。生3靠花粉传播繁殖的植物都灭绝了，粮食严重减产。……师不错，问题很多。为什么呢？生1人工建立的生态系统毕竟形成的时间太短，无法维持稳定。生2里面的各种成分都是人为加入的，而不是通过长久的进化逐渐形成的，所以有些生物可能会淘汰，而使食物链断裂。生3空间太小了，无法完成大范围的物质循环，导致物质循环受阻。……师不错，问题四就由我来回答总结。“生物圈Ⅰ号”没有出现这样的问题，整个生物圈保持相对稳定。该实验的失败表明，在现有技术条件下，人类还无法建造一个脱离地球自然环境而又能让人类休养生息的生态系统，原因就是这样的生态系统的结构和功能难以像真正的生物圈那样，长期保持相对稳定。师好，我们重新回到书本，看讨论。谁来回答一下，参考一下以前的知识。生1因为自然的生态系统是经过千万年进化而来的，其中的生物和无机环境之间，以及生物与生物之间密切联系，已经形成了一个严密的整体。能依靠相互之间的联系抵御外界的干扰。生2因为各个生态系统都有自己特有的成分，这些成分组成了生态系统的特有结构，而各种生物又通过生态系统的功能互相联系，形成一个统一的整体。所以它能够抵抗外界干扰。生3生态系统具有严整的结构和完善的功能，受到外界干扰后，能依靠各种成分之间的相互关系而保持相对稳定。……师大家说得不错，都能利用以前的知识来说明。简单地说，生态系统之所以具有相对稳定性是因为其具有自我调节能力，而这个能力与我们以前学的知识是密切相关的。生态系统所具有的保持或恢复自身结构和功能相对稳定的能力，叫做生态系统的稳定性。生态系统的稳定性是由于生态系统具有自我调节能力。师那什么是自我调节能力呢？我们先来看书本中的两个实例：实例1：河流自净作用。联系：两者共同存在于生态系统中，同时发挥着作用。两者密切联系，不可分割。师它们也有区别。区别：①两者的概念不同。②对同一个生态系统来说，抵抗力稳定性和恢复力稳定性往往存在着相反的关系。③不同的生态系统抵抗力和恢复力稳定性存在着差异。师这里我们重点来看看不同的生态系统抵抗力和恢复力稳定性存在的差异。首先，我们来看抵抗力稳定性。前面已经说过，生态系统中组成成分越多，食物网越复杂，其自我调节能力就越强，抵抗力稳定性就越高。我们就举2个特殊的生态系统——热带雨林、北极苔原生态系统来说明，请大家看图片资料和书本文字，然后对两个生态系统的稳定性进行分析说明。（课件展示图片资料2）（学生对资料和书本内容进行讨论和说明）（教师评论修改）师从中可以很清楚地看出热带雨林的生物种类繁多，营养结构复杂，自我调节能力非常强，抵抗力稳定性也很高。但是，如果外界干扰超过了它的自我调节能力，它也会破坏，而且恢复起来十分困难。这说明它的恢复力稳定性比较差。北极苔原生态系统，生物种类少，营养结构简单，自我调节能力差，抵抗力稳定性非常弱。当北极苔原生态系统受到破坏后，因为其物种少，所以恢复起来比较简单，其恢复力稳定性较高。但是，这里要说明两点：第一：恢复力稳定性的高低与破坏程度、环境条件也有关系。（见备课资料2）在书本上就讲到了生态系统在受到不同的干扰和破坏后，其恢复速度和恢复时间是不一样的。第二：人工的生态系统，如果没有人为的帮助，其抵抗力和恢复力稳定性都很差。好，我们来看一下各种生态系统的抵抗力稳定性和恢复力稳定性比较。（课件展示文字资料2）师在一般情况下，生态系统的生物种类多，营养结构复杂，自我调节能力就强，抵抗力稳定性就高。相反，抵抗力稳定性就低。而且，对同一个生态系统来说，抵抗力稳定性和恢复力稳定性往往存在着相反的关系。师课本P111旁的问号怎么回答？生1对抵抗力稳定性较强的生态系统，我们可以进行合理利用。如：森林的间伐、草原的划区轮牧、季节性放牧等等。生2对抵抗力稳定性较弱的生态系统，我们要进行保护。如：建立自然保护区、植树造林等等。生3对污染物的排放一定要达标，不能超过生态系统的自我调节能力。……师很好。我们学习的目的就是要把所学的知识归还到生活中，来解决实际问题。下面我们来看一下提高生态系统稳定性的方法。一方面：要控制对生态系统干扰的程度，对生态系统的利用应该适度，不应该超过生态系统的自我调节能力。另一方面：对人类利用强度较大的生态系统，应实施相应的物质、能量的投入，保证生态系统内部结构和功能的协调。师谁就第一方面举一个例子？生合理捕鱼、合理放牧、合理砍伐等等。师不错。第二方面大家看书就可以了，我们来看一下草场防护林。（课件展示图片资料3）师其实对于第二方面，建立自然保护区也是很好的方法，我们来看看我国的重点自然保护区。（播放视频2）师自然保护区通过人为地投入、法制管理、教育对保持和提高生态系统的稳定性起了很好的作用。课堂小结师这节课就上到这里，下面我来总结一下。（1）生态系统的结构和功能总是处于不断变化的过程中，生态系统的稳定只是相对的稳定。（2）生态系统的稳定性是生态系统所具有的一种自我调节能力，而这种能力的基础是负反馈调节。（3）生态系统的稳定性包括抵抗力稳定性和恢复力稳定性。（4）生物圈是人类生存的唯一环境，而人类活动的干扰正在全球范围内使生态系统偏离稳态，我们要保护并提高生态系统的稳定性。教学后记：第2课时导入新课师上节课我们学习了生态系统的稳定性，现在我提几个问题，看看大家掌握了没有。（1）生态系统稳定性的概念。（2）生态系统具有稳定性的原因。（3）生态系统自我调节能力的基础是什么？（4）抵抗力和恢复力稳定性的关系。（5）如何提高生态系统的稳定性？生回答（略）。（教师评论）推进新课师这节课，我们就利用以前学习的知识，制作生态缸，并观察其稳定性。板书：课题：设计并制作生态缸，观察其稳定性。师类似的实验我们在第一节中已经让大家课外做过了，但那次我们做的是小生态瓶，比较简单。这次是制作生态缸，相对要复杂一些。我们先看实验的目的要求。1.目的要求设计一个生态缸，观察其稳定性。师实验的目的要求是一个实验的灵魂，我们所做的所有工作全部是围绕着目的要求展开的。下面是实验的基本原理。2.基本原理依据生态系统的原理，将生态系统的各种组成成分进行合理地组织，构建一个微型的生态系统。在设计时，要考虑不同营养级生物之间的合适比例，使微型生态系统正常运转。但是，人工的生态系统稳定性是有条件的，也是短暂的。请问：不同营养级生物之间的合适比例应该是怎样的？生符合数量金字塔。师很好，实验原理是我们在做实验时依据的理论基础。下面是实验材料。3.实验材料师我先提个问题，生态系统的成分有哪些？生生产者、消费者、分解者、非生物的物质和能量。师很好。我们在设计生态缸时，这四种成分缺一不可。而且，大家还应该特别注意生产者、各种消费者的数量关系。生产者：浮萍、水草、蕨类植物、杂草、仙人掌或仙人球。消费者：小乌龟、蜗牛。分解者：蚯蚓、细菌、真菌。非生物的物质和能量：土壤、水、空气、阳光等等。师这是书上提供的材料，大家如果有兴趣，课后还可以用其他材料来做，但要注意两个基本要点：（1）成分要齐全；（2）比例要适中。下面是实验步骤。4.实验步骤（1）制作生态缸框架，可以由教师课前完成。（2）用所给材料制作生态缸，可以分组进行。如：四人一组。注意：各组所用的材料在种类和数量上可以不同，来进行比较。（3）封上生态缸盖，放置于室内通风良好，光线充足的地方，但要避免阳光直射。（4）每周观察一次，作好记录。师在实验中还要注意以下几点：（1）小生态瓶中投放的生物,必须具有很强的生活力。投放的动物数量不宜过多,以免破坏食物链。（2）生态缸可制作成封闭型，也可制作成开放型（即不加盖）。前者对生态系统的基本成分及其比例有着更严格的要求。（3）为了使生态缸内的沙地保持干燥，可在沙土下铺垫一张塑料布，以防止缸中水（气）渗透上来。（4）生态缸制作完毕后，应该贴上标签，在上面写上制作者的姓名与制作日期。（5）让学生设计一份观察记录表，内容包括植物、动物的生活情况，水质情况（由颜色变化进行判别）及基质变化等。（6）定期观察，同时作好观察记录。（7）如果发现生态缸中的生物已经全部死亡，说明此时该生态系统的稳定性已被破坏，记录下所经历的时间。（8）设计实验对照组。在一个班内,教师可以有意安排设计多种对照实验,由不同的小组来完成。如水质、植物数量、动物数量、基质内容、见光与否等项目。在分析结果时,让学生通过分析比较找出较好的设计方案。（9）依据观察记录，对不同生态缸进行比较、分析，说明生态缸中生态系统稳定性差异的原因。（10）举办小型展览。有条件的学校,可以在实验过程中组织一次生态缸的小型展览，提高学生的兴趣。5.结果与结论根据观察结果，完成实验报告，得出结论。6.小组讨论对书本问题及实验中的问题进行探讨，提出实验的改进方法和正确的实验结论。师下面大家可以开始做实验了。（教师作必要的巡视和指导）7.实验时间的安排课堂上：实验课上先由教师集中讲解设计的要求、方法、观察的要求等内容。然后,由学生分组设计并制作生态缸。教师进行必要的指导和帮助。课后：可以把生态缸集中放在学校的实验室中进行观察，由每个小组的组员分别来进行观察记录。8.如果学生有兴趣，课后可以指导学生进行其他类型小生态系统的设计和制作板书设计第5节生态系统的稳定性（第1课时）一、生态系统稳定