第1节 生态系统具有维持动态平衡的能力教学设计高中生物沪科版2020选择性必修2 生态与环境-沪科版2020

-1-第1节生态系统具有维持动态平衡的能力教学设计高中生物沪科版2020选择性必修2生态与环境-沪科版2020教学设计课题课型新授课√□章/单元复习课□专题复习课□习题/试卷讲评课□学科实践活动课□其他□教学内容一、教学内容本节课为沪科版2020选择性必修2《生态与环境》第1节“生态系统具有维持动态平衡的能力”，主要内容包括：生态系统的自我调节能力概念、生态系统稳态与负反馈调节（以“捕食者-被捕食者”关系为例）、生态平衡的概念与特征（抵抗力稳定性与恢复力稳定性）、影响生态平衡的因素（自然因素与人类活动）。核心素养目标二、核心素养目标通过生态系统的自我调节与稳态，形成稳态与平衡观；分析捕食者-被捕食者关系，运用归纳与概括、模型与建模理解负反馈调节；探究影响生态平衡的因素，提升科学探究能力；认同保护生态系统稳定性的重要性，增强社会责任意识。学习者分析1.学生已掌握生态系统的结构、物质循环与能量流动基础，理解种群数量变化规律，但对稳态维持机制认识不足。

2.学生对生态案例兴趣浓厚，具备一定的分析推理能力，偏好通过模型和实例学习，但抽象建模能力有待提升。

3.可能困难在于理解负反馈调节的动态过程，区分抵抗力稳定性与恢复力稳定性的差异，以及人类活动对生态平衡的具体影响。需结合具体案例（如北极狐种群变化、过度捕猎）强化理解。教学资源准备四、教学资源准备教材：每位学生配备沪科版2020选择性必修2《生态与环境》教材，确保第1节“生态系统具有维持动态平衡的能力”内容可查阅。辅助材料：准备草原生态系统负反馈调节示意图、捕食者-被捕食者关系动态模拟视频、抵抗力稳定性与恢复力稳定性对比图表。实验器材：模拟“捕食者-被捕食者关系”实验所需的彩色纸片（代表不同生物）、计数器，确保器材完整安全。教室布置：设置分组讨论区，每组配备实验操作台，便于合作探究与模型构建。教学流程五、教学流程

1.导入新课（5分钟）

播放“草原生态系统狼-兔-草关系”短视频：展示某草原因狼被大量捕杀后，兔数量激增导致草场退化，随后引入狼后兔数量减少、草场恢复的过程。提问：“为什么引入狼后草原生态系统逐渐恢复？生态系统是否具有自我调节能力？”引发学生思考，引出本节主题“生态系统具有维持动态平衡的能力”，明确学习目标：理解生态系统的自我调节机制、稳态特征及影响因素。

2.新课讲授（15分钟）

（1）生态系统的自我调节能力：结合教材P4“思考与讨论”，以“草原生态系统的负反馈调节”为例，分析“草→兔→狼”食物链中，兔数量增加→狼食物增加→狼数量增加→兔被大量捕食→兔数量减少→草恢复的过程，说明生态系统通过负反馈调节维持相对稳定，强调“自我调节能力是生态系统维持稳态的基础”。

（2）负反馈调节的实例分析：展示教材P5“捕食者-被捕食者数量波动曲线”，分析狼和兔子的数量变化（如1850-1940年加拿大森林中狼和兔的数量数据），引导学生归纳“负反馈调节的特点”：作用结果与最初变化相反，使系统保持动态平衡。

（3）抵抗力稳定性与恢复力稳定性：对比教材P6“不同生态系统的稳定性”案例，分析热带雨林（物种多、结构复杂，抵抗力强，恢复力弱）和北极苔原（物种少、结构简单，抵抗力弱，恢复力强）的区别，强调“抵抗力稳定性是抵抗干扰并保持稳态的能力，恢复力稳定性是遭到破坏后恢复原状的能力，两者共同体现生态系统的稳态特征”。

3.实践活动（10分钟）

（1）模拟负反馈调节实验：分组进行“纸片模拟捕食者-被捕食者关系”实验。用白色纸片代表兔（繁殖力强，每轮增加20%），灰色纸片代表狼（每只狼每轮吃1只兔，狼数量随兔数量变化而增减）。记录5轮数据，绘制数量变化曲线，直观感受负反馈调节的动态过程。

（2）案例分析：小组合作分析“凯巴伯森林生态系统的变化”（教材P7案例）：1906年美国引入鹿导致森林破坏，1995年重新引入狼后生态系统恢复。讨论“狼在维持森林平衡中的作用”，深化对负反馈调节的理解。

（3）设计保护方案：结合当地实际（如校园池塘生态），设计“提高池塘生态系统稳定性”的方案，需考虑物种多样性、食物链结构等因素，体现“科学保护生态系统”的理念。

4.学生小组讨论（10分钟）

（1）讨论问题1：负反馈调节如何维持生态系统稳态？举例说明。

参考答案：负反馈调节通过抑制过度变化维持稳态。例如，湖泊中藻类过度繁殖时，浮游动物因食物丰富数量增加，捕食藻类使其数量下降，水质恢复，体现“藻类增加→浮游动物增加→藻类减少”的负反馈过程。

（2）讨论问题2：抵抗力稳定性与恢复力稳定性的区别？举例说明。

参考答案：抵抗力稳定性强调“抵抗干扰”，如热带雨林抵抗台风的能力强；恢复力稳定性强调“恢复原状”，如草原火灾后草本植物快速恢复。热带雨林抵抗力强但恢复力弱（破坏后难恢复），草原抵抗力弱但恢复力强（干扰后易恢复）。

（3）讨论问题3：人类活动如何影响生态平衡？举例说明。

参考答案：合理人类活动维持平衡，如植树造林增加植被覆盖，提高生态系统稳定性；不合理人类活动破坏平衡，如过度放牧导致草原荒漠化，破坏负反馈调节机制，使生态系统失衡。

5.总结回顾（5分钟）

梳理本节核心知识：生态系统的自我调节能力（负反馈调节是核心机制）、稳态（抵抗力稳定性与恢复力稳定性是特征）、影响因素（自然因素与人类活动）。强调重难点：负反馈调节的动态过程（如捕食者-被捕食者数量波动）、两种稳定性的区别（热带雨林与草原案例）。联系实际，指出“保护生态系统稳定性是实现可持续发展的重要基础”，呼应核心素养中的社会责任意识。布置作业：完成教材P8“练习与应用”，分析“黄河湿地生态系统的稳定性”。教学资源拓展六、教学资源拓展

1.拓展资源

（1）生态系统自我调节机制的深化实例：除教材中的“狼-兔-草”负反馈调节外，补充海洋生态系统中的“浮游植物-浮游动物-鱼类”负反馈循环。例如，浮游植物过度繁殖时，浮游动物因食物增加而数量上升，捕食浮游植物使其数量下降，水质恢复，体现生态系统的自我调节能力。同时引入正反馈调节的对比案例，如“冰川融化→反射率降低→吸热增加→冰川进一步融化”，说明正反馈会导致生态系统失衡，强化对负反馈维持稳态的理解。

（2）抵抗力稳定性的多维度案例：教材中提到热带雨林抵抗力强，补充具体数据——热带雨林在遭受轻度干扰（如树木倒伏）时，物种多样性可在1-2年内恢复；而北极苔原在温度升高1℃时，物种组成发生显著变化，抵抗力弱。此外，增加农田生态系统的抵抗力分析：单一作物种植（如小麦田）易受病虫害影响，抵抗力弱；而间作套种（如玉米-大豆间作）增加物种多样性，抵抗力显著提升，体现生物多样性对稳定性的影响。

（3）恢复力稳定性的动态过程：以教材中“草原火灾后恢复”为例，补充演替阶段的具体过程——火灾后草本植物（如狗尾草）首先恢复，1-2年内形成优势群落；随后灌木（如荆条）侵入，3-5年成为优势；最后乔木（如杨树）定居，10-20年恢复森林生态系统。对比珊瑚礁生态系统的恢复力：珊瑚白化后，若水温恢复正常，珊瑚幼虫可在5-10年重新附着生长；若白化持续超过1年，则可能转化为藻类主导的系统，恢复力极弱，说明恢复力受生态系统结构和干扰强度影响。

（4）人类活动影响生态平衡的典型案例：除教材中“凯巴伯森林引入鹿”案例外，补充“澳大利亚野兔泛滥”事件——1859年引入24只野兔，因缺乏天敌，数量激增至60亿只，破坏草原植被，导致土壤侵蚀、物种灭绝，后通过引入黏液瘤病毒控制种群，体现人类活动打破负反馈调节的后果。同时，正面案例如“中国三北防护林工程”，通过植树造林增加植被覆盖，提高沙地生态系统的抵抗力稳定性，说明合理人类活动可维护生态平衡。

2.拓展建议

（1）实践观察类：组织学生开展“校园生态系统稳定性调查”，选择校园内的池塘、草坪或花坛，记录生物种类（如植物、昆虫、鸟类）和数量，每周观察1次，持续1个月。分析当环境变化（如降雨量、温度）时，生物数量如何调整，体会生态系统的自我调节能力。例如，草坪中蚜虫数量增加时，瓢虫数量随之上升，形成负反馈调节，学生可绘制“蚜虫-瓢虫数量变化曲线”，直观理解负反馈机制。

（2）模型构建类：指导学生制作“生态瓶模型”，材料包括透明瓶、水、水草、小鱼、藻类、沙子。模拟小型生态系统，观察其稳定性变化：初始阶段水草通过光合作用产生氧气，小鱼呼吸产生二氧化碳，形成物质循环；若小鱼过多，水草被大量消耗，氧气减少，小鱼死亡，生态系统崩溃。学生可调整生物种类和数量（如增加水草、减少小鱼），探究如何提高生态瓶的稳定性，深化对“生物多样性影响抵抗力稳定性”的理解。

（3）案例分析类：布置“生态系统稳定性案例分析”任务，提供真实案例如“青海湖裸鲤种群恢复”。学生需查阅资料，分析20世纪80年代因过度捕捞，裸鲤数量锐减，导致青海湖生态失衡；2001年后实施禁渔政策，裸鲤种群逐渐恢复，生态系统趋于稳定。从“负反馈调节恢复”“抵抗力稳定性提升”等角度撰写分析报告，结合教材知识解释裸鲤恢复对维持青海湖生态平衡的作用，培养科学探究能力和社会责任意识。

（4）阅读拓展类：推荐阅读《寂静的春天》（蕾切尔·卡逊著）中DDT对生态平衡的影响，分析农药如何通过食物链富集，破坏鸟类的繁殖能力，导致农田生态系统失衡。结合教材“人类活动影响生态平衡”内容，思考“如何通过生物防治（如引入天敌）替代化学农药，维持生态系统稳态”，引导学生关注生态保护的现实问题，增强社会责任意识。

（5）问题探究类：提出“如何提高城市绿地生态系统的稳定性”探究课题，学生分组设计方案，需考虑物种多样性（如乔灌草结合）、食物链结构（如引入昆虫传粉者、鸟类捕食者）、人为管理（如减少农药使用）等因素。方案需包含理论依据（如“生物多样性提高抵抗力稳定性”）和具体措施（如种植蜜源植物吸引天敌），并在班级展示交流，培养应用所学知识解决实际问题的能力。板书设计①生态系统的自我调节能力

-概念：生态系统通过内部机制维持相对稳定

-核心机制：负反馈调节（如草→兔→狼：兔增→狼增→兔减）

-实例：草原生态系统、湖泊藻类-浮游动物动态平衡

②生态系统的稳态特征

-定义：生态系统抵抗干扰并恢复原状的能力

-抵抗力稳定性：抵抗干扰保持稳态（热带雨林）

-恢复力稳定性：破坏后恢复原状（草原火灾后演替）

③影响生态平衡的因素

-自然因素：气候变化、自然灾害（如冰川融化正反馈）

-人类活动：过度捕猎（凯巴伯森林案例）、物种入侵（澳大利亚野兔）

-保护策略：生物多样性提升（三北防护林）、负反馈机制重建典型例题讲解1.例题：分析草原生态系统中“草→兔→狼”食物链的负反馈调节过程。

答案：兔数量增加→狼食物来源增加→狼数量增加→兔被大量捕食→兔数量减少→草因减少被食而恢复，形成负反馈调节，维持生态平衡。

2.例题：比较热带雨林和北极苔原生态系统抵抗力稳定性与恢复力稳定性的差异，并说明原因。

答案：热带雨林抵抗力强（物种多、结构复杂），恢复力弱（破坏后难恢复）；北极苔原抵抗力弱（物种少、结构简单），恢复力强（干扰后易恢复）。

3.例题：凯巴伯森林因引入鹿导致生态失衡，后重新引入狼恢复平衡，说明人类活动如何影响生态平衡。

答案：人