资源简介

教学设计
课程基本信息
学科 生物学 年级 高二 学期 秋季
课题 生态系统的相对稳定性
教科书 书 名：选择性必修2生物与环境 出版社：北京师范大学出版社
教学目标
1.通过分析乌梁素海湿地生态系统的结构与功能，理解生态系统具有相对稳定性。 2.结合湿地和热带雨林生态系统的实际问题，通过建构模型，解释抵抗力稳定性和恢复力稳定性的内涵及其关系。 3.举例说明生态系统的稳定性受到各种因素的影响，认同保护生态环境的社会责任。 4.设计并制作生态瓶，运用科学探究的方法探究使生态系统保持相对稳定的条件。
教学重难点
教学重点： 1.理解生态系统抵抗力稳定性和恢复力稳定性的内涵及关系 教学难点： 1.通过数学建模分析比较抵抗力稳定性和恢复力稳定性的关系 2.能从稳态与平衡观的角度借助生态系统稳定性的相关知识分析实际问题。
教学过程
【真实情境】 2023年6月28日，十四届全国人大常委会第三次会议通过决定，将8月15日设立为全国生态日，主题为“绿水青山就是金山银山”。在今年首个生态日，我国发布《中国生态保护红线蓝皮书》。为全球生态保护与治理提供了中国方案，彰显了大国担当。 通过观看新闻视频视频，进一步了解《中国生态保护红线蓝皮书》。 【信息提取】 生态环境是我们赖以生存的家园，我国十分重视生态文明建设，关注长远发展。 保护生态，需要理解生态特性、重视生态保护、谋求生态发展。 教师活动学生活动任务一：认识生态系统具有相对稳定性 黄河流域的湿地保护是生态红线划定的一个区域，湿地对气候调节和候鸟保护均十分重要。 资料1： 内蒙古自治区乌梁素海湿地是我国疣鼻天鹅最大的繁殖地，每年有600多万只鸟类在此繁衍生息，被称为“疣鼻天鹅的故乡”。 疣鼻天鹅是一种大型的游禽，体长1.25-1.5米，脖颈细长，前额有一块瘤疣的突起，因此得名。以水生植物为主要食物，偶吃软体动物和昆虫及小鱼。 请同学们阅读资料1，结合生态系统结构和功能的基本知识思考下面3个问题： 1.请描述该生态系统的组成成分及可能具有的食物网。 答案：该生态系统的组成成分包括生产者、消费者、分解者以及非生物的物质和能量 可能存在的食物网如图： 2.请据此描述该生态系统的能量流动和物质循环过程。 答案： 3.如果改变该生态系统的组成成分、能量和物质的输入或输出，还能否维持相对稳定？ 答案：如果能保证物质循环、能量流动正常进行，输入与输出平衡，生物个体持续发展和更新，则生态系统可以维持相对稳定，反之则不能。 通过学生对该生态系统结构与功能的分析，教师引导学生从结构与功能的角度理解生态系统具有相对稳定性的基本概念。 生态系统的相对稳定：生态系统的结构和功能处于相对稳定的一种状态，也就是生态平衡。（动态平衡） 【学生回顾】 以乌梁素海湿地生态系统为例，回顾生态系统的结构与功能 【学生回答】 1.学生描述该生态系统的组成成分、营养结构。 2.学生描述其能量流动和物质循环。 3.从生态系统结构与功能的角度，理解生态系统的稳定性是相对的。 【学生总结】 总结生态系统的相对稳定性的概念及基本特点。任务二：比较不同生态系统的稳定性 资料2： 热带雨林生长着众多的乔木，树干高大挺直，常具有板状根，其群落结构复杂，昆虫、两栖类、爬行类等变温动物在这里广泛分布，是地球上动物种类最丰富的地区。 思考： 1.乌梁素海湿地和热带雨林生态系统中的动植物种类和数量有何差异？ 答案：湿地的动植物种类和数量均小于热带雨林 2.当受到干扰时，上述两种生态系统哪种更容易遭到破坏？当遭到同种程度破坏时，哪种更容易恢复？为什么？ 【生态模拟】假如人为同时破坏两种生态系统中的植被，请同学们观察二者会发生什么？ 通过观察动画，教师引导学生认识到湿地更容易被破坏，也更容易恢复，与其营养结构的复杂程度有关。 通过分析，建立如下数学模型： 引导学生们分析得出：实线代表热带雨林生态系统，虚线代表乌梁素海湿地生态系统，热带雨林生态系统在受到较大干扰时，表现为不易遭到破坏，恢复缓慢，而湿地生态系统表现为易遭到破坏，但恢复较快。其中y部分体现了两种生态系统在受到干扰后，偏离正常值的幅度，称为抵抗力稳定性，x的长短体现了其被破坏后恢复到原有状态的能力，称为恢复力稳定性。 概念： 抵抗力稳定性：生态系统抵抗干扰和维持自身的结构与功能不受破坏的能力。 恢复力稳定性：生态系统在受破坏后，自身恢复到平衡状态的能力。 3.不同生态系统的抵抗力稳定性大小主要取决于什么因素？其和恢复力稳定性的关系如何？ 结合该数学模型，以及在全球气候变化背景下，我国科学家在内蒙古典型草原进行连续24年的长期定位监测，可以得出抵抗力稳定性的大小取决于物种多样性的高低这一核心概念。 【动手试试】建立抵抗力稳定性和恢复力稳定性关系的数学模型。 可以得出，恢复力稳定性与抵抗力稳定性呈负相关这一核心概念。 【拓展应用】 相比于传统农业，20世纪后，人们开始有目的地把乔木、灌木和农作物、牧草的种植，甚至畜牧业生产放在同一片土地上，形成混农林业生态系统。结合之前所学，这样做有什么意义呢？ 答案：通过混种，生态系统的物种多样性提高，形成了具有复杂结构的生态系统，可以增强该生态系统的抵抗力稳定性，促进其可持续发展。 资料3： 长白山苔原带自绝顶而下至海拔2000米上下，土层甚薄、风力巨大、气候严寒，导致植被类型较少，且木本矮小、多呈匍匐状，生长期不过两个月左右。1986年，受台风破坏，到目前只有一小部分恢复了原始植被类型。 通过资料可知：苔原等生态系统因其特殊的环境导致抵抗力稳定性和恢复力稳定性均较低。【学生回答】 1.描述乌梁素海湿地和热带雨林生态系统中的动植物种类和数量。 【学生思考】 2.影响生态系统相对稳定性的主要因素。结合问题1和生态模拟动画，引导学生初步建立生态系统营养结构的复杂程度月生态系统相对稳定性的关系。 【小组讨论】 通过模型构建，让小组讨论分析上述两者生态系统的特点，初步理解抵抗力稳定性和恢复力稳定性的对应关系。 【学生总结】 总结抵抗力稳定性和恢复力稳定性的内涵。 【学生分析】 通过模型和资料分析，总结核心概念1。 【模型建构】 建立抵抗力稳定性和恢复力稳定性关系的数学模型，得出核心概念2。 【学生应用】利用所学知识分析混农林业生态系统的生态学意义。 【学生总结】 通过阅读苔原生态系统的相关资料，总结特殊情况：抵抗力稳定性和恢复力稳定性不一定呈负相关，特殊的环境可导二者致均较低。任务三：认识影响生态系统稳定性的各种因素 在内外因素的影响下，中国生态、乃至国际生态的相对稳定性也经受着各种挑战！ 过度放牧导致草原生态系统荒漠化，火山爆发将高山灌丛变成熔岩裸地，大暴雨导致的泥石流让森林生态系统瞬间瓦解，入侵物种水葫芦使很多水生生态系统结构和功能紊乱甚至崩溃…… 总结得出：生态系统的稳定性受到来自外部的自然或人为因素的各种影响。 【拓展迁移】 请同学们阅读课本P90《昆虫迁徙》，结合乌梁素海湿地候鸟群的迁徙行为，思考生物迁徙如何影响当地生态系统的稳定性？ 答案：大多数迁徙性生物都提供着非常重要的生态服务，维持着生态系统的稳定和健康。 ·昆虫和候鸟能传播花粉或种子，参与害虫防治，或者成为其他生物的食物。 ·气候变化导致许多部分生物数量下降甚至灭绝，然而那些适应下来的物种则会快速增长，往往成为农业害虫，如干旱易导致蝗灾，对生态系统稳定性破坏极大。 在自然条件下，生态系统总是朝着生物种类多样化、营养结构复杂化和功能完善化的方向发展。随着人类越来越频繁的经济和社会活动，在一定程度上改变了物种多样性和生态系统多样性。 所以也有这样一群人他们依据生态学原理，用行动保护生态…… 那么保护生态系统的相对稳定，我们能做些什么？ 请同学们观看视频并畅所欲言，表达自己对生态保护能做的力所能及的事，培养社会责任感。 【学生思考】 通过实例分析、拓展素材，学生认识到生态系统的稳定性受到来自外部和内部的各种影响，其稳定性受到很大挑战。 【学生反思】 通过分析人与自然对生态的诸多影响，生态环境遭到了很大的破坏，在看到生态保护者对环境保护的点滴付出后，反思作为中学生的我们能做些什么？增强社会责任感。 课堂小结： 【学生梳理】 根据所学，梳理本节所学内容及其之间的关系。情境检测： 请同学们认真阅读并思考： 乌梁素海作为河套灌区水利工程的重要组成部分，接纳了河套灌区90%以上的农田排水，也是工业、生活废水的唯一承泄渠道，加之生态补水不足，乌梁素海的生态一度亮起红灯。 结合生态系统的相对稳定性的有关知识，对于乌梁素海湿地的生态保护，你有什么建议？ 答案：从资料中可知乌梁素海污染的主要原因是工业、生活污水排放和农田排水，所以，先从源头治理：严格监管污水处理合格后排放，鼓励农民少用化肥并加强宣传教育，同时保护栖息地的动植物，逐渐恢复物种多样性，增强其抵抗力稳定性，加强周边生态综合治理，人为助力生态快速恢复。【学生思考】 结合所学生态学基本原理，在看到乌梁素海污染的问题后，给出一些合理建议。实践应用：设计并制作生态瓶 1.目的要求 分析维持生态瓶中生物生存所需的无机环境，探究使小型生态系统较长时间保持平衡的条件 2.实验原理 生态系统的各成分之间具有通过能量流动和物质循环维持生态系统稳定的功能。其成分构成越相对多样且比例合理，生态系统维持稳定的能力越强，所制作出来的生态瓶越能维持较长时间。 3.材料用具 需要用到小鱼，螺，金鱼藻，浮萍；澄清池水，细沙；带有塞盖的塑料容器，凡士林。 4.方法步骤 通过观看视频，学习方法步骤。 【学生实践】 结合所学生态学基本原理，在家里选择适宜的材料设计并制作生态瓶，观察并记录现象，与同学们进行分享讨论，感受生态系统的脆弱，增强对其保护的意识。
课后作业
1.根据所学，选择适宜的动植物类型，设计并制作生态瓶，通过进行一段时间的观察记录，交流分享生态系统维持较长时间所需的条件。

展开更多......

收起↑