资源简介

(共17张PPT)
综合实践项目
设计并制作生态瓶
学长PPT原创课件
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1. 设计并制作一个生态瓶，建立一个能较长时间维持平衡的微型生态系统。
2. 在活动中反思和改进生态瓶的设计方案，并将解决问题的想法或创意付诸实践，形成团队合作意识。
“月宫一号”实验表明，建造一个可让人类长期生存的人工封闭的生态系统绝非易事，但这样的探索是很有价值的。
你想进行这方面的探究吗？
从设计一个小小的生态瓶做起吧！
一、背景资料
生态瓶就是将一些个体较小的、不同类型的生物以及无机物，放在一个透明、密闭的瓶子里所形成的微型生态系统。
如果瓶中不同类型生物的数量、比例合适，光照、温度等条件适宜，这个微型生态系统的物质循环过程就会不断进行下去，其中的生物就能正常生长和繁殖，该系统也就可以在较长时间内维持相对稳定。
二、设计并制作生态瓶
确定任务
小组讨论确定项目的目标和任务，包括确定所模拟的微型生态系统的类型，预测该生态系统维持平衡的时间，分析它的观赏价值等。
制订方案
1.为便于观察，建议模拟水生生态系统。
2.瓶中生物种类的选择及其数量的确定是关键。要选择当地常见的生物种类，个体要小，生存力要强，瓶中植物和动物间要能形成食物链。
提示：
3.微生物不用专门接种，取自池塘、湖泊、河流的水中，以及塘泥中都有微生物。
制订方案
4.供选择的材料用具：如下图的水生植物和水生动物等，塘泥或河流泥沙，水，凡士林，有盖子的透明玻璃瓶或塑料瓶，镊子，温度传感（报警）器等。
水生植物
水生动物
茨藻 金鱼藻 黑藻 水绵
水蚤 水螅 椎实螺 环棱螺 泥鳅
制订方案
参考案例
1.查阅资料，构建模型
可以先设计一个简单的生态瓶，如果这个生态瓶成功了，再制作复杂的生态瓶
制订方案
参考案例
2.根据容器大小、生物个体大小、动物取食量等，讨论确定瓶中各种生物的数量和比例。
3.确定适宜的场所采集实验材料。
4.将塘泥、水、植物、动物依次放入瓶中，加盖密封。
5.将瓶子放在室内能够照到阳光的地方。可以安装温度传感（报警）器，以便监控温度。
注意安全
植物的数量要多于动物
如果没有温度传感器或报警器，也可用普通温度计代替。将温度计插入瓶子固定（倾斜插入），用凡士林密封洞口。
实施方案
将本小组制订的方案付诸实施。
实施过程中要注意分工合作，注意观察，做好记录。
发现瓶中植物或动物出现异常情况，要及时分析原因，通过查阅资料或咨询有经验的人，及时采取补救措施。
如果制作的生态瓶不久就出现了植物或动物较多死亡的现象，要反思设计方案的不足，及时完善，形成并实施优化的方案。
展示交流
一个月后，在课堂上展示本小组制作的生态瓶，报告一个月以来的观察结果，参考下表对成功和不足之处作出评价，交流制作和观察体会，听取其他组和老师的评价。
评价维度 评价要点
方案设计 瓶中生态系统的成分是否完整，生物的种类、数量、比例是否合适，光照、温度等条件是否适宜，方案是否经过优化等。
项目实施 是否实施完整的方案，瓶口是否一直保持密封，是否持续观察和监测，观察记录是否完整、准确等。
项目成果 瓶中生态系统是否较长时间维持稳定，生态瓶的观赏性如何等。
优秀作品展示
优秀作品展示
设计并制作生态瓶
确定任务
实施方案
制订方案
展示交流
1.生物学社团成员制作了一个生态瓶（如图所示）。小晋计划在该生态瓶中添加一种新的水生动物，以增加生态瓶的多样性。在选择新动物时，不需要考虑的因素是（　 ）
A．新动物的体色
B．新动物的大小
C．新动物的食性
D．新动物的栖息环境
A
2.为了研究生态系统的结构和功能，某同学准备用河沙、池塘水、小鱼、小虾等材料制作生态瓶。下列建议不宜采纳的是
（　　）
A．所用容器应该进行严格地消毒和杀菌
B．需要加入适量的藻类
C．生态瓶应放在适宜的光照条件下
D．所选动植物材料数量要有一定的比例
A
3.某同学为制作生态瓶准备了玻璃瓶、池塘水、螺蛳、金鱼、河虾，他还必须补充的材料是（　　）
A．金鱼藻 B．河水 C．洗净的沙 D．斑马鱼
A
4.下列生态瓶中的生物可较长时间稳定存在的是（　　）
．
A B C D
D综合实践项目 设计并制作生态瓶
综合实践项目学习课程规划表
综合实践项目学习名称 设计并制作生态瓶 年级 八年级
学习任务 本单元涉及的学习主题“生物与环境”，相关概念包括“3.1 生态系统中的生物与非生物环境相互作用，实现了物质循环和能量流动”和“3.2 生态系统的自我调节能力有一定限度，保护生物圈就是保护生态安全”。 本单元学习任务主要是通过初步构建生态瓶、观察生态瓶内的变化，分析其构成成分及物质和能量关系，然后提出改进和优化策略，完善生态瓶设计方案，综合运用物质与能量，尺度、比例和数量，系统与模型等概念，制作出生态瓶。通过对生态瓶进行评价和分析，最终构建生态平衡的概念，初步形成保护生物圈的社会责任意识。
学习目标 1.提出生态瓶设计方案并进行组装，阐明生物与环境是一个相互影响、相互依赖的统一整体，初步建立生态观。 2.通过对比生态瓶在调整前后的稳定性，归纳出生态系统的自动调节能力与生态系统的大小以及生态系统内生物种类和数量有关。 3.利用限定器具与材料，将水、砂石、不同水草以及水生动物放人窄口玻璃瓶中，组成一个能够较长时间维持稳定性的生态瓶。
课程实施规划
实践任务 课时
任务1：提出生态瓶设计方案并进行组装。 任务2：构建生态瓶内物质循环和能量流动模型，完善生态瓶的优化策略。 任务3：展评生态瓶产品，构建生态平衡的概念。 1课时
综合实践项目学习课时教学设计表
教学过程
任务1：论证“吸烟有害呼吸系统健康”。
实践意图 学生活动 教师组织 学业要求
运用已有的生态系统相关知识，从生态平衡的角度进行分析，结合给定的器具和材料，提出生态瓶的设计方案并进行组装，发展学生运用生态学知识解决实际同题的能力。 1.明确任务目标，组建4~6人的设计团队，进行初步分工： 产品经理（1人）、生态学工程师（1~2人）、水生生物学专家（1～2人）、景观设计师（1人）。 2.学生分组活动，组员分别扮演不同的角色。“景观设计师”与“水生生物学专家”了解“供货商”提供的材料，“产品经理”带着“生态学工程师”提出产品设计方案。 全班展示和交流设计方案，从生态瓶维持两周生态平衡这一目标的角度进行相互点评，提出改进建议，进一步完善设计方案。 在教师的引导下明确对生态瓶的观察指标，设计观察记录表（附件1），并按照设计方案完成生态瓶的组装。 预设：观察指标包括水的清澈程度，小动物之间是否存在“打架”、捕食等现象，小动物的活跃程度等。 3.课后作业：按照观察指标，对生态瓶内的相关情况进行定期观察，并做好记录。 1.为学生提供器具和材料，包括砂石、金鱼藻、红波坨草、瓜子草、黑壳虾、黑金刚螺、各种小鱼等。组织各小组基于生态系统的概念、生活经验和审美偏好，设计生态瓶组装方案，并学生提供方案模板如下。 玻璃瓶规格 (500mL/1000mL/ 1250mL）加水量（单位：mL）生物种类及数量生物1 生物2 生物3 ……放什么环境下保存
2.组织各小组汇报设计方案，相互点评，提出改进建议，并进一步完善设计方案。 指导学生明确观察的具体指标，制作观察记录表。在组装生态瓶环节，教师在班内巡视，为学生提供必要的支持。 3.布置课后作业：对生态瓶进行持续观察与记录，如果出现问题要及时干预，并进行详细记录。 根据研究问题和活动目标，结合相关知识或生活经验，利用简易器材，设计可行的研究方案。
任务2：构建生态瓶内物质循环和能量流动模型，完善生态瓶的优化策略。
实践意图 学生活动 教师组织 学业要求
通过分析生态瓶内各个生物成分生活所需的营养物质和能量来源，构建食物链和食物网，概括生态平衡的实质，形成尺度、比例和数量等跨学科概念，并基于以上概念完善生态瓶的优化策略。 1.观看视频，分析各种生物生活习性的相关资料，针对本小组制作的生态瓶，尝试用生物名称和箭头表示生物之间吃与被吃的关系。 预设：生物通过吃与被吃的关系，可以获得营养物质和生活所需的能量。以植物作为起点，通过吃与被吃的关系形成的链状结构叫作食物链。在生态瓶中，有多条食物链，它们彼此交错，构成了食物网。 2.小组讨论水草的营养物质来源，在教师引导下，认识到金鱼藻等水草从水中获取水、二氧化碳、无机盐等物质，合成自身所需的有机物，同时将光能转化为储存在有机物中的化学能，这样水草就获得了营养物质和能量，从而构建生产者这一概念。 由于动物只能直接或间接从植物处获得营养物质，通过呼吸作用分解有机物从而获得生活所需的物质和能量，因此将动物称为消费者。而将通过分解动物遗体、枯枝败叶、粪便中的有机物获得营养物质和能量的生物称为分解者。 在以上分析的基础上，各小组构建生态瓶中物质循环和能量流动的示意图，全班讨论与交流，完善示意图。 1.播放生态瓶内捕食关系的短视频（如虾取食水草、鱼捕食虾等），为学生提供各种生物生活习性的相关资料，组织学生按照吃与被吃的关系构建生态瓶中的食物网。引导学生分析食物网，归纳食物链和食物网的概念。 2.以问题串引导学生思考生态瓶中水草、动物、微生物等的营养物质来源。尤其需要展示利用鱼粪便、水草枯叶等培养出来的微生物，引导学生分析生态瓶中微生物生活所需的物质和能量来源。归纳生产者、消费者和分解者的概念。 从食物网中可以看出所有动物的食物都直接或间接来自水草，那么水草又是如何获得营养物质的呢？ 生态瓶中的鱼等小动物的营养物质和能量来自哪里？ 微生物的生活所需的营养物质和能量来自哪里？ 给学生提供不同颜色的小卡片，代表生态瓶中的水、阳光、生产者、消费者、分解者。引导学生用卡片和不同颜色的箭头表示生态瓶中的物质循环和能量流动。 1.分析生态系统中不同生物之间的物质和能量关系，并用示意图的方式来表达。 2.明确不同组成成分必须按照一定的比例和数量构建生态系统才可以实现较长时间的稳定。 3.尝试运用物质循环和能量流动、尺度、模型、系统等跨学科概念进一步完善生态瓶的设计思路。 4.在实施研究方案的过程中，运用恰当的方式收集和记录证据。通过分析证据发现研究中的不足，再通过循环迭代不断改进研究方案或提高产品质量，最终形成解决问题的最佳方案。
任务3：展评生态瓶产品，构建生态平衡的概念。
实践意图 学生活动 教师组织 学业要求
通过对生态瓶的展评与讨论，构建生态平衡的概念，并进一步认识生态系统的自我调节能力是有限的，引导学生形成保护生物圈的社会责任意识。 1.课前准备：完成生态瓶观察记录表；设计生态瓶的维护说明书。 2.各小组利用生态瓶评价表（附件2），进行交叉评价（如第1组评价第2组的产品，第2组评价第3组的产品，依此类推），派出一位代表，将所评生态瓶的优点、缺点和改进意见写在被评价小组的海报上。 3.从生态瓶中放置的生物种类、数量、与瓶子的大小比例以及生态瓶的放置环境等方面进行综合分析并对比自然状态下的池塘生态系统，认识到一般情况下，生态系统中各种生物的种类、数量和所占比例能保持相对稳定，说出生态系统具有一定的自我调节能力。 4.从影响生态平衡的因素的角度，尝试提出保护生物圈的措施。 1.课前准备：组织学生在课前对本小组制作的生态瓶做好观察记录，同时设计生态瓶的维护说明书。 2.课上组织学生展示各小组制作的生态瓶，利用生态瓶评价表进行评分，评选出最佳生态瓶。 针对未能维持两周生态平衡的生态瓶，引导学生分析原因，并与自然界的池塘生态系统进行对比，进一步认识自然状态下生态系统维持相对稳定的原理，最终帮助学生构建生态平衡的概念。 4. 拓展：地球上的生物圈是最大的生态系统，结合“生物圈1号”和你所制作的生态瓶，尝试提出保护人类赖以生存的地球的措施。 尝试运用生态平衡的相关知识分析人工或自然生态系统稳定性的实例，初步形成保护生物圈的社会责任意识。
附件1
生态瓶观察记录表
时间
放置的地点及环境条件
生物数量和种类
记录过程的图片（如冷热光源对比）
生态瓶的制作成本
调整生态瓶的原因（若无变化可不写）
附件2
生态瓶评价表
评价维度 示范级 合格级 待改良
稳定性 14天后：植物整体状态良好，枯黄面积低于整体面积的20%；动物种类不变，每种动物数量变化不超过20%；水质清澈。 支撑数据翔实，有至少10天的观察数据，且观察维度全面，记录细致翔实。 14天后：植物整体状态良好，枯黄面积低于50%；动物种类不变，数量变化不超过50%；水质较清澈。 有至少6天的观察记录数据，记录较翔实。 14天后：有动物数量变化超过 50%，甚至消失。 观察数据低于6天。
科学性 能用一个图画模型准确表征生态瓶这一迷你生态系统的运转原理，包括生态系统的成分及各成分之间的关系（突出捕食关系与食物网），生态系统内部的物质循环与能量流动规律，生态系统与外界的物质、能量交换关系。 能使用生物学概念进行表述，表述清晰、简练、准确。 基本能用图画模型表征生态瓶这一迷你生态系统的运转原理，包括生态系统的成分及各成分之间的关系，生态系统内部的物质循环与能量流动规律，生态系统与外界的物质、能量交换关系。 能在大多数地方使用生物学概念进行表述，表述基本准确，存在少量谬误。 不能用图画模型表征生态瓶这一迷你生态系统的运转原理，存在生态系统成分不全，或成分之间关系错误，或无法准确展示物质循环与能量流动规律等问题。 存在大量生活化用语，或概念的表述与运用错误。
用户思维 对生态瓶的放置位置、环境条件设置等有详细介绍。 详细列举生态瓶在14天后可能遇到的问题及相应的调整策略建议。 对生态瓶的放置位置、环境条件设置等有简单介绍。 粗略介绍生态瓶在14 天后的调整策略。 无生态瓶的放置位置、环境条件设置等建议。 无14天后的维护建议。
美观性 网络评选，排名前20%。 网络评选，排名介于20%~80%。 网络评选，排名在后20%。

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