資源簡介

教學設計
課程基本信息
學科 生物學 年級 高二 學期 秋季
課題 生態(tài)系統(tǒng)的相對穩(wěn)定性
教科書 書 名：選擇性必修2生物與環(huán)境 出版社：北京師范大學出版社
教學目標
1.通過分析烏梁素海濕地生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能，理解生態(tài)系統(tǒng)具有相對穩(wěn)定性。 2.結(jié)合濕地和熱帶雨林生態(tài)系統(tǒng)的實際問題，通過建構(gòu)模型，解釋抵抗力穩(wěn)定性和恢復力穩(wěn)定性的內(nèi)涵及其關系。 3.舉例說明生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性受到各種因素的影響，認同保護生態(tài)環(huán)境的社會責任。 4.設計并制作生態(tài)瓶，運用科學探究的方法探究使生態(tài)系統(tǒng)保持相對穩(wěn)定的條件。
教學重難點
教學重點： 1.理解生態(tài)系統(tǒng)抵抗力穩(wěn)定性和恢復力穩(wěn)定性的內(nèi)涵及關系 教學難點： 1.通過數(shù)學建模分析比較抵抗力穩(wěn)定性和恢復力穩(wěn)定性的關系 2.能從穩(wěn)態(tài)與平衡觀的角度借助生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的相關知識分析實際問題。
教學過程
【真實情境】 2023年6月28日，十四屆全國人大常委會第三次會議通過決定，將8月15日設立為全國生態(tài)日，主題為“綠水青山就是金山銀山”。在今年首個生態(tài)日，我國發(fā)布《中國生態(tài)保護紅線藍皮書》。為全球生態(tài)保護與治理提供了中國方案，彰顯了大國擔當。 通過觀看新聞視頻視頻，進一步了解《中國生態(tài)保護紅線藍皮書》。 【信息提取】 生態(tài)環(huán)境是我們賴以生存的家園，我國十分重視生態(tài)文明建設，關注長遠發(fā)展。 保護生態(tài)，需要理解生態(tài)特性、重視生態(tài)保護、謀求生態(tài)發(fā)展。 教師活動學生活動任務一：認識生態(tài)系統(tǒng)具有相對穩(wěn)定性 黃河流域的濕地保護是生態(tài)紅線劃定的一個區(qū)域，濕地對氣候調(diào)節(jié)和候鳥保護均十分重要。 資料1： 內(nèi)蒙古自治區(qū)烏梁素海濕地是我國疣鼻天鵝最大的繁殖地，每年有600多萬只鳥類在此繁衍生息，被稱為“疣鼻天鵝的故鄉(xiāng)”。 疣鼻天鵝是一種大型的游禽，體長1.25-1.5米，脖頸細長，前額有一塊瘤疣的突起，因此得名。以水生植物為主要食物，偶吃軟體動物和昆蟲及小魚。 請同學們閱讀資料1，結(jié)合生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的基本知識思考下面3個問題： 1.請描述該生態(tài)系統(tǒng)的組成成分及可能具有的食物網(wǎng)。 答案：該生態(tài)系統(tǒng)的組成成分包括生產(chǎn)者、消費者、分解者以及非生物的物質(zhì)和能量 可能存在的食物網(wǎng)如圖： 2.請據(jù)此描述該生態(tài)系統(tǒng)的能量流動和物質(zhì)循環(huán)過程。 答案： 3.如果改變該生態(tài)系統(tǒng)的組成成分、能量和物質(zhì)的輸入或輸出，還能否維持相對穩(wěn)定？ 答案：如果能保證物質(zhì)循環(huán)、能量流動正常進行，輸入與輸出平衡，生物個體持續(xù)發(fā)展和更新，則生態(tài)系統(tǒng)可以維持相對穩(wěn)定，反之則不能。 通過學生對該生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能的分析，教師引導學生從結(jié)構(gòu)與功能的角度理解生態(tài)系統(tǒng)具有相對穩(wěn)定性的基本概念。 生態(tài)系統(tǒng)的相對穩(wěn)定：生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能處于相對穩(wěn)定的一種狀態(tài)，也就是生態(tài)平衡。（動態(tài)平衡） 【學生回顧】 以烏梁素海濕地生態(tài)系統(tǒng)為例，回顧生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能 【學生回答】 1.學生描述該生態(tài)系統(tǒng)的組成成分、營養(yǎng)結(jié)構(gòu)。 2.學生描述其能量流動和物質(zhì)循環(huán)。 3.從生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能的角度，理解生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性是相對的。 【學生總結(jié)】 總結(jié)生態(tài)系統(tǒng)的相對穩(wěn)定性的概念及基本特點。任務二：比較不同生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性 資料2： 熱帶雨林生長著眾多的喬木，樹干高大挺直，常具有板狀根，其群落結(jié)構(gòu)復雜，昆蟲、兩棲類、爬行類等變溫動物在這里廣泛分布，是地球上動物種類最豐富的地區(qū)。 思考： 1.烏梁素海濕地和熱帶雨林生態(tài)系統(tǒng)中的動植物種類和數(shù)量有何差異？ 答案：濕地的動植物種類和數(shù)量均小于熱帶雨林 2.當受到干擾時，上述兩種生態(tài)系統(tǒng)哪種更容易遭到破壞？當遭到同種程度破壞時，哪種更容易恢復？為什么？ 【生態(tài)模擬】假如人為同時破壞兩種生態(tài)系統(tǒng)中的植被，請同學們觀察二者會發(fā)生什么？ 通過觀察動畫，教師引導學生認識到濕地更容易被破壞，也更容易恢復，與其營養(yǎng)結(jié)構(gòu)的復雜程度有關。 通過分析，建立如下數(shù)學模型： 引導學生們分析得出：實線代表熱帶雨林生態(tài)系統(tǒng)，虛線代表烏梁素海濕地生態(tài)系統(tǒng)，熱帶雨林生態(tài)系統(tǒng)在受到較大干擾時，表現(xiàn)為不易遭到破壞，恢復緩慢，而濕地生態(tài)系統(tǒng)表現(xiàn)為易遭到破壞，但恢復較快。其中y部分體現(xiàn)了兩種生態(tài)系統(tǒng)在受到干擾后，偏離正常值的幅度，稱為抵抗力穩(wěn)定性，x的長短體現(xiàn)了其被破壞后恢復到原有狀態(tài)的能力，稱為恢復力穩(wěn)定性。 概念： 抵抗力穩(wěn)定性：生態(tài)系統(tǒng)抵抗干擾和維持自身的結(jié)構(gòu)與功能不受破壞的能力。 恢復力穩(wěn)定性：生態(tài)系統(tǒng)在受破壞后，自身恢復到平衡狀態(tài)的能力。 3.不同生態(tài)系統(tǒng)的抵抗力穩(wěn)定性大小主要取決于什么因素？其和恢復力穩(wěn)定性的關系如何？ 結(jié)合該數(shù)學模型，以及在全球氣候變化背景下，我國科學家在內(nèi)蒙古典型草原進行連續(xù)24年的長期定位監(jiān)測，可以得出抵抗力穩(wěn)定性的大小取決于物種多樣性的高低這一核心概念。 【動手試試】建立抵抗力穩(wěn)定性和恢復力穩(wěn)定性關系的數(shù)學模型。 可以得出，恢復力穩(wěn)定性與抵抗力穩(wěn)定性呈負相關這一核心概念。 【拓展應用】 相比于傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)，20世紀后，人們開始有目的地把喬木、灌木和農(nóng)作物、牧草的種植，甚至畜牧業(yè)生產(chǎn)放在同一片土地上，形成混農(nóng)林業(yè)生態(tài)系統(tǒng)。結(jié)合之前所學，這樣做有什么意義呢？ 答案：通過混種，生態(tài)系統(tǒng)的物種多樣性提高，形成了具有復雜結(jié)構(gòu)的生態(tài)系統(tǒng)，可以增強該生態(tài)系統(tǒng)的抵抗力穩(wěn)定性，促進其可持續(xù)發(fā)展。 資料3： 長白山苔原帶自絕頂而下至海拔2000米上下，土層甚薄、風力巨大、氣候嚴寒，導致植被類型較少，且木本矮小、多呈匍匐狀，生長期不過兩個月左右。1986年，受臺風破壞，到目前只有一小部分恢復了原始植被類型。 通過資料可知：苔原等生態(tài)系統(tǒng)因其特殊的環(huán)境導致抵抗力穩(wěn)定性和恢復力穩(wěn)定性均較低。【學生回答】 1.描述烏梁素海濕地和熱帶雨林生態(tài)系統(tǒng)中的動植物種類和數(shù)量。 【學生思考】 2.影響生態(tài)系統(tǒng)相對穩(wěn)定性的主要因素。結(jié)合問題1和生態(tài)模擬動畫，引導學生初步建立生態(tài)系統(tǒng)營養(yǎng)結(jié)構(gòu)的復雜程度月生態(tài)系統(tǒng)相對穩(wěn)定性的關系。 【小組討論】 通過模型構(gòu)建，讓小組討論分析上述兩者生態(tài)系統(tǒng)的特點，初步理解抵抗力穩(wěn)定性和恢復力穩(wěn)定性的對應關系。 【學生總結(jié)】 總結(jié)抵抗力穩(wěn)定性和恢復力穩(wěn)定性的內(nèi)涵。 【學生分析】 通過模型和資料分析，總結(jié)核心概念1。 【模型建構(gòu)】 建立抵抗力穩(wěn)定性和恢復力穩(wěn)定性關系的數(shù)學模型，得出核心概念2。 【學生應用】利用所學知識分析混農(nóng)林業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)學意義。 【學生總結(jié)】 通過閱讀苔原生態(tài)系統(tǒng)的相關資料，總結(jié)特殊情況：抵抗力穩(wěn)定性和恢復力穩(wěn)定性不一定呈負相關，特殊的環(huán)境可導二者致均較低。任務三：認識影響生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的各種因素 在內(nèi)外因素的影響下，中國生態(tài)、乃至國際生態(tài)的相對穩(wěn)定性也經(jīng)受著各種挑戰(zhàn)！ 過度放牧導致草原生態(tài)系統(tǒng)荒漠化，火山爆發(fā)將高山灌叢變成熔巖裸地，大暴雨導致的泥石流讓森林生態(tài)系統(tǒng)瞬間瓦解，入侵物種水葫蘆使很多水生生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能紊亂甚至崩潰…… 總結(jié)得出：生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性受到來自外部的自然或人為因素的各種影響。 【拓展遷移】 請同學們閱讀課本P90《昆蟲遷徙》，結(jié)合烏梁素海濕地候鳥群的遷徙行為，思考生物遷徙如何影響當?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性？ 答案：大多數(shù)遷徙性生物都提供著非常重要的生態(tài)服務，維持著生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定和健康。 ·昆蟲和候鳥能傳播花粉或種子，參與害蟲防治，或者成為其他生物的食物。 ·氣候變化導致許多部分生物數(shù)量下降甚至滅絕，然而那些適應下來的物種則會快速增長，往往成為農(nóng)業(yè)害蟲，如干旱易導致蝗災，對生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性破壞極大。 在自然條件下，生態(tài)系統(tǒng)總是朝著生物種類多樣化、營養(yǎng)結(jié)構(gòu)復雜化和功能完善化的方向發(fā)展。隨著人類越來越頻繁的經(jīng)濟和社會活動，在一定程度上改變了物種多樣性和生態(tài)系統(tǒng)多樣性。 所以也有這樣一群人他們依據(jù)生態(tài)學原理，用行動保護生態(tài)…… 那么保護生態(tài)系統(tǒng)的相對穩(wěn)定，我們能做些什么？ 請同學們觀看視頻并暢所欲言，表達自己對生態(tài)保護能做的力所能及的事，培養(yǎng)社會責任感。 【學生思考】 通過實例分析、拓展素材，學生認識到生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性受到來自外部和內(nèi)部的各種影響，其穩(wěn)定性受到很大挑戰(zhàn)。 【學生反思】 通過分析人與自然對生態(tài)的諸多影響，生態(tài)環(huán)境遭到了很大的破壞，在看到生態(tài)保護者對環(huán)境保護的點滴付出后，反思作為中學生的我們能做些什么？增強社會責任感。 課堂小結(jié)： 【學生梳理】 根據(jù)所學，梳理本節(jié)所學內(nèi)容及其之間的關系。情境檢測： 請同學們認真閱讀并思考： 烏梁素海作為河套灌區(qū)水利工程的重要組成部分，接納了河套灌區(qū)90%以上的農(nóng)田排水，也是工業(yè)、生活廢水的唯一承泄渠道，加之生態(tài)補水不足，烏梁素海的生態(tài)一度亮起紅燈。 結(jié)合生態(tài)系統(tǒng)的相對穩(wěn)定性的有關知識，對于烏梁素海濕地的生態(tài)保護，你有什么建議？ 答案：從資料中可知烏梁素海污染的主要原因是工業(yè)、生活污水排放和農(nóng)田排水，所以，先從源頭治理：嚴格監(jiān)管污水處理合格后排放，鼓勵農(nóng)民少用化肥并加強宣傳教育，同時保護棲息地的動植物，逐漸恢復物種多樣性，增強其抵抗力穩(wěn)定性，加強周邊生態(tài)綜合治理，人為助力生態(tài)快速恢復?！緦W生思考】 結(jié)合所學生態(tài)學基本原理，在看到烏梁素海污染的問題后，給出一些合理建議。實踐應用：設計并制作生態(tài)瓶 1.目的要求 分析維持生態(tài)瓶中生物生存所需的無機環(huán)境，探究使小型生態(tài)系統(tǒng)較長時間保持平衡的條件 2.實驗原理 生態(tài)系統(tǒng)的各成分之間具有通過能量流動和物質(zhì)循環(huán)維持生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定的功能。其成分構(gòu)成越相對多樣且比例合理，生態(tài)系統(tǒng)維持穩(wěn)定的能力越強，所制作出來的生態(tài)瓶越能維持較長時間。 3.材料用具 需要用到小魚，螺，金魚藻，浮萍；澄清池水，細沙；帶有塞蓋的塑料容器，凡士林。 4.方法步驟 通過觀看視頻，學習方法步驟。 【學生實踐】 結(jié)合所學生態(tài)學基本原理，在家里選擇適宜的材料設計并制作生態(tài)瓶，觀察并記錄現(xiàn)象，與同學們進行分享討論，感受生態(tài)系統(tǒng)的脆弱，增強對其保護的意識。
課后作業(yè)
1.根據(jù)所學，選擇適宜的動植物類型，設計并制作生態(tài)瓶，通過進行一段時間的觀察記錄，交流分享生態(tài)系統(tǒng)維持較長時間所需的條件。

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