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【学习目标】
学习目标 与 核心素养 生命观念: 形成“生态系统结构与功能统一”“平衡需成分、比例、环境协同”的观念,理解人工与自然生态系统的关联。 科学思维: 运用逻辑推理设计生态瓶;通过对比分析解释失衡原因,培养批判性思维。 科学探究: 经历“提出问题→设计方案→实施观察→反思改进”完整流程,提升实验设计、数据记录、问题解决能力。 社会责任: 体会“生态平衡的脆弱性”,增强生态保护意识;在小组合作中养成 分工协作、严谨务实 的科研态度。
学习重点 1.理解生态瓶的设计原理(成分完整、比例合理、环境适配的逻辑); 2.掌握生态瓶制作流程(材料选择→组装→监测)与观察记录方法; 3.运用评价量规 分析生态瓶的“成功/不足”,推导改进方案。
学习难点 1.设计层面:如何通过生物种类筛选、数量配比 构建“能长期稳定”的生态瓶; 2.分析层面:当生态瓶失衡时,如何 多维度归因; 3.迁移层面:将“生态瓶原理”与自然生态系统关联,理解“人工系统与自然系统的差异”。
【课前预习】
1. 生态瓶模拟自然生态系统,需包含__________(如阳光、水、土壤、温度)和__________(包括生产者、消费者、分解者)两类核心成分,其中生产者常见举例:__________(填一种水生植物),消费者常见举例:__________(填一种小型水生动物)。
2.制作生态瓶时,塘泥的主要作用是提供 __________(非生物部分,如无机盐)和 __________(生物成分,能分解动植物遗体);选择生物材料时,应避免选择 __________(填 “大型肉食性” 或 “小型植食性”)动物,原因是其易因食物不足导致死亡,破坏生态平衡。
3.生态瓶要实现短期稳定,需注意生物数量比例:__________(填生态成分)的数量应明显多于 __________(填生态成分),确保能通过光合作用提供足够氧气和有机物;非生物条件中,光照需__________(填 “充足” 或 “完全遮光”),但不能阳光直射,防止水温过高影响生物生存。
4.以“简易淡水生态瓶”为例,完整的设计应包含:非生物材料(池塘水、洗净的塘泥)、生物材料(__________,生产者)、__________(消费者)、塘泥中的细菌和真菌(分解者),该组合可初步模拟自然生态系统的 __________ 功能(如物质循环、能量流动)。
【课中研学】
1. 背景资料
观看“月宫一号”人工封闭生态系统的资料,理解生态瓶的定义:这里所说的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。
2. 确定任务
明确核心任务:设计可维持平衡的微型生态瓶,预测平衡时间、分析观赏价值。
思考:①选择水生生态系统而非陆生系统的主要理由是什么?(从观察便利性、生物存活难度分析)
②预测生态瓶平衡时间时,需参考哪些生物特性?(如植物造氧能力、动物耗氧量)
3. 制订方案
根据参考案例,分组在材料库(水生植物、动物、塘泥等)中选择材料(原则:本地物种、个体小、习性匹配),完成后进行“方案互评”,并纠正不合理设计。
思考:如何通过生物搭配保证生态瓶的稳定性?
4.实施方案
分组制作,强调分工协作(铺泥、种植、投放动物),用观察记录单记录,明确监测指标:植物状态、动物活跃度、水质变化。
思考:观察记录中需重点关注哪些 “异常信号”,提示生态系统可能失衡?
5.展示交流
一个月后,分组展示生态瓶实物及观察报告,包含初始方案、数据记录(如每周水质变化)、平衡或失衡原因分析。
思考:①对比其他小组的生态瓶,分析本组系统维持更久的关键因素是什么?
②若要改进生态瓶设计,从哪些方面调整可提升稳定性?
【课堂总结】
【课堂练习】
1. 生态瓶中塘泥的核心生物作用是提供( )
A. 生产者 B. 消费者 C. 分解者 D. 无机盐
2. 设计生态瓶时,植物与动物数量关系合理的是( )
A. 植物数量远多于动物 B. 动物数量远多于植物
C. 植物与动物数量相等 D. 只放植物,不放动物
3. 生态瓶的光照条件应为( )
A. 完全黑暗 B. 充足但避免直射
C. 强光直射 D. 每天换不同光照
【参考答案】
【课前预习】
1. 非生物部分;生物部分;黑藻(或金鱼藻、浮萍,合理即可);水蚤(或小型鳑鲏鱼、田螺,合理即可)
2.无机盐;分解者;大型肉食性
3.生产者;消费者;充足
4.黑藻(或金鱼藻,合理即可);水蚤(或田螺,合理即可);物质循环(或能量流动,合理即可)
【课堂练习】
1.C 2.A 3.B
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