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第五单元 生物与环境
综合实践项目---设计并制作生态瓶
年级 八年级 授课时间 1课时
课题 综合实践项目--设计并制作生态瓶
教材分析 本节课教学内容围绕“设计并制作生态瓶”展开，这一内容是生态系统知识的实践应用，在生物学课程体系中具有重要地位。它不仅能够帮助学生深入理解生态系统的组成、结构和功能等核心概念，还能培养学生的实践操作能力和科学探究精神。 教材以“月宫一号”实验导入，引发学生对人工封闭生态系统的兴趣，进而引导学生从设计小型生态瓶入手进行探究。
教学目标 【知识目标】 1.理解生态瓶是微型生态系统，明确其正常运行需合适生物数量比例、适宜光照温度等条件。 2.掌握设计并制作生态瓶的流程，包括确定任务、制定方案、实施方案、展示交流等环节。 3.学会从生态系统组成角度分析判断生态瓶是否为生态系统，理解生态系统中物质循环和能量流动的原理。 【素养目标】 1.宏观辨识与微观探析：从宏观上认识生态瓶这一生态系统的组成和运行，从微观上理解其中生物间的相互关系和物质能量流动。 2.科学探究与创新意识：通过小组合作设计制作生态瓶，培养探究能力和创新思维，能对出现的问题及时分析并采取补救措施。 3.科学态度与社会责任：体会探索人工封闭生态系统的价值，增强保护环境和生态系统的意识。
教学重、难点 【教学重点】 设计并制作生态瓶的方法和步骤，生态系统的组成和稳定性原理。 【教学难点】 确定生态瓶中生物的种类、数量和比例，分析生态瓶中出现问题的原因并进行优化。
教学过程
教学内容 教师活动 学生活动
新课导入 【播放视频】同学们，老师先给大家播放一段“月宫一号”的实验视频。（播放相关视频，展示“月宫一号”内的生态环境、科研人员的生活等画面） 【提问交流】视频看完了，大家能看到在“月宫一号”这个人工封闭的生态系统里，科研人员要在里面长期生存，需要维持各种生物和环境之间的平衡，比如植物要进行光合作用提供氧气和食物，动物要消耗氧气并产生二氧化碳等。但大家也能想象到，建造这样一个可让人类长期生存的人工封闭生态系统是多么不容易。不过，这样的探索是非常有价值的，它能为人类未来的太空探索、星际移民等提供重要的参考。那现在老师想问大家，如果让你们来进行这方面的探究，你们会从哪里开始呢？（给学生一些思考和发言时间，鼓励学生积极分享自己的想法） 【引出课题】大家的想法都很有创意。其实，我们可以从设计一个小小的生态瓶做起。一个小小的生态瓶就像是一个微型的生态系统，通过制作和观察生态瓶，我们可以更好地理解生态系统的组成、物质循环和能量流动等知识。今天，我们就一起来学习如何设计并制作生态瓶。 学生们自由讨论，鼓励他们大胆发表自己的看法
新知探究 一、生态瓶的概念及价值 活动一 引入生态瓶探究 【引入】同学们，大家知道“月宫一号”实验吗？“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。那大家想不想进行这方面的探究呢？我们可以从设计一个小小的生态瓶做起。 【师生活动】 教师提问：“有同学了解‘月宫一号’实验吗？能和大家分享一下吗？”引导学生参与讨论。 教师接着提问：“大家对设计生态瓶有什么想法或者疑问吗？”鼓励学生积极思考，提出自己的想法。 【学生思考】 学生可能会根据自己的了解进行回答，教师对学生的回答进行点评和补充，详细介绍“月宫一号”实验的情况以及建造人工封闭生态系统的困难和意义。
二、生态瓶的定义和原理 活动一 讲解生态瓶概念和原理 【引入】那什么是生态瓶呢？接下来我们就一起来了解一下。 【师生活动】 教师讲解：“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。” 教师通过举例进一步说明，比如可以想象一个小池塘，如果里面的生物种类和数量搭配合理，有生产者进行光合作用提供氧气和食物，消费者消耗物质和能量，分解者分解有机物，在合适的环境条件下，这个小池塘就能保持相对稳定。 教师提问：“大家能理解生态瓶维持稳定的原理了吗？有没有什么疑问？”引导学生思考和提问。 学生提出疑问，教师进行解答和进一步的解释。
三、生态瓶的制作 活动一 确定制作任务 【引入】了解了生态瓶的概念和原理后，接下来我们就要开始动手制作生态瓶啦。首先我们要确定制作的任务。 【设计意图】让学生明确制作生态瓶的目标和任务，为后续制定方案做好准备。 【师生活动】 教师布置任务：“现在大家以小组为单位进行讨论，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。” 活动二 制定制作方案 【引入】确定了任务后，我们就要制定详细的制作方案了。 【设计意图】让学生掌握制定生态瓶制作方案的方法和要点，培养学生的科学思维和规划能力。 【师生活动】 教师展示制作方案的相关提示：“大家在制定方案时要注意以下几点。生态瓶必须是封闭的，这样可以防止外界生物或非生物因素的干扰；生态瓶中投放的几种生物必须具有很强的生存能力，种类要齐全，具有生产者、消费者和分解者，这样才能使生态瓶中的生态系统能够进行物质循环和能量流动，在一定时期内保持稳定；生态瓶的材料必须透明，为光合作用提供光能，保持生态瓶内温度，便于观察；生态瓶宜小不宜大，缸中的水量应适宜，要留出一定的空间，便于操作，且使瓶内储备一定量的空气；生态瓶的采光应用较强的散射光，防止水温过高导致水生植物死亡；选择的动物不宜过多，个体不宜太大，减少对氧气的消耗，防止氧气的产生量小于消耗量。为便于观察，建议模拟水生生态系统。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；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。” 教师还展示供选择的材料用具：“这里有供大家选择的材料用具，有茨藻、金鱼藻、黑藻、水绵等水生植物，水蚤、水螅、椎实螺、环棱螺、泥鳅等水生动物，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。” 活动三 参考案例及构建模型 【引入】为了让大家更好地制作生态瓶，我们可以参考一些案例，并构建模拟生态系统的结构模型。 【设计意图】通过参考案例和构建模型，帮助学生更直观地理解生态系统的结构和组成，提高制作生态瓶的成功率。 【师生活动】 教师展示一些生态瓶的参考案例和相关资料：“大家可以查阅这些有关生态瓶的资料，选择拟放入瓶中的生物的种类，以图解形式构建模拟生态系统的结构模型。可以先试做一个简单的生态瓶，如果这个生态瓶制作成功了，再制作复杂的生态瓶。” 活动四 实施方案 【引入】方案和模型都确定好了，接下来我们就要开始实施我们的方案了。 【师生活动】 教师强调实施过程中的注意事项：“大家在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。” 活动五 展示交流与评价 【引入】经过一个月的时间，我们的生态瓶都有了一定的变化，现在我们来进行展示交流和评价。 【设计意图】让学生展示自己的成果，培养学生的表达能力和交流能力，同时通过评价让学生了解自己制作生态瓶的优点和不足，进一步提高学生对生态系统的认识。 【师生活动】 每个小组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。 教师展示评价维度和要点：“我们从方案设计、项目实施、项目成果三个维度进行评价。方案设计主要看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；项目实施主要看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；项目成果主要看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。” 【活动一】各小组进行讨论，教师巡视各小组，参与部分小组的讨论，给予适当的指导和启发。每个小组推选一名代表，向全班汇报小组讨论的结果。其他小组的同学可以对汇报的内容进行提问和评价，教师进行总结和点评，对各小组的任务确定情况进行肯定和补充。 【活动二】各小组根据提示和材料用具，制定自己小组的制作方案。教师巡视各小组，帮助小组解决遇到的问题。 每个小组再次推选一名代表，向全班汇报小组制定的方案。 其他小组的同学进行评价和提出建议，教师进行总结和指导，对各小组方案中的优点给予肯定，对不足之处提出改进意见。 【活动三】各小组根据资料和案例，讨论确定瓶中各种生物的数量和比例，确定适宜的场所采集实验材料。 教师指导各小组如何构建结构模型，各小组开始构建模型。 各小组展示构建的模型，其他小组进行评价和交流，教师进行总结和点评，对模型中的合理之处给予肯定，对存在的问题提出改进建议。 【活动四】各小组按照自己的方案进行生态瓶的制作，教师巡视各小组，观察学生的操作过程，及时给予指导和帮助。 各小组在制作过程中进行观察和记录，遇到问题及时向教师或其他小组请教。 【活动五】各小组之间进行互评，其他小组的同学可以对展示的生态瓶和报告内容进行评价和提问。 教师进行总结评价，对各小组的生态瓶制作情况进行全面的评价，肯定各小组的努力和成果，指出存在的问题和改进方向。
课堂小结
板书设计 设计并制作生态瓶 一、确定任务 o明确模拟生态系统类型 o预测平衡时间 o分析观赏价值 二、制订方案 o设计要求 o生态系统类型选择 o生物种类及数量确定 o材料用具准备 三、参考案例 o查阅资料构建模型 o确定生物数量比例 o采集材料制作生态瓶 o放置生态瓶并监控温度 四、实施方案 o分工合作 o观察记录 o问题分析与补救 o方案优化 五、展示交流 o展示生态瓶 o报告观察结果 o评价与交流体会
课后作业 某生物兴趣小组通过制作生态瓶来探究生态系统的组成及其稳定性。实验装置如图所示（甲、乙瓶置于有光的条件下，丙瓶用不透光的盒子罩住）。下列说法正确的是（C ） A．为探究“光对生态系统的影响”，应选择甲、丙两瓶进行对照 B．在甲、乙、丙三个生态瓶中，维持时间最长的是丙瓶 C．在乙生态瓶中，通过食物链传递的能量最终来自太阳能 D．要想使甲瓶更加完善，还需要补充的成分是空气 2.如图是某同学制作的生态瓶。它是不是生态系统呢？下列从生物系统组成角度的分析判断，正确的是（ C） A．生物种类少，不是生态系统 B．生物数量少，不是生态系统 C．包含生物部分和非生物部分，是生态系统 D．包含植物、动物和微生物，是生态系统 3.某生物兴趣小组的同学用河水、池泥、水藻、植食性小鱼、玻璃瓶等材料制作了一个生态瓶（如图所示）。下列对生态瓶的分析错误的是（ B） A．该生态瓶就是一个简单的生态系统 B．该生态瓶中只存在生产者和消费者 C．该生态瓶必须是透明的，且需放在阳光下 D．影响生态瓶里小鱼生活的非生物因素有阳光、水、空气、温度等 4.下表为某校生物兴趣小组探究“小型生态系统中动物数量和植物数量的关系”的实验数据。 实验用具：有盖玻璃瓶（无色透明）、小鱼、水草、沙子（含少量淤泥）、经纱布过滤的池水。五个生态瓶均放在实验室窗台上，并使它们所处环境中的非生物因素基本相同。请分析数据并回答问题。 编号小鱼/条水草/棵实验结果生态瓶1号50小鱼当天下午和晚上相继死亡生态瓶2号53小鱼第2天上午死亡3条，第2天下午死亡2条生态瓶3号55小鱼存活3天半生态瓶4号510小鱼存活6天半生态瓶5号515小鱼存活9天
(1)可以看作是一个小型生态系统的是生态瓶______（填序号）号，其中生产者是______，分解者是______。 (2)该探究实验的变量是______。每个生态瓶都放入5条小鱼，而不是1条的目的是______。五个生态瓶均放在实验室窗台上，并使它们所处环境中的非生物因素基本相同的目的是______。 (3)由生态瓶1 - 5号的实验结果可以看出：小鱼数量相同的情况下，______。 (4)分析实验数据可得出结论：通常情况下，在一个生态系统中动物数量一般______（填“多于”或“少于”）植物数量。随着动物摄食的过程，食物中的______和______沿着食物链和食物网流动。 【答案】(1)2 - 5；水草；沙子（或淤泥）中的细菌和真菌；(2)水草的棵数；避免偶然性，使实验结果更准确；控制单一变量；(3)水草数量越多，小鱼存活时间越长；(4)少于；物质；能量
教学反思 在本次教学中，通过引导学生设计并制作生态瓶，学生对生态系统的组成和稳定性原理有了更深入的理解。课堂导入以“月宫一号”实验引发学生兴趣，探究新知环节逐步引导学生确定任务、制订方案等，学生积极参与讨论和实践。但在教学过程中也存在一些不足，例如部分学生在确定生态瓶中生物的种类、数量和比例时遇到困难，对于生态系统的稳定性原理理解不够透彻。在今后的教学中，可以加强对这部分内容的讲解和指导，提供更多案例让学生分析，同时增加小组讨论的深度和广度，提高学生解决问题的能力。另外，在实验操作过程中，要更加注重培养学生的科学态度和严谨的实验习惯。
21世纪教育网(www.21cnjy.com)(共22张PPT)
综合实践项目
设计并制作生态瓶
第五单元 生物与环境
人教版生物(新教材)八年级上册
学 习 目 标
01.理解生态瓶是微型生态系统，明确其正常运行需合适生物数量比例、适宜光照温度等条件。
02.掌握设计并制作生态瓶的流程，包括确定任务、制定方案、实施方案、展示交流等环节。
03.学会从生态系统组成角度分析判断生态瓶是否为生态系统，理解生态系统中物质循环和能量流动的原理
教学重点
设计并制作生态瓶的方法和步骤，生态系统的组成和稳定性原理。
教学重点
确定生态瓶中生物的种类、数量和比例，分析生态瓶中出现问题的原因并进行优化。
课堂导入
“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！
探究新知
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。
背景资料
探究新知
01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。
探究新知
02制定方案
做好准备工作
提示1：
设计要求 相关分析
生态瓶必须是封闭的 防止外界生物或非生物因素的干扰
生态瓶中投放的几种生物必须具有很强的生存能力，种类齐全（具有生产者、消费者和分解者） 使生态瓶中的生态系统能够进行物质循环和能量流动，在一定时期内保持稳定
生态瓶的材料必须透明 为光合作用提供光能，保持生态瓶内温度，便于观察
生态瓶宜小不宜大，缸中的水量应适宜，要留出一定的空间 便于操作，且使瓶内储备一定量的空气
生态瓶的采光应用较强的散射光 防止水温过高导致水生植物死亡
选择的动物不宜过多，个体不宜太大 减少对氧气的消耗，防止氧气的产生量小于消耗量
探究新知
02制定方案
为便于观察，建议模拟水生生态系统：
生态系统类型选择
提示2：
完整的水生态系统营养级关系
探究新知
02制定方案
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；
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。
生物种类的选择及其数量的确定
提示3：
探究新知
02制定方案
供选择的材料用具：茨藻、金鱼藻、黑藻、水绵等水生植物，水蚤、水螅、椎实螺、环棱螺、泥鳅等水生动物，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。
供选择的材料用具
提示4：
茨藻
黑藻
椎实螺
探究新知
03参考案例
查阅有关生态瓶的资料，选择拟放入瓶中的生物的种类，以图解形式构建模拟生态系统的结构模型。可以先试做一个简单的生态瓶，如果这个生态瓶制作成功了，再制作复杂的生态瓶。
查阅资料，构建模型
1
探究新知
03参考案例
2
3
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
确定适宜的场所采集实验材料。
将塘泥、水、植物、动物依次放入瓶中，加盖密封。
4
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。
5
探究新知
04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。
探究新知
05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。
课堂总结
思维导图
设计并制作生态瓶
确定任务
实施方案
制订方案
展示交流
课堂练习
【例1】某生物兴趣小组通过制作生态瓶来探
究生态系统的组成及其稳定性。实验装置如图
所示（甲、乙瓶置于有光的条件下，丙瓶用不
透光的盒子罩住）。下列说法正确的是（ ）
A．为探究“光对生态系统的影响”，应选择甲、丙两瓶进行对照
B．在甲、乙、丙三个生态瓶中，维持时间最长的是丙瓶
C．在乙生态瓶中，通过食物链传递的能量最终来自太阳能
D．要想使甲瓶更加完善，还需要补充的成分是空气
C
错误，在甲、乙、丙三个生态瓶中，甲瓶生物种类少，丙瓶缺乏光照，没有能量输入，因此生态系统维持时间最长的应该是乙瓶
错误，针对“光对生态系统的稳定性有影响吗？”这个问题，唯一变量是光照，其它条件应该相同且适宜，所以，应选择乙、丙两瓶进行对照实验
正确，生态系统在进行物质循环的同时也在进行能量流动，能量流动是指生态系统中能量的输入、传递和散失的过程。通常，流经生态系统的能量最终都来源于植物进行光合作用固定的太阳能
错误，还需要补充的成分是生产者
课堂练习
【例2】如图是某同学制作的生态瓶。它是不是生态系统呢？下列从生物系统组成角度的分析判断，正确的是（ ）
A．生物种类少，不是生态系统
B．生物数量少，不是生态系统
C．包含生物部分和非生物部分，是生态系统
D．包含植物、动物和微生物，是生态系统
C
生态瓶中除了具有生产者（金鱼藻）和消费者（小鱼、虾）外，在河沙里还含有细菌和真菌，它们是生态瓶中的分解者，该生态瓶中的非食物因素除了空气和土壤外，还具有温度、水、阳光等因素，可见生态瓶包括生物部分和非生物部分，是生态系统，因此ABD错误，C正确。
课堂练习
【例3】某生物兴趣小组的同学用河水、池泥、水藻、植食性小鱼、玻璃瓶等材料制作了一个生态瓶（如图所示）．下列对生态瓶的分析错误的是（ ）
A．该生态瓶就是一个简单的生态系统
B．该生态瓶中只存在生产者和消费者
C．该生态瓶必须是透明的，且需放在阳光下
D．影响生态瓶里小鱼生活的非生物因素有阳光、水、空气、温度等
“该生态瓶”即包括了环境（非生物部分），又包括了此环境中所有的生物，因此该生态瓶就是一个微型生态系统， A 不符合题意，B符合题意
B
生态系统中的物质和能量必需由生产者通过光合作用制造的有机物（储存有能量）来提供，而生产者的光合作用必需条件之一是光照
环境中影响生物（如生态瓶里小鱼）生活的各种因素叫环境因素，分为非生物因素和生物因素。非生物因素包括：光、温度、水、空气、土壤等
课堂练习
【例4】下表为某校生物兴趣小组探究“小型生态系统中动物数量和植物数量的关系”的实验数据。
实验用具：有盖玻璃瓶（无色透明）、小鱼、水草、沙子（含少量淤泥）、经纱布过滤的池水。五个生态瓶均放在实验室窗台上，并使它们所处环境中的非生物因素基本相同。请分析数据并回答问题。
编号 小鱼/条 水草/棵 实验结果
生态瓶1号 5 0 小鱼当天下午和晚上相继死亡
生态瓶2号 5 3 小鱼第2天上午死亡3条，第2天下午死亡2条
生态瓶3号 5 5 小鱼存活3天半
生态瓶4号 5 10 小鱼存活6天半
生态瓶5号 5 15 小鱼存活9天
课堂练习
(1)可以看作是一个小型生态系统的是生态瓶 （填序号）号，其中生产者是 ，分解者是 。
(2)该探究实验的变量是 。每个生态瓶都放入5条小鱼，而不是1条的目的是 。五个生态瓶均放在实验室窗台上，并使它们所处环境中的非生物因素基本相同的目的是 。
(3)由生态瓶1~5号的实验结果可以看出：小鱼数量相同的情况下， 。
(4)分析实验数据可得出结论：通常情况下，在一个生态系统中动物数量一般 （填“多于”或“少于”）植物数量。随着动物摄食的过程，食物中的 和 沿着食物链和食物网流动。
2-5
水草
沙子（或淤泥）中的细菌和真菌
水草的棵数
避免偶然性，使实验结果更准确
控制单一变量
水草数量越多，小鱼存活时间越长
少于
物质
能量
设计并制作生态瓶
