生态系统的稳定性[下学期]

第三节 生态系统的稳定性
一、教学任务分析
本节主要讲述了生态系统稳定性，它是生态系统发展到了一定阶段，它的结构和功能保持相对的稳定状态，生态系统稳定性包括抵抗力的稳定性和恢复力的稳定性。一般地说抵抗力强的生态系统其恢复力的稳定性就低；反之亦然。生态系统抵抗力稳定性和恢复力稳定性及其原因.，这是对一个成熟的生态系统特征的高度概括，这部分知识将在高中的生物课中继续深入学习。初中阶段的生态系统稳定性是需要用本章的其它部分知识，涉及生态系统中生产者、消费者、分解者之间的相互联系，又涉及生物群落与无机环境之间的相互作用了解生态系统的自动调节能力和影响生态系统的两大因素：自然因素和人为因素。为高中的深入学习打下基础
上一节教学中，学生已经掌握了生态系统的结构和功能，本节课在知识层面上要求不高：通过学习让学生了解到生态系统的自动调节能力是有限的；当今人为因素对生态系统的影响越来越重要。教师应注重对学生情感、态度、价值观的培养上：通过学习，提高学生保护环境和生态的科学意识；关心社会热点的科学素养；并让学生在学习过程中建立可持续发展的理念才是本节课教学的重点。体会发展经济的同时应当针对各种生态系统的稳定性的特点，采取相应的保护对策，保护各种生态系统稳定性，这样才能使人与自然协调发展，才能避免自毁家园的恶运。
本节教材中并没有安排科学探究内容，教师可以利用学生资源安排“生物圈2号”的主题探究。使学生通过探究活动获得知识并体验探究活动的过程。在活动中使学生加强合作交流，锻炼思维和口头表达能力，得到全面发展。
二、教学目标
知识与技能
1、理解生态系统稳定性的概念，理解生态系统的自动调节能力。
2、了解自然因素对生态系统稳定性的影响和破坏，理解保护生态系统相对稳定性的重要意义。
　　过程与方法
　　通过查找相关的环境和生态系统的资料，提高自己的处理信息的能力
情感、态度与价值观
1、了解各种人为因素对生态系统稳定性的积极和消极影响，渗透人和自然和谐发展的生态观点。
2、通过学习，提高自己的保护环境和生态的科学意识；提高学生关心社会热点的科学素养；让学生在学习过程中建立可持续发展的理念
三、教学的重点和难点
重点：生态系统的稳定性；影响生态系统稳定性的因素。野外调查与社会调查能力的培养。
难点：生态系统的稳定性；野外调查。
三、教学设计思想与教学流程
教学设计思想
本节课试图探索在新教材教学中运用“资源利用——主题探究——合作学习”的信息技术与课程整合模式，实施建构主义教学模式。因此，本课所设计的学生活动主要有：1、小组协作、主题探究：教师在不进行任何教学的情况下，利用上堂课余时间，向学生提出：“生物圈2号的启示”这个主题探究，学生组成协作学习小组，着手调查、搜集有关资料。学生通过查找他们最想知道的信息，逐步建构起有关“生物圈2号实验”的一系列知识结构原形，并通过自主思维、整理内化，将研究主题扩展到“怎样做个环保人”，同时将收集的资料以及对知识的理解形成知识框架。2、大班交流、资源共享：在课堂上，学生不只是简单的交流他们从网上或是在调查中找到了什么，发现了什么，而是联系掌握的信息，谈自己的见解，并相互补充，将知识外化，在“师生交流”、“生生交流”中地重新建构起新的知识体系。
教学流程
四、教学资源与器材准备
教师自制“生态系统的稳定性”的多媒体课件
多媒体课件在本课的引入、学生探究、举例说明等环节中得到应用，它的使用可以更好的激发学生兴趣，引起学生的好奇，为学生提供了良好的学习氛围，使学生的学习资源更为丰富。
五、教学过程设计及意图
教学过程设计 设计意图
第一课时：认识生态系统的自动调节能力一、创设情景，引入新课提出问题：什么是生态系统的结构和功能？回答：生态系统的结构是指生态系统的成分以及食物链和食物网；生态系统的功能是指生态系统的能量流动和物质循环。既然人类弄清了各种生态系统的成分和营养结构，也知道了它们如何通过能量流动和物质循环建立起有机的联系，形成一个统一的整体。那么，人类能否在生物圈之外建造一个适于人类长期生活的生态系统呢？今天的课题就从美国著名的“生物圈2号”实验说起。播放课件：介绍“生物圈2号”实验的大致情况。根据上述介绍，思考并讨论下列问题：
问题一，科学家们为什么要耗巨资建造“生物圈2号”并进行实验呢？ 反馈：深入研究生态系统的结构和功能，并试验人类离开地球能否生存。问题二，试比较“生物圈2号”内的生态系统与地球上的自然生态系统的不同。反馈：模拟的生态系统的各个组成部分简单，生物种类少，食物链的复杂程度也比自然生态系统差。等等。 问题三，导致这场实验失败的原因是什么？ （补充介绍具体在生物圈2号内发生了怎样的变化，使科学家不得不离开。1．由于土壤中的碳与氧气反应生成二氧化碳，部分二氧化碳又与建“生物圈II号”的混凝土中的钙反应生成碳酸钙，导致氧气含量由21％下降到14％，二氧化碳含量猛增。2．昆虫中除了白蚁、蟑螂和蝈蝈外基本死亡，食物链等营养结构联系中断。3．靠花粉传播繁殖的植物都灭绝了，粮食严重减产。 ……）反馈：大气成分发生变化，内部气候没有调节好，氧气含量大幅度减少，粮食也严重减产等原因，只好提前撤出。问题四， “生物圈2号”实验失败说明了什么问题？反馈：该实验的失败表明，在现有技术条件下，人类还无法建造一个脱离地球自然环境而又能让人类休养生息的生态系统。
问题五，“生物圈II号”实验给了我们什么启示？反馈：人类既然离不开地球，就应保护好地球，保护好人类赖以生存的自然环境可见，人类建造的生态系统的结构和功能难以像真正的生物圈那样，长期保持相对稳定，也就是不具备生态系统的稳定性。那么，什么是生态系统的稳定性呢？二、进行新课教学（一）生态系统具有一定的自动调节能力展示：图2-24讨论： 1、观察上面这草原生态系统，指出该生态系统中的非生命物质和能量，生产者、消费者、和分解者。2、这里有多少条食物链？3、根据食物网简述物质循环和能量流动。 物质 物质无机环境 生物群落 无机环境 能量 能量思考：1、若外界干扰不大的情况下，在几十年中，草原生态系统中的生物种类和数量将会由怎样的变化？―――有衰老、死亡、繁殖、新的生物迁入迁出。 2、由于某种原因蛇或猫头鹰而突然大量减少，那么在这个食物网中各种生物的数量会发生什么样的变化？能重新保持稳定吗？“某种原因”你认为可能有哪些？ 师生分析：蛇由于某种原因而突然大大减少，被蛇为食地鼠数量迅速增加，草的数量同时迅速减少，但是蛙的数量会迅速增加，食草昆虫会迅速减少，而草的数量同时有所增加。通过一段时间的调节作用，该食物网中各种生物的数量的变化最终能稳定在一定的数量，会重新保持稳定。“某种原因”可能性是比较多的。①由于大量施用农药，使得蛇死亡而减少；②也可能大量施用农药，鼠和青蛙而死亡，蛇因缺乏食物而死亡。③由于无机环境的变化使得蛇迁出等等。你能分析猫头鹰突然大大减少引起的变化吗？师生归纳：在这个草原生态系统，几十年内，若外界干扰不大，则生物个体会不断的出生、死亡、迁入迁出，物质和能量不断地从环境到生物群落内部，又不断地从生物群落内部散发到环境中去。但是从整个上看，它的生产者、消费者、和分解者的种类、数量能够较长时间地保持相对稳定；它的能量流动和物质循环能较长时间地保持相对稳定，我们把生态系统地这种平衡称之为生态平衡。分析实例：在以植物→美洲兔→猞猁为食物链的生态系统中，美洲兔和猞猁的数量变化曲线如下图，请据图回答：(1)这个生态系统所出现的状态是 [　 ] A．永不平衡 B．永远平衡 C．短暂动态平衡 D．较长时间的动态平衡(2)猞猁被大量被捕杀后，美洲兔的数量变化曲线会出现 [　 ] A．先上升后下降 B．先下降后上升 C．不断上升 D．不受影响(3)猞猁被大量捕杀后，美洲兔的平均奔跑速度将会 [　 ] A．升高　　 B．降低 C．不变　　　 D．无法估计（4）图中所示的数量变化曲线可以说明：生态系统内部具有一定程度的_________能力，如果向某一生态系统内部引入或引出一个或几个物种，受影响的将是_________。(答案：D、 A 、B、自动调节、整个生态系统)各抒己见：你能举出其他的例子来说明吗？学生举例师生总结：1、生态平衡：一个自然生态系统发展到成熟阶段时，该生态系统中的生产者、消费者和分解者的种类和数量保持相对稳定；具有比较稳定的食物链和食物网；在各组成成分之间，物质和能量的输入和输出保持相对平衡。我们把生态系统的这种状态叫生态平衡。2．生态平衡特点：①生态系统的生产者、消费者和分解者的种类和数量保持相对稳定。（结构上的平衡）②具有比较稳定的食物链和食物网。（功能上的平衡）③生态系统的各个成分之间，物质和能量的输入和输出之间保持相对的平衡。（输出和输入物质数量上的平衡） 注重知识的前后连贯，实施建构主义教学。通过“生物圈2号”实验的介绍，提高学生学习兴趣，培养其独立思考的能力。通过小组讨论的形式，培养学生合作学习的能力。 学生反馈，锻炼口头表达能力。充分利用书本上的资源，复习生态系统以及食物链的知识。让学生从讨论中得出结论，初步形成生态系统具有一定的自动调节能力的概念。通过进一步讨论分析强化“生态系统具有一定的自动调节能力”这个意识。讨论；形成共识：生态系统是时刻变化着的，但生态系统具有一定的自动调节能力。通过学生自己举例，深化生态系统具有一定的自动调节能力的概念。及时总结，巩固知识。
讨论：1、下图两个生态系统比较，哪种生态系统自动调节能力强？为什么？ 结论：生态系统的成分越多，结构越复杂，生态系统的自动调节能力就越强、越稳定。 相反，生态系统的成分越单纯，生物种类越少，自动调节能力就越弱，稳定性也就越低。2、森林系统比农田生态系统的稳定性高，但一旦遭到严重破坏，要想再恢复原来的结构和功能，哪种生态系统更难？分析：森林生态系统分布在湿润或较湿润的地区，森林生态系统中有高大的乔木、矮小的灌木、草本植物和苔藓地衣等植物；有丰富的草食动物、肉食动物、和杂食动物；还有许许多多的细菌和真菌等微生物。其中的动植物种类繁多，群落结构复杂，种群的密度和群落结构能够长期处于稳定状态。农田生态系统是人工建立起来的，一定程度上受人控制的生态系统。是人起主导作用。人们种植的植物是主要成员，动植物种类较少，群落结构单一。森林生态系统的生物多样性决定了比生物单一性的农田生态系统要稳定得多。结论：一般来说，生态系统中的成分越复杂，生物种类越多，一旦遭到严重破坏，恢复起来更难。学生讨论，体会答案很明白 促进学生交流培养学生的归纳的能力 让学生初步体会抵抗力稳定性和恢复力稳定性往往存在着相反的关系，为后续学习打下基础。
第二课时：影响生态系统稳定性的因素过渡：生态系统的自动调节能力都有一定的限度，如果人为因素或自然因素的干预超过了这个限度，生态系统的稳定性就会被破坏。
一、展示新内容：（二）自然因素对生态系统的影响讨论：在你的家乡，常见的自然灾害有哪些？灾害的发生对当地的自然环境、人民生活产生了怎样的影响？1、影响生态系统稳定性的自然因素具体有哪些？2、自然因素对生态系统的破坏的特点。自然因素有:火山喷发、地震海啸、水旱灾害、雷电、火灾、台风、滑坡、泥石流等。教师介绍：由于自然的灾害常会威胁人们的生命财产安全，给国家带来巨大损失的因素叫自然致灾因子。中国的主要自然致灾因子自然致灾因子类别自然致灾因子大气圈致灾因子干旱、台风、暴雨、冰雹、低温、霜冻、冰雪、沙暴、干热风、雷电水圈致灾因子洪水、内涝、风暴潮、海浪、海冰生物圈致灾因子作物病害、作物虫害、森林病害、森林虫害、鼠害、毒草岩石圈致灾因子地震、滑坡、泥石流、风流沙、沉陷、地裂缝、海啸(2)、特点：频率不高，分布有局限性和特定性。（3）、危害性：可使生态系统在短时间内遭到破坏，甚至毁灭，常会威胁人们的生命财产安全，给国家带来巨大损失。2001年我国主要海洋灾害损失统计发生数死亡、失踪（人）经济损失（亿元）风暴潮6次13687．0赤潮77次10．0海上巨浪329天2653．1合计401100，1讨论：你觉得可采取什么措施来减少自然灾害的发生？①植树造林、筑坝修堤、建造水库、改善周围的生态系统。 ②对自然灾害进行预测、预报。思考：植树造林为什么能够有效地减少水旱灾害？提高学生的保护生态环境的意识（森林有防止水土流失，涵养水源的作用。）举例说明：1、1998年长江洪水 2、2002年3月，沙尘暴 3、2004年12月26日东南亚和南亚地区的海啸4、2004年温州地区的两个台风和乐清的泥石流 了解自然因素的具体情况和特点从大量的实际例子体会自然因素对生态系统的破坏性提高学生的保护生态环境的意识
（三）人类活动对生态系统的影响讨论：1、森林遭到过度砍伐后，原来生活在森林中的动植物将受到什么影响？当地居民的生存环境将会发生哪些变化？ 2、在你的周围有哪些造成环境破坏的事例？1、人为因素对自然因素的强化新闻：[图文]自然屏障已失 人为环境破坏加重 海啸损失。展示：图2-28的相关图片：人类活动对环境的消极影响。水、大气和土壤污染、森林破坏、水土流失、动植物枯竭、农业生态环境严重恶化。学生举例：如现在热门的温室效应气体的排放2、人为因素对自然因素的弱化讲述；当然，人类的生产活动也可以打破原来的自然生态系统的稳定性、建立更新、更黑、生产力更高、新的生态系统（1） “三北”防护林体系等十大林业生态系统建设工程（2）自然保护区（3）相关法律的保护（4）科学的环境污染综合治理教师介绍：1、人类对自然资源的不合理开发包括：A、对森林的过量采伐、对草原的过度放牧、对石油海洋的过度开发造成植被破坏。B、对某些动物的过度围猎造成食物链破坏2、人类活动造成的环境污染主要指：工业三废、农药化肥、生活垃圾、生活废水、汽车排放尾气而造成的大气、水和土壤污染。3、人为因素对生态平衡的影响：（a）破坏植被引起生态平衡的破坏。 （b）食物链破坏导致生态系统平衡的破坏。（c）污染物质对生态系统的危害。生态因素的破坏是自然因素和人为因素的共同作用，人为因素可导致自然因素的强化或弱化。学生体会，思考拓展，交流学生通过网络查询相关资料 提高学生的保护生态环境的意识提高学生的关心社会发展的科学素质
调查和收集从各种媒体上收集资料，包括文字材料、图片、录象（注明资料的来源），其内容包括以下几个部分：1、自然保护区的资料；我国的自然保护区按其保护对象的不同可以分为3个类别：自然生态系统类、野生生物类、自然遗迹类。收集的资料内容包括地点（省区）、范围（包括面积）、建立时间、保护的内容、珍稀动植物种类等。2、珍稀动植物的资料：种类、数量、图片、特点、价值（经济或科研价值）、分布范围等。3、濒临灭绝的动植物的资料：种类、数量、图片、特点、价值（经济或科研价值）、分布范围等。调查与收集并制作课件 提高学生收集信息的能力，并能进行有效的处理
课堂习题：课后习题P67
课后探究：设计并制作小生态瓶课后查阅资料，合作完成。 学以制用，培养学生的探究能力。
六、教学反思
在教学实践中，学生活动的结果基本实现了我的设计初衷。此外，本人力求在教学过程中扮演导师的角色，对学生进行引导、指导、诱导、辅导、教导；同时力求成为学生学习的合作者、课程的设计和开发者、课题对象的研究者和学习者。实践表明，取得的效果是良好的。
但是，本课也存在较多的遗憾。例如，未能进行网络教学，使学习资源的利用率很低，未能真正实现“开放式的、以资源为中心的课程整合”；由于课堂教学中只是利用信息技术的多媒体演示功能，师生之间、生生之间学习交互性较弱，学生仍处于被动探究状态，探究学习的空间较为有限；对学生的学习评价基本上未能涉及；等等。
随着网络技术的普及成熟，我们看到技术给教育带来了全新的一面，就是为学习方式的改变提供了更为理想的环境，应用网络开展教学，学习者完全自主，使得在课堂教学中有些难以做到的问题迎刃而解，为探究式的学习方式提供了完美的教学环境。这就为我们寻求课堂教学与信息技术整合找到的结合点。如何探索基于网络媒体的课程整合模式是我们今后努力的方向。
七、教学资料链接
1、制作小生态瓶
实验的目的要求：
1． 初步学会设计并制作小生态瓶。
2． 学会观察生态系统的稳定性。
实验的材料用具；水草、河沙、河水、小鱼（4条）、凡士林、 两个同样的无色透光小瓶。
实验步骤：
1． 把两个小瓶（包括瓶盖）用热水烫后，放在干净阴凉处。
2． 待小瓶凉干后，将其分别标号为甲、乙。
3． 在甲中放入1 cm左右厚度的河沙，在两个小瓶中分别加入等量的水（约为瓶体积的4/5），分别放入两条小鱼，再放入已分配好的等量水草，并加盖用凡士林密封。
4． 将小瓶放在阳光散射量充足的地方培养。
5． 每天观察一次并记录。
实验结果预测：乙瓶中小鱼存活时间短。
实验结果：与预测一致。
2、生态系统的反馈调节：
生态系统普遍存在着反馈现象。什么是反馈？当生态系统中某一成分发生变化的时候，它必然会引起其它成分出现一系列的相应变化，这些变化最终又反过来影响最初发生变化的那种成分，这个过程就叫做反馈。反馈有两种类型，即负反馈和正反馈。
负反馈是比较常见的一种反馈，它的作用是能够使生态系统达到和保持平衡或稳态，反馈的结果是抑制和减弱最初发生变化的那种成分所发生的变化。例如，如果草原上的食草动物因为迁入而增加，植物就会因为受到过度啃食而减少，植物数量减少以后，反过来就会抑制动物的数量。
另一种反馈叫正反馈，正反馈是比较少见的，它的作用刚好与负反馈相反，即生态系统中某一成分的变化所引起的其它一系列的变化，反过来不是抑制而是加速最初发生变化的成分所发生的变化，因此正反馈的作用常常使生态系统远离平衡状态或稳态。在自然生态系统中正反馈的实例不多，下面我们举出一个例子加以说明：如果一个湖泊受到了污染，鱼类的数量就会因为死亡而减少，鱼体死亡腐烂后又会进一步加重污染并引起更多鱼类死亡。因此，由于正反馈的作用，污染会越来越重，鱼类的死亡速度也会越来越快。从这个例子中我们可以看出，正反馈往往具有极大的破坏作用，但是它常常是爆发性的，所经历的时间也很短。从长远看，生态系统中的负反馈和自我调节将起主要作用。
3、我国十大生态环境问题
1．山地开发利用不当造成大面积的水土流失。全国水土流失面积达163万平方公里。
2．因城建、工业、交通、大型工程及其他不合理占用耕地，我国人均耕地面积只有世界人均水平的25％。
3．植被破坏引起土地沙漠化，全国已有沙漠和沙漠化面积150万平方公里。
4．森林资源缺乏，采伐量大于生产量。我国人均森林资源只有世界人均水平的20％。
5．草原质量下降，草地面积退化不断扩大。我国人均草地资源只有世界人均水平的30％。
6．湖泊泥沙淤积，过度围垦，造成湖区生态系统功能失调，使湖泊的调蓄抗灾能力减弱。新课标通用创新教学设计案例精选
7．生态环境破坏，生物栖息地消失，大量物种面临灭绝的危险。
8．植被破坏，地表裸露，地质自然灾害发生的强度和频度日益加大。
9．淡水资源严重短缺。我国人均水资源占有量仅为世界人均占有量的25％。
10．工业“三废”，农业“三化”及人们生活废水造成大气、水体、土壤污染严重。
巩固与提高
提高学生的科学素养
教师启发引导
学生合作学习
利用书本资源
利用信息资源，引入新课。
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