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1、第5章 生态系统及其稳定性本章规划 生物学的进展，一般被人们概括为微观和宏观两个方面。在宏观方面，生态学的发展非常引人注目，是当今最受人们重视的研究领域之一。从学生个人的发展来看，有关学习内容，对于学生理解生命系统的本质、理解生命科学，以及系统论的思维方式的训练、生态意识的形成都是很重要的。从科学与社会的关系角度看，对生态系统的研究对于解决目前人类所面临的许多全球性资源与环境问题，具有十分重要的意义。因此，本章内容在本模块中具有非常重要的地位。b5E2RGbCAP 本章包括“生态系统的结构”“生态系统的能量流动”“生态系统的物质循环”“生态系统的信息传递”“生态系统的稳定性”五节内容，第1节和
2、第4节可各用1课时教学，其余各节都可用2课时，其中第3节的探究实验用0.5课时进行组织、准备，具体实验主要利用课外时间进行，第5节的制作活动用1课时。p1EanqFDPw “第4章种群和群落”探讨的主要是生态系统中生物群体的变化，而在本章，则既要继续研究生物与生物之间的关系，也要研究生物与环境之间的关系。所以“生态系统的结构”一节的“问题探讨”，研究的就是土壤与生物之间的关系，引出生物与环境的关系，隐含着生物与环境是一个统一的整体。这一节正文内容包括生态系统的范围、生态系统具有一定的结构（生态系统的组成成分、食物链和食物网）两部分内容。重点是生态系统具有一定的结构。DXDiTa9E3d学习生态
3、系统的结构，首先需要分析生态系统有哪些组成成分。教材先安排一个思考与讨论活动，让学生挑选一个自己熟悉的生态系统，分析其组成成分，并尝试画出抽象的概念模型。之后，教材再以池塘生态系统为例，介绍生态系统的组成成分，并总结出生态系统的结构模型。这样，既引导学生进行自主、探究式学习，又重视引导学生对重要概念的把握。在此基础上，教材进一步阐述了生态系统中的生产者、消费者，又通过复杂的营养关系形成食物链和食物网。物质循环、能量流动，就是通过食物链和食物网进行的，因此，有关内容是后续学习的基础。RTCrpUDGiT 节内容比较重视概念模型方法的应用。问题探讨、思考与讨论、生态系统结构模型等3处涉及让学生建立
4、概念模型、分析理解概念模型。本节内容还渗透了系统分析的方法、思考与讨论的内容，体现了系统分析方法的主要方面，如确定系统的边界、分析该系统的组分和各组分之间的关系、建立系统的结构模型、研究系统的输入和输出、研究系统内部各组分之间的相互作用和发展变化，等等。5PCzVD7HxA “生态系统的能量流动”与原高中教材相应内容基本相同，在呈现方式上略有变化。此部分内容比较抽象，教材在“问题探讨”中安排了比较生动、具体的例子（孤岛生存），此例子就隐含了对生态系统中能量流动规律的探讨。jLBHrnAILg 关于能量流动的过程，教材是从生态系统能量的最初来源太阳能入手来分析的。关于能量在某一营养级的变化情况，
5、教材以能量流经第2营养级为例进行阐述，再概括能量在整个生态系统中的流动过程。关于能量流动的特点，教材以经典的林德曼对赛达伯格湖的研究为例，并且安排了以相关研究结果为材料的资料分析，引导学生自主地分析能量在生态系统中流动的特点。研究能量流动的实践意义这部分内容，则将本节所学内容与生产、生活实际建立了联系，反映了有关科学技术与社会生产实际的关系。这一节教材安排了两个“思考与讨论”活动，力图引导学生自主地获取知识、拓展视野，以及对本节所学知识进行应用。xHAQX74J0X “生态系统的物质循环”一节的“问题探讨”，既与上一节内容相联系，又从生态系统中的物质运行规律与能量流动规律的差异入手，试图引起学
6、生的认知冲突，从而激发学生学习本节内容的兴趣。引言从学生日常生活经验出发，引导学生关注曾经成为自己身体一部分的碳，是如何在生态系统中运行的，然后以碳循环为例阐述物质循环。之后，再简要概述了什么是物质循环、物质循环与能量流动的不同之处。本节内容也力求与社会生活建立联系，例如“与社会的联系”栏目，介绍了当前碳循环的平衡被打破的实际情况及其后果，引导学生关注环境问题。教材在此部分还安排了一个探究“土壤微生物的分解作用”的活动，以帮助学生更好地理解生态系统的物质循环中从有机物到无机物的过程。LDAYtRyKfE关于能量流动与物质循环关系的内容，教材仅作简要概述，引导学生将生态系统这两部分的主要功能综合
7、起来理解。Zzz6ZB2Ltk “生态系统的信息传递”是新增加的内容，但对于学生来说并不难理解。有关生态系统中信息的种类，教材仅作简要的概述和举例，并安排了一个“思考与讨论”活动，引导学生关注身边的动物是如何进行信息传递的。本节重点是信息在生态系统中的作用。“资料分析”列举了几种生物的生存、繁育与信息传递的关系，让学生分析、总结得出“生命活动的正常进行，离不开信息的作用；生物种群的繁衍，也离不开信息的传递”的结论。随后，教材再简要概述信息在调节种间关系时所起的作用。“信息传递在农业生产中的应用”，体现了与生产实践的结合。dvzfvkwMI1 “生态系统的稳定性”包括生态系统的自我调节能力、抵抗
8、力稳定性与恢复力稳定性、提高生态系统的稳定性等内容。在生态系统的自我调节能力的内容中，负反馈调节是重要概念。rqyn14ZNXI 教材通过两个种群之间负反馈调节的实例，阐述什么是负反馈调节。之后，安排了一个“思考与讨论”活动，让学生建构食虫鸟与害虫这两个种群之间的负反馈模型，一方面可以让学生进一步练习建立概念模型，另一方面，可以使学生更好地理解负反馈的含义。此后，再以森林中生物群落与无机环境之间存在负反馈调节的事例做进一步说明，再阐述生态系统的自我调节能力有一定的限度。EmxvxOtOco 关于抵抗力稳定性和恢复力稳定性，教材通过实例阐述了这样几个要点：第一，抵抗力稳定性和恢复力稳定性是同一事
9、物的两个方面，是每一个生态系统都具有的两种属性。正如教材旁栏“想像空间”中所指出的，“平时不得病是由于你的抵抗力，得病后能够恢复健康靠的是恢复力。”这样的类比可以帮助学生理解二者的联系和区别。第二，抵抗力稳定性和恢复力稳定性都是有一定限度的，当外界干扰超出抵抗力稳定性的限度时，生态系统的结构和功能会遭到破坏；生态系统遭到一定程度的破坏后，可以靠恢复力稳定性得以恢复；如果遭到破坏的程度超出了恢复力稳定性的限度，该生态系统将难以恢复原状。第三，不同生态系统在这两种稳定性的表现上有一定差别，例如热带雨林生态系统就比北极苔原生态系统的抵抗力稳定性高。SixE2yXPq5 本节还安排了技能训练“运用术语
10、准确表达”，其内容是关于“生命是什么”，既训练学生运用生物学的术语概述生命的特点，又引导学生对已学过的各层次生命系统的共同特征进行总结，提高学生对生命世界的认识。该内容以技能训练的形式出现，似乎不属于正文内容，但对于提高学生对生命世界本质的把握具有重要意义，应该予以足够的重视。6ewMyirQFL 本章探讨的是宏观方面的问题，与学生的日常经验联系较多。学生生活中经常接触一些人工生态系统，如城市生态系统、农田生态系统、果园生态系统等。对于自然生态系统，学生直接或间接地有一些了解。对本章内容的学习，可以在这些经验的基础上进行：分析这些生态系统的结构以及物质、能量的运行规律，了解其信息的传递，并进一
11、步分析其稳定性。这样，本章的学习过程，既是对已有经验进行解释的过程，又是在已有经验的基础上建构新概念的过程。kavU42VRUs “第4章种群和群落”是学习本章的基础。生态系统是比种群、群落层次更高的生命系统，需要以对种群和群落这两个层次的生命系统的理解为基础。生态系统中的能量流动、物质循环，可以与必修1中细胞的物质输入和输出、细胞的能量供应和利用（包括光合作用）建立联系。负反馈的概念可以与第2章中有关激素调节时的反馈调节建立联系。学习本章内容是进一步学习“第6章生态环境的保护”的基础。y6v3ALoS89第1节 生态系统的结构从容说课 学生对“生态系统”一词并不陌生，其最基本的内涵在初中生物
12、课的学习已有初步的了解。生态系统的概念是形成生态学思想的基础，本章是围绕着剖析生态系统概念的实质展开的。因此，在教学中要突出生态系统内各组分的相互联系与相互作用、有序与和谐、多样与复杂等。要从培养学生的生态学思想的角度来制定教学策略。M2ub6vSTnP 通过准备的音像资料和书中的图片，引入生物群落与无机环境的密切关系。生物群落与其无机环境之间的关系不是静止的，而是处于动态的变化之中：能量在其中流动，物质在其中循环，信息在其中传递，多种多样的生物及其与环境之间构建起了动态平衡的关系。0YujCfmUCw然后导入生态系统的概念及范围。生态系统的空间大小各异，一个池塘、一片草地、一块农田、一座山林
13、、一条河流等，都可以各自成为一个生态系统。地球上的全部生物及其无机环境构成的生态系统称为生物圈。在生物圈中，繁衍着各种各样的生物，每一种生物都生活在各自的特定环境中，它们既利用环境资源满足了自身生长发育的需要，使种群得到延续，同时，它们自身也是构成环境的重要因素。eUts8ZQVRd “生态系统的范围”这部分内容的教学，可以结合实例，采用列表比较的方法进行归类和总结参见下表。不同类型的生态系统举例类 型森林生态系统草原生态系统农田生态系统划分依据植物分布情况分布区域湿润或较湿润地区干旱地区农耕区主要植物乔木草本农作物主要动物树栖动物能挖洞和善奔跑的动物动物种类较少特 点动植物种类多，群落结构复
14、杂，种群密度和群落结构能较长时间保持稳定动植物种类相对较少，群落结构相对简单，种群密度和群落结构常发生剧烈变化动植物种类少，群落结构单一，人的作用非常关键，是在一定程度上受人工控制的生态系统 下面结合“思考与讨论”中的素材，讨论“生态系统中有哪些成分”的话题。让学生根据自己对生态系统的理解，列举五个生态系统的实例，并列出生态系统的判断要点。学生之间相互交换作业，并对同伴的作业作出评判。sQsAEJkW5T 在学生讨论的基础上，教师以池塘生态系统为例，进一步分析“思考与讨论”中提出的问题。有条件的学校，教师可制作若干个不同控制条件的“生态缸”，让学生观察各个生态缸中的状况，增加感性认识，充分理解
15、生态系统的组成成分。“问题”7是让学生尝试建构生态系统的结构模型，这是本节的教学目标之一。生态系统中各种生物和非生物成分繁多且关系复杂，无法逐个研究它们在生态系统中的结构和功能，所以引入了生产者、消费者和分解者的概念，将营养功能相同的生物类群看成一个整体结构，研究其中的物质与能量变化、信息传递，使研究问题得到简化。这是一种系统科学的研究方法，在其他宏观研究中也常常要应用这种方法。GMsIasNXkA 生态系统的结构是教学的重点，其包括两方面的内容：生态系统的成分，食物链和食物网。大多数学生在讨论了问题15后，应当能达到这一教学目标。对此，教师可进一步提出本节“问题探讨”中的素材，让学生演练，使
16、学生对生态系统具有一定的结构有一定认识。TIrRGchYzg通过对生态系统结构的学习，启发学生思考生态系统类型多种多样，但在结构上具有许多共同点。重点从“生产者、消费者、分解者”之间的关系，阐释生态系统中各组成成分之间紧密联系构成一个统一整体，体现一定的结构和功能。7EqZcWLZNX“生态系统是一个统一整体”是教学的难点。在各种类型的生态系统中，都包含有非生物的物质和能量、植物、动物和微生物等组成成分。这些组成成分之间并不是毫无联系的，而是通过物质和能量的联系形成一定的结构。lzq7IGf02E 关于“食物链与食物网”的教学，教师要向学生说明：群落是生态系统中有生命的部分，群落中生物间的“营养联系”就是生态系统的“生命线”，其主要形
