3.5 生态系统的稳定性教学设计-2024-2025学年高二上学期生物人教版（2019）选择性必修二

《生态系统的稳定性》教学设计 一、教学目标 1.生命观念：通过对“河流生态系统探究实验”的分析,归纳阐明生态系统具有一定的自我调节能力，形成稳态与平衡相适应的生物学观念。 2.科学思维：通过对生态系统自我调节能力、负反馈调节、抵抗力稳定性与恢复力稳定性等探究过程中一系列案例分析，能基于事实和证据进行推理与探究，归纳与概括。 3.科学探究：通过“水质检测实验分析、水土流失”模拟实验，掌握实验设计的基本思路和方法。课后完成生态缸的制作，提高动手能力和实践创新能力。 4.社会责任：观看塞罕坝相关视频，牢记习近平总书记嘱托，树立科学的发展观，增强关注绿色生态的社会责任感，利用所学知识设计保持和提高某个生态系统稳定性的方案。 二、教材分析 本节内容选自人教版高中生物学选择性必修二第三章第5节生态系统的稳定性。本小节知识包括生态系统稳定性的概念，生态系统的自我调节能力，抵抗力稳定性和恢复力稳定性，提高生态系统的稳定性四部分内容。这与前面的“生态系统的结构和功能”等知识联系紧密，是培养学生形成可持续发展观点、生态学观点的良好素材。作为全章的总结，本节内容是对生态系统相关知识的进一步总结与升华，是对教材始终贯穿的核心精神人与自然和谐发展的终结性诠释，同时也为后续学习人与环境的内容奠定了坚实的理论基础，目的在于呼吁大家尊重自然发展的规律，实现人与自然和谐发展的新途径。 三、学情分析 本节课的对象主要为高二年级的学生，之前学生已经掌握了稳态与调节及生态系统的结构与功能的相关知识，对生态系统中生物之间的关系及相互影响有一定的认知，可以迁移分析生态系统能够维持稳定的原因，为本节课打下了基础。根据皮亚杰认知发现理论，该年龄阶段的学生抽象思维能力较弱，注意力无法长时间保持集中，部分基础薄弱的学生无法顺利完成图表信息的提取，教师应充分利用其较强的动手实践能力、观察分析能力等特点，实施小组合作、探究式教学，充分发挥学生的主观能动性。 四、新课标要求 1.内容要求：生态系统通过自我调节作用抵御和消除一定限度的外来干扰，保持或恢复自身结构和功能的相对稳定 。 2.学业要求：从生态系统具备有限自我调节能力的视角，预测和论证某一因素对生态系统的干扰可能引发的多种潜在变化。 五、教学重难点 1.教学重点 （1）阐明生态系统自我调节能力，分析生态系统负反馈调节过程。 （2）举例说明抵抗力稳定性和恢复力稳定性 2.教学难点 （1）举例说明抵抗力稳定性和恢复力稳定性 （2）设计提高生态系统稳定性的方案 六、教学过程 教师活动 学生活动 设计意图 【创设情境、导入新课】 多媒体播放避暑山庄航拍美景，朗诵诗句： 芝径云堤万壑风，水芳岩秀千泉澄。仙家应悔凌霄殿，不似凡尘一山城。 简单介绍避暑山庄：避暑山庄作为中国现存最大的古典皇家园林，不仅风景宜人，更是一部鲜活的历史长卷，见证兴衰荣辱，承载中华文化。 【观看视频、融入课堂】 观看视频，享受5A级景区的美丽景色所带来的视觉震撼，在不知不觉中跟随老师融入课堂。 营造轻松愉悦的学习氛围，激发学生学习兴趣，使学生积极主动融入课堂。 【探究一：河流生态系统探究实验】多媒体播放暑假期间对承德双滦滦河水质进行调查的视频，并以表格和柱状图的形式展示数据结果，通过引导学生分析表格数据，得出河流生态系统具有一定的净化能力，进而得出生态系统具有一定自我调节能力。 【观看视频、回答问题】 观看视频，认真分析表格和柱状图中的数据，得出结论： 1.在不同时间段下，A点的污染程度高，B点污染程度低。 2.A点的污染程度在早上6点最小，可能在夜间发生了净化。 以承德本地滦河水域为调查对象贴近生活，激发学生的好奇心。 【探究二：生态系统自我调节能力】 过渡问题：生态系统的自我调节能力是如何实现的呢？小组活动探究： 1.以卡片教具形式在黑板展示含三个营养级的简单食物链：草→兔→狐 布置任务：同学们以组为单位利用手中卡片教具，以食物链为依托，尝试绘制兔子增多时的反馈调节示意图。 【探究二：生态系统自我调节能力】 2.展示绘制结果较好的小组图片，随机抽取一个小组到前台介绍自己组绘制的示意图，并选取另一名同学在黑板上用教具展示食物链中生物数量动态变化过程。 3.通过以上过程指出：从调节过程和结果来看，以上例子和人的体温调节、血糖平衡调节、甲状腺激素的分级调节有相似之处，共同回忆： 在一个系统中，系统的工作效果反过来又作为信息调节该系统的工作，这种方式称为反馈调节，进一步引导：兔子减少，狐狸数目增多，这应该属于反馈调节中的——负反馈调节。 并且强调负反馈调节过程实质是：“改斜归正、回归正轨”。 【小组合作、动手探究】 1.小组合作，共同研究、绘制“兔子增多”这一现象所引发的反馈调节示意图。 【小组合作、动手探究】 2.一名小组代表上台展示汇报结果，另一名同学到前台辅助，模拟生物数量动态变化过程。 3.与老师共同回忆人的体温调节、血糖平衡调节、甲状腺激素的分级调节，复习反馈调节的概念，在老师的引导下明确课上刚刚所学属于反馈调节中的负反馈调节，并且掌握负反馈调节实质。 培养学生小组合作能力、动手能力，观察获取信息的能力。充分挖掘学生的创造力！ 通过小组展示，培养学生口语表达能力。通过动态模拟过程，加深学生对反馈调节的理解。 温故知新，归纳概括，认同生态系统也具有负反馈调节的能力，形成稳态与平衡相适应的观念。 【探究三：生态系统抵抗力稳定性】 1.课堂实验探究：请同学们利用老师提前准备好的的教具以组为单位模拟下雨时植被对水土流失的影响。 实验完成后通过问题串形式引发学生思考： （1）你观察到的实验结果是什么？ （2）出现以上结果的原因是什么？ 2.知识迁移，类比推理，展示没有植被千沟万壑的的黄土高原生态系统，和茂盛苍翠郁郁葱葱的热带雨林生态系统，提出问题：根据模拟实验， 这两个生态系统在遭遇等量的降水时，哪个水土流失会比较严重？ 【探究三：生态系统抵抗力稳定性】 3.根据实验及类比推理，引导学生得出抵抗力稳定性的概念，重点强调：“抵抗干扰，保持原状”，并完成部分板书内容。 4.多媒体播放自制生态缸微视频。 提出问题： 生态缸只维持了两个月，便走向崩溃，利用所学解释原因？ 再次出示黄土高原和热带雨林生态系统，提出问题： 热带雨林和黄土高原抵抗力稳定性哪个更高？原因是什么？引导学生得出抵抗力稳定性高的原因。 提示学生找到课本原话，要在理解基础上进行背诵记忆。 【小组合作、动手探究】 1.小组合作共同探究，利用老师提前准备的实验材料模拟人工降雨植被对水土流失影响。 完成实验积极思考、回答问题： （1）有植被一组土壤流失较少，无植被一组土壤流失较多。 （2）植物能够防止水土流失，可以防风固沙、涵养水源。 2.观看视频、思考问题、共同回答：黄土高原水土流失严重。 3.紧跟老师思路，抓住关键词，得出抵抗力稳定性的概念。突破本节课重点内容之一。 4.认真观看视频，为课后作业自制生态缸打基础。 学生思考，回答问题： 生态缸组成成分较少，营养结构简单，抵抗力稳定性较低。 回答问题、归纳总结：一般来说生态系统中组分越多，食物网越复杂，自我调节能力越强，抵抗力稳定性越高。 画书、记笔记，背诵记忆。 增强学生实践能力和观察能力，提高学生学习积极性，增加课堂趣味性。 学生可联系生活实际，在实验后得出问题答案，增强体验感和学以致用感。 提升学生的类比推理能力。 概念抽象，通过教师逐步引导，层层递进、得出结论，突破重点。 提升学生学习兴趣，激发学生的动手实践欲望。 发挥教师引导作用，增强学生的归纳总结能力。 【探究四：生态系统恢复力稳定性】 1.多媒体播放大兴安岭森林美景视频，简单介绍1987年5月6日大兴安岭发生的火灾，出示刚发生火灾后与30多年后如今的大兴安岭图片对比，引导学生得出恢复力稳定性的概念，重点强调：“遭受破坏，恢复原状”，并完成部分板书内容。 2.展示森林生态系统和草原生态系统相关视频，提出问题： 森林生态系统和草原生态系统恢复力稳定性哪个更高?原因是什么？进而引导学生得出恢复力稳定性高的特征。 【探究四：生态系统恢复力稳定性】 3.根据以上所学知识，请同学们绘制抵抗力稳定性与恢复力稳定性的关系。出示数学模型，随机选取一名同学到前台绘制曲线。 总结抵抗力稳定性与恢复力稳定的关系：一般来说，一个生态系统抵抗力稳定性越高，恢复力稳定性越低。 以选择题的形式测试学生对以上数学模型相关知识的掌握情况。 借机强调北极冻原生态系统：抵抗力稳定性和恢复力稳定性都比较低。 4.基于以上所学内容，以填空问答的形式总结归纳生态系统稳定性概念。 【观看视频、回顾历史】 1.观看视频，回顾历史，紧跟老师思路，抓住关键词，得出恢复力稳定性的概念。突破本节课另一重点内容。 2.学生思考，回答问题： 草原生态系统恢复力稳定性高 回答问题、归纳总结： 一般来说生态系统中组分越少，食物网越简单，恢复力稳定性越高。 3.根据课上所学，认真完成数学模型的构建。 认真思考，完成选择题。认识北极冻原生态系统，明确绘制的数学模型也存在特殊实例。 思考填空： 4.生态系统 或 自身 与 处于相对平衡状态的能力叫做生态系统的稳定性。 以悲痛历史事实引入，循序渐进引出概念。增强学生森林防火的意识，培养学生关注生态的社会责任感。 实例对比，学生在领略祖国大好风景的同时学会知识，突破重点。 锻炼学生理科思维，培养学生绘图能力，强化学生建模意识。 培养学生科学思维，学会辩证看待科学事实。 提升分析总结归纳能力，循序渐进，突破难点。 【探究五：提高生态系统稳定性】 1.课前布置任务：兴趣小组同学课余时间查阅资料，整理归纳人工林存在的问题，课上进行汇报...... 2.根据以上信息组织小组讨论： 可采用什么措施提高人工林稳定性? 组织小组同学汇报相关措施。 3.根据学生的讨论结果引导学生得出提高生态系统稳定性的两大方案：(1)控制生态系统的干扰强度，不超过其自我调节能力。 (2)对利用强度较大的生态系统，给予相应的物质和能量投入。 【小组合作、共同探讨】 1.兴趣小组同学展示资料,其余同学认真分析原因。 2.小组讨论后汇报相关措施： (1)适当引入其他物种、控制栽种密度；(2)提高物种多样性和结构复杂性；(3)控制采伐方式和强度如间伐；(4)适当补充肥料...... 3.结合课本，总结归纳提高生态系统稳定的方案。 充分发挥兴趣小组的作用，增强自身搜集整理能力的同时，为其他同学带来准确的资料，实现资源共享。培养学生合作能力，为提高人工林稳定性出谋献策。 帮助学生巩固所学知识，提高学习效果。 多媒体播放塞罕坝相关视频： 呼吁学生牢记习近平总书记嘱托，生态优先绿色发展，用所学知识为绘就美丽中国最美画卷贡献自己的青春力量！ 【聆听感悟、拓展升华】 认真观看相关视频，身临其境，用心感悟塞罕坝奉献精神。 增强学生关注绿色生态发展的社会责任感。 七、作业设计 1.设计并制作生态缸。 2.从以下内容中选择自己感兴趣的一项，查阅、搜集、整理资料,并设计提高其稳定性方案,整理成纸质版上交。 (1)分析城市生态系统中的人口增长对生态系统的影响，如环境污染、资源消耗、生态系统退化等，并设计提高其稳定性方案。 (2)分析如何实现城市生态系统可持续发展，如提高资源利用效率、减少污染排放、保护生物多样性等，并设计提高其稳定性方案。 (3)分析如何实现农业生态系统可持续发展，如发展有机农业、推广农业技术、保护农业生物多样性等，并设计提高其稳定性方案。 (4)分析如何保护森林生态系统，如实施森林保护政策、开展森林恢复工程、提高公众环保意识等，并设计提高其稳定性方案。 (5)分析如何保护海洋生态系统，如实施海洋保护政策、减少海洋污染排放、保护海洋生物多样性等，并设计提高其稳定性方案。 (6)分析如何保护湿地生态系统，如实施湿地保护政策、开展湿地恢复工程、提高公众环保意识等，并设计提高其稳定性方案。 (7)分析如何保护草原生态系统，如实施草原保护政策、控制放牧强度、保护草原生物多样性等，并设计提高其稳定性方案。 (8)分析如何保护河流生态系统，如实施河流保护政策、减少污染排放、保护河流生物多样性等，并设计提高其稳定性方案。 (9)分析如何保护湖泊生态系统，如实施湖泊保护政策、减少污染排放、保护湖泊生物多样性等，并设计提高其稳定性方案。 (10)分析如何防治沙漠化，如实施沙漠化防治政策、开展沙漠化治理工程、提高公众环保意识等，并设计提高其稳定性方案。 八、教学资源 1.知网学科网、百度文库、自制实验微课、视频、教材、导学案、课件。 2.实验材料用具：TDS水质检测笔、一次性塑料餐盒、人造草坪、矿泉水瓶、透明塑料鱼缸、水草、观赏金鱼、黄沙蚬、黄金螺、水草泥、火山石、溪流石、七彩玛瑙碎石。 九、教学方法 微课演示法、案例分析法、问题引导法、实验探究法、 情境体验法、小组合作法、反馈评价法、总结归纳法、 模型构建法、互动教学法、评价教学法、讨论法、讲授法。 十、板书设计 十一、教学反思 另辟蹊进，自制微课——教师通过多次翻阅教材、寻找资料，决定创设探究实验，对承德双滦滦河水质进行检测，以微视频的形式呈现在同学们面前，学生兴趣浓厚，注意力集中，课堂效果很好！教师利用暑假时间自制生态鱼缸，用时将近两个月动态记录生态鱼缸变化，录制成微课，课中进行展示，一方面以身作则，给学生带来视觉的震撼；另一方面，给学生带来思考为什么生态鱼缸最终走向奔溃，激发学生求知欲，为学生高质量的完成课后布置的探究性作业打下坚实的基础。 创设情境，模拟实验——教师提前准备材料，学生课上动手完成“下雨时植被对水土流失带来的影响”模拟实验。通过亲自动手探究，结合热带雨林生态系统和黄土高原生态系统，学生可感悟到生态系统生物组分越多，抵抗力稳定性越高，突破重点的同时也增强了学生保护环境的社会责任感。 小组合作，探究教学——课堂当中，教师多次应用小组合作，探究式学习，例如：绘制负反馈调节示意图；“下雨时植被对水土流失的影响”模拟实验；设计提高生态系统稳定性的方案。使学生由被动、机械、僵化式的学习变为主动、合作、探究式的学习，把抽象、综合性较强的概念性知识，转化为直观具体、肉眼可见的过程，使学生不仅获得了生物知识和实验技能，还提高了观察、实践、探究和创新能力！ 生态优先，绿色发展——本节课以承德避暑山庄美景开始，课中穿插热带雨林、大兴安岭、呼伦贝尔草原等美景，学生在学习知识的同时，也在享受祖国大好河山的美景所带来的视觉震撼，潜移默化中激发学生保护环境的社会责任，使学生真真切切的感受到人与自然和谐发展是人类亘古不变的课题。教师以承德塞罕坝美景结尾，宣传家乡的同时，呼吁同学们牢记习近平总书记嘱托，生态优先，绿色发展，用所学知识为绘就美丽中国最美画卷贡献自己的青春力量！ ( 14 ) 学科网（北京）股份有限公司 $$