跨学科实践01 设计并制作能较长时间维持平衡的生态瓶（苏教版2024）

主题情景：小明的生态瓶 (跨学科实践) 设计并制作能较长时间维持平衡的生态瓶 1．通过制作生态瓶，探究生态瓶的稳定性，锻炼学生动手能力，说出影响生态瓶稳定性的因素。 2．通过讨论生态瓶的稳定性，认同生态平衡观，爱护生态系统的责任。 本节目标 新课导入 在第一节生态系统的构成里，大家帮助小明同学家里打造一个类似自然状态下池塘一样的鱼缸生态系统，不用喂食，不用换水，你还记得放了那些成分吗？ 非生物成分 净水、陶土、阳光、空气 生物成分 生产者： 水藻、水草 消费者： 虾米、鱼类 分解者： 腐生细菌 小明同学又突发奇想，想做一个能较长时间维持平衡的生态瓶，你能帮助他吗？ 用生态瓶模拟真实的生态系统，探究生态系统维持相对稳定的原因，需要综合运用生物学、物理、数学、技术和工程学的知识和方法。 设计并制作能较长时间维持平衡的生态瓶 跨学科实践 跨学科知识和方法引导 ◎生态瓶作为一种系统模型，应该体现生态系统的本质特征，如生物成分、非生物环境、系统的自我调节能力等。 ◎生物成分的种类和数量、生态瓶的材料和空间大小，以及非生物环境的物质组成和能量来源等，都会影响生态瓶的稳定性和持久性。 跨学科知识和方法引导 ◎运用“尺度、比例和数量”“系统与模型”的跨学科概念，仔细观察原型(如一个池塘生态系统),概括其本质特征，结合工程设计原理，设计生态瓶的制作方案。 ◎运用“稳定与变化”的跨学科概念，通过控制单一变量，探究其对生态瓶较长时间维持平衡的影响。 小明想要利用身边的简易材料制作生态瓶?如何能使生态瓶较长时间维持平衡? 实践操作： 收集资料→方案及分工→计算→绘制设计图→选材→制作生态瓶→定期记录→反思→撰写报告。 生态瓶的制作 生态瓶的制作 器材： 透明瓶子、水、粗沙、细石、水草、绿藻、小鱼、小虾或者螺等 实验装置参考： 散射光下 泥土 水草 光 小组合作思考以下问题： 1.生态瓶是如何模拟生态系统的结构与功能的呢？ 2.为什么要选择透明度高的玻璃瓶或塑料瓶作为生态瓶的容器？ 水草模拟的是生产者，光合作用制造氧气和有机物；小鱼模拟的是消费者，消耗氧气；河泥中含有分解者，分解动植物的遗体，光照为生态瓶提供光和能量来源。 满足瓶中植物对阳光的需要，提供能量来源；便于观察生物的变化。 小组合作思考以下问题： 3.除了光照，还可以确定什么因素为单一变量？ 4.如果生态瓶维持平衡的时间比较短，说明实验失败了吗？ 泥土、植物数量和种类，动物数量和种类等。 评价生态瓶的设计制作的主要标准是看生态平衡维持稳定的时间长短。生态平衡维持稳定的时间长，说明生态瓶的设计制作相对成功。但这并不意味着维持时间短就一定代表实验失败，因为生态瓶的稳定性受多种因素影响，如生态瓶内的生物种类与数量、非生物环境的配置、实验条件的控制等‌。 学了以上知识，你们能帮助小明制作维持较长时间的生态瓶了吗？ 制作沙漠生态瓶、雨林生态瓶等不同类型的生态瓶，了解不同生态系统的特点和差异，拓宽学生的知识面。 例如，沙漠生态瓶中，选择耐旱植物如仙人掌，添加少量沙子和砾石，模拟沙漠环境，观察其生态系统特点。 尝试不同生态系统 拓展与延伸 不要随意打开瓶盖，以免破坏生态平衡，影响生态系统的稳定运行，除非需要定期更换部分水质或添加少量养分。 例如，生态瓶在正常情况下应保持封闭，只有在观察到水质变差或植物生长缓慢时，才适当打开瓶盖进行调整。 注意 巩固测评 活动一：设计并制作生态瓶 小组同学经过讨论，最终设计出了以下密闭型生态瓶 制作方案： （1）小组同学发现制作生态瓶的容器多选用透光性 较好的器皿，试分析其原因： （合理即可）。 （2）图1所示方案中胶带的作用是 ，生态瓶中提前倒入的水最好选择 （填“蒸馏水”或“池塘水”）。 活动二：探究生态瓶中生物长时间存活的条件 组装好生态瓶后，为了让生态瓶中的生物长时间存活，同学们进行了如下探究实验：步骤1：制作9个生态瓶（如图2），平均分为A、B、C三组，对应的每瓶中分别放入0、4、8株植物，其余条件 。 步骤2：将制作好的9个生态瓶都放在阳台窗子旁边。 步骤3：观察并记录，结果如表所示： 实验中学兴趣小组的同学在老师的指导下进行了制作生态瓶的相关活动。 透光性较好的器皿有利于 生态瓶中的植物进行光合作用并观察瓶中生物的生活状况 密封生态瓶，防止外界空气等进入生态瓶 池塘水 相同且适宜 巩固测评 请分析并回答下列问题。 （3）根据实验结果，可以得出结论：一定范围内，植物数 量越多时，动物存活的时间相对 （4）你还能想到哪些因素能够影响生态瓶的维持时间： 活动三：展示与评价 （5）有同学设计的活动二方案中，将A、B、C三组放在了不同的地方，他的方案设计正确吗？ 。为什么？ （6）还有同学将制作好的生态瓶长时间放在阳光直射处，一段时间后瓶中部分生物死亡，经小组同学分析可能是因为, 应将生态瓶 活动四：迁移与运用 （7）同学们还想探究怎样通过人为干预来延长生态瓶维持平衡的时间，请帮他们设置实验进行探究：根据活动一小组同学们设计的方案制作6个生态瓶，平均分为A、B两组，A组生态瓶中植物出现萎蔫迹象后及时更换，B组生态瓶 ，完成后放在 （填“有光”或“无光”）的条件下培养，记录生态瓶中生物的存活情况。 越长 光照、温度或蜗牛数量、空气等 不正确 此时A、B、C三组的变量不唯一,不符合单一变量原则 长时间阳光直射使瓶内温度过高，从而造成瓶内部分生物死亡 移至光线良好的地方且避免阳光直射 不做任何处理 有光 $$