3.5生态系统的稳定性教学设计-2025-2026学年高二上学期生物人教版选择性必修2

课题 第3章 第5节 生态系统的稳定性（1-2个课时） 时间 教材分析 第5节"生态系统的稳定性"包含生态平衡与生态系统的稳定性，抵抗力稳定性和恢复力稳定性，提高生态系统的稳定性3部分内容，还包含一个"探究·实践""设计制作生态缸，观察其稳定性"。生态系统的稳定性是通过自我调节来维持的，而自我调节实质上是一种反馈机制。学生通过了解恢复力稳定性与抵抗力稳定性的概念，分析两种稳定性的关系以及稳定性的影响因素。课余设计并制作生态瓶，探究该生态系统保持稳定的条件。 学情分析 教学目标 1.概述生态平衡是指生态系统的结构和功能处于相对稳定的一种状态。 2.通过分析生态系统中的反馈调节过程，阐明生态系统具有维持或恢复生态平衡的能力。 3.举例说明抵抗力稳定性和恢复力稳定性。 4.通过设计提高生态系统稳定性的方案，关注人类活动对生态系统稳定性的影响。 5.设计并制作生态缸，观察其稳定性。 教学重难点 1.教学重点 (1)分析生态系统中的反馈调节过程，阐明生态系统具有维持或恢复生态平衡的能力。 (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。 教学内容及流程 学习任务 教学过程 备注 问题探讨 【问题探讨】紫茎泽兰原分布于中美洲，传入我国后，先是在云南疯长蔓延，现已扩散至广西、贵州、四川等多个省份，对当地林木、牧草和农作物造成严重危害，在《中国第一批外来入侵物种名单》中名列榜首。 1.紫茎泽兰在原产地没有大肆繁殖，为什么在入侵地可以疯长蔓延？因为其适应能力和繁殖能力强，没有天敌等制约因素。 2.我国曾引入紫茎泽兰专食性天敌—泽兰实蝇来防治紫茎泽兰。泽兰实蝇也是一种外来生物，对这种方法，你怎么看？泽兰实蝇可以抑制紫茎泽兰生长，但是泽兰实蝇是一种外来物种，也有可能影响入侵地的生态系统，因此在释放泽兰实蝇之前，应做好相关研究，比如如何布点释放，释放多少等等，即在确保利用泽兰实蝇的安全性后，再利用它进行防治。 以真实的问题情境引入，引导学生关注生态系统的稳定性。 通过对紫茎泽兰入侵导致物种数目减少、三江源地区生态平衡遭到破坏等实例的分析,引出生态平衡的概念，以翔实的材料和数据分析生态平衡的三个特征。最后通过对土壤生态系统的资料分析，检验学习效果。 生态平衡 【教师讲述】生态平衡：地球上许多生态系统不时受到外来干扰，但只要这种干扰没有超过限度，生态系统就可以通过自我调节得以恢复，从而维持相对稳定的结构和功能。 森林适当砍伐，草原适当放牧，海洋适当捕捞 ·生态系统的结构和功能处于相对稳定的一种状态，即生态平衡。 思考：这种动态平衡是通过什么调节机制实现的呢？ 结构平衡：生态系统的各组分保持相对稳定。 功能平衡：生产—消费—分解的生态过程正常进行，保证了物质总在循环，能量不断流动，生物个体持续发展和更新。 收支平衡：生产者在一定时间内制造的可供其他生物利用的有机物的量，处于比较稳定的状态。 生态平衡是一种动态平衡，这种动态平衡是通过什么调节机制实现的呢？ 收支平衡：一定时间内的物质输入量或物质输出量相对稳定，且两者大致相等。处于生态平衡时，植物通过在一定时间内光合作用制造的有机物的量是相对稳定的。 · 群落总生产量和总呼吸量趋于稳定，且相对接近。 · 群落在物质、能量的输入和输出上趋于达到平衡状态。 感性认识生态系统的相对稳定与不稳定。 联系群落演替的内容，理解稳定源自群落生物与环境以及生物与生物之间的相互适应。 通过分析数学模型，进一步形成演替趋向于达到生态平衡的认识;有助于理解功能平衡和收支平衡。 综合生态系统结构和功能的相关知识，形成整体性理解。 生态系统的调节机制—负反馈调节 【教师讲述】实例一： 生态系统中，生物群落内部能够进行自我调节，以维持生态平衡。 实例二： ·自然火灾：干燥有机物，堆积后通风性差，易被点燃，高温、明火、静电等。 生态系统中，生物群落与无机环境之间也能够自我调节，以维持生态平衡。 【教师讲述】1.概念：在一个系统中，系统工作的效果，反过来又作为信息调节该系统的工作，并且使系统工作的效果减弱或受到限制，它可使系统保持稳定。 2. 模型图： 3. 意义： 负反馈调节在生态系统中普遍存在，它是生态系统具备自我调节能力的基础。 【思考讨论】生态系统的自我调节能力是无限的吗？ 当干扰因素的强度超过一定限度时，生态系统的自我调节能力迅速丧失，生态系统就到了难以恢复的程度。 生态系统自我调节能力是有一定限度的! 通过图示，认识调节过程，进一步理解动态平衡的含义。 联系个体水平，认识到负反馈调节机制普遍存在。 了解负反馈调节机制的作用途径，深入理解负反馈调节。 点明负反馈调节是生态系统具有自我周节能力的基础。 生态系统的稳定性 【教师讲述】1.概念：生态系统维持或恢复自身结构与功能处于相对平衡状态的能力。强调的是生态系统维持生态平衡的能力。 2.原因：生态系统具有一定的自我调节能力 基础：负反馈调节 特点：生态系统维持生态平衡的能力 表现：生态系统的自我调节能力是有限的 3.类型：①抵抗力稳定性②恢复力稳定性 ①抵抗力稳定性：生态系统抵抗外界干扰并使自身的结构与功能保持原状（不受损害）的能力。（抵抗干扰，维持原状） ②恢复力稳定性：生态系统在受到外界干扰因素的破坏后恢复到原状的能力。（遭到破坏，恢复原状） 生态系统在受到不同的干扰（破坏）后，其恢复速度与恢复时间是不一样的。 数学模型表示两种稳定性的关系： 一般呈负相关关系；相互作用共同维持生态系统的稳定 【比较分析】表格比较分析抵抗力稳定性和恢复力稳定性 【思考讨论】结构简单的生态系统，恢复力稳定性一定高吗？冻原、沙漠等生态系统的两种稳定性都比较低。 因此要对一个生态系统稳定性的两个方面进行说明，应该强调系统所处的环境条件。 【教师讲述】 Y：抵抗力稳定性；干扰使生态系统的功能偏离正常作用范围的大小。越大越弱，越小越强。如热带雨林与草原生态系统相比，受到相同干扰时,草原生态系统的y值要大于热带雨林的y值。 X：恢复力稳定性；恢复到原状态所需的时间。越大越弱，越小越强。 TS：面积表示系统总稳定性大小，越大越弱，越小越强。 形成整体性思维，进一步认同生态系统是有机统一体。 培养复杂性思维，认识生态系统的自我调节能力还与生物的适应性特征有关，全面理解自我调节能力的内涵。 通过具体实例引入抵抗力稳定性和恢复力稳定性。 阅读资料,让学生在对比中把握稳定性的概念,并引出两种稳定性。通过对两种稳定性内涵的分析,引导学生整合知识,提升归纳与概括、演绎与推理、模型与建模的能力。最后通过对模型的分析,让学生学会并习惯用数学语言描述生物学问题。 训练学生的整体性思维，形成本节的概念网络。 理清生态平衡与生态系统稳定性的关系。 提高生态系统的稳定性 【教师讲述】 1.意义： （1）可以持续不断地满足人类生活所需 （2）能够使人类生活与生产的环境保持稳定 2.措施 （1）控制对生态系统的干扰强度，在不超过生态系统的自我调节能力的范围内，合理适度利用生态系统。 （2）对人类利用强度较大的生态系统，应给予相应的物质、能量投入，保证生态系统内部结构与功能的协调。 【探究实践】设计制作生态缸，观察其稳定性 1.基本原理：在有限的空间内，依据生态系统原理，将生态系统的基本成分进行组织，构建一个人工微生态系统是可能的。 2.实验材料： 生态缸中投放的几种生物必须具有很强的生活力，成分齐全，还要考虑系统内组分及营养级之间的合适比例。 3.生态缸设计注意事项 思考1.设计时要考虑的生态系统各组成成分有哪些？ 2.生态缸经过多长时间后才能达到比较稳定的状态？ 一般等到缸内生物相互适应及依存后，生态缸才能达到比较稳定的状态，大多在1个星期以后。 3.达到稳定状态后，生态缸内的生物的种类和数量有无变化？如有，是怎样变化的？ 有。浮游生物种类和数量少，水中溶解氧逐渐减少, 以浮游生物为食的小型动物先死亡。 【思考讨论】设计提高生态系统稳定性的方案 桉树林是我国西南地区重要的经济林。大面积种植桉树林的生态问题已引起广泛关注。例如，结构单一的同龄纯林对环境变化的抵抗力差；人工桉树林下植被稀少，出现水土流失等问题；有的桉树林里鸟类绝迹。研究发现，在某地人工桉树林中，乔木层桉树占绝对优势；灌木层、草本层的物种丰富度则与桉树密度有关：桉树密度为750株/hm2时，灌木层有17个物种，草本层物种也较丰富；桉树密度高达1000株/hm2时，灌木层和草本层物种均减少。 1. 结合上述信息，并查阅有关资料，与小组同学讨论提高人工桉树林稳定性的措施。讨论时，应重点考虑如何提高生态系统的物种多样性、结构复杂性，并兼顾人工林的经济效益与当地生态保护之间的平衡。 ·物种多样性及经济效益角度：可以间种其他树种及一些经济作物，适当增加草本和灌木数量；例如，可以混种其他树种，如相思树，或间种西瓜、山毛豆等其他经济作物。 ·从保持土壤肥力角度：土壤中接种固氮菌。 培养学生运用稳态与平衡观、结构与功能观等解决问题的能力。 由于实验过程在课堂上难以全部完成,因此设计实验环节成为这节课的主要任务。在讲解实验目的、实验原理后，以问题引导的形式，指导学生结合本地特点设计实验方案。学生根据本章所学生态学原理，设计实验，动手操作，长期观察，发现问题并尝试给出合理解释,提升设计实验方案与探究实践的能力。通过调整方案、观察、分析等过程强化结构与功能观、物质与能量观。 通过对比人工林和天然林的特点,比较两者组成成分、营养结构的差别,结合学生课外调查的资料,分析人工林在生态系统结构和功能上存在的问题及原因,设计提高生态系统稳定性的方案,培养学生运用稳态与平衡观、结构与功能观等解决问题的能力。 小结与练习 【课堂小结】同板书 【课堂练习】处理教材中的思考讨论、练习与应用，处理双导学案和分层作业 引导学生关注知识内容的梳理，尝试构建概念图。 板书设计 3.5生态系统的稳定性 作业布置 【课后作业】1.完成分层训练课后素养评价、2.完成双导学案对应内容和下一节问题式预习部分、3.按照上述思路，选择自己熟悉的生态系统，查阅资料，设计提高其稳定性的方案、4.设计并制作生态缸 教学反思 本节内容综合性强，且较为抽象，学生学习起来有一定困难，从具体的案例人手，变抽象为直观，通过有效的活动激活学生的思维，引发学生对生态平衡的特征、调节机制的思考，建构知识网络，进而引导学生进行运用。本案例主要具有以下特点。 本节课首先以资料的形式给学生展示埃尔顿、梅和皮姆的两组论据,利用论据之间的矛盾引出两种观点,进而推测出生态系统的两种稳定性。在理解生态系统抵抗力稳定性和恢复力稳定性的基础上，用数学模型的形式表示二者之间的关系，对于落实生物学学科核心素养具有非常重要的作用。通过展示真实的生态事件三江源地区的生态破坏和保护，以及呼应本节开头的紫茎泽兰入侵事件，分析生态系统的稳定性会受到自然或人为因素的影响,引导学生根据生态系统结构和功能的特点、人类社会的需求提出提高生态系统稳定性的措施。通过"设计提高生态系统稳定性的方案"活动帮助学生达成对"生物与环境"模块的进一步理解,同时发展学生的生命观念,科学思维和社会责任。"设计制作生态缸，观察其稳定性"这一实验,对实验器材的要求较低，观察周期较长，因此可要求学生在学校分组完成,或作为家庭作业独立完成。通过分析思考讨论问题,让学生认识到，生态系统在能量方面是开放的，在物质方面是封闭的,生物的生存需要阳光、温度、水等条件，多种因素会影响生态系统的平衡等。生态缸制作完成后，要求学生连续观察并做好记录。学生通过设计实验方案,强化结构与功能观、物质与能量观。通过动手实验发现问题并尝试解释问题,提升实验与探究能力。 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $