“生态系统的稳定性”一节内容教学处理

生态系统的稳定性”一节内容教学处理通过对教材内容的拓展一一生物圈n号”试验；正反馈调节；抵抗力稳定性和恢复力稳定性关系，以及对教学内容中关于生态系统中生物群落与无机环境之间负反馈调节案例的删改，利于学生领悟生态系统的稳定性，利于学生掌握教学重点、突破教学难点。关键词：教材教学生态系统生态系统的稳定性”一节是人教版高中《生物》必修三第 5章第5节的内容，教材内容安排的顺序是：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。教学重点是阐明生态系统的自我调节能力， 教学难点是抵抗力稳定性和恢复力稳定性的概念。为了便于教学突出重点、突破难点， 便于学生理解生态系统稳定性， 在教学中对教材内容进行适当的加法与减法处理。 三年的教学实践均收到了较为良好的效果： 学生学的主动，学的轻松，教师的主导作用得到高度体现； 同时利于教师指导学生去合作探究或自主探究，学生听课的兴致明显增高，师生间的交流明显通畅。加法一一教材内容的延伸和拓展重在领悟生态系统的稳定性一一生物圈n号”试验(1)材料生物圈n号(Biosphere2)是美国建于亚利桑那州图森市以北沙漠中的一座微型人工生态循环系统， 因把地球本身称作生物圈I号而得此名。 生物圈n号计划设计在密闭状态下进行生态与环境研究， 帮助人类了解地球是如何运作， 并研究在仿真地球生态环境的条件下，人类是否适合生存的问题。为了尽量贴近自然环境，该圈中的土壤、草皮、海水、淡水均取自外界的不同地理区间，通过一定的人工处理再利用。例如， 实验用的海水是将运进来的海水和淡水按照适当比例配制而成的。 与地球生物圈类同，生物圈n号在物质上闭环，通过工程手段禁止它与外界大气和地下土壤进行物质变换。 在能量上开环，允许太阳光通过玻璃结构供植物进行光合作用， 同时引入电能供技术系统操作运转。 生物圈n号有5个野生生物群落（热带雨林、热带草原、海洋、沼泽、沙漠）和两个人工生物群落（集约农业区和居住区）。生物圈n号实验目的是研究人类及多种生物（植物和动物），在密封且与外界隔绝的人造系统中，是否可以经由系统内的空气、水、营养物的循环与重复使用下而能够健康、快乐的生存下来。在1991至1993年的实验中，研究人员发现：生物圈H号的氧气与二氧化碳的大气组成比例，无法自行达到平衡；生物圈n号内的水泥建筑物影响到正常的碳循环；多数动植物无法正常生长或生殖，其灭绝的速度比预期的还要快。经广泛讨论，确认 生物圈n号”实验失败，未达到原先设计者的预定目标，这证明了在已知的科学技术条件下，人类离开了地球将难以永续生存。 同时证明：目前地球仍是人类唯一能依赖与信赖的维生系统。（2）教学策略上课时，首先复习生态系统的结构、功能，提出当一个生态系统的能量流动和物质循环较长时间地保持平衡状态时， 它的生物种类成分和数量也保持着相对稳定状态，如果生态系统中生物种类成分和数量不能够长期保持相对稳定状态， 那么生态系统是否能够保持相对稳定状态？然后提供 生物圈n号”实验资料（有条件的学校提供视频），同时提供系列问题串：让学生结合问题串”进行有目的阅读或观看。 问题串”中的问题不能太多，否则引入正文的时间太长，容易冲淡主题。可以设计以下几个问题： 生物圈n号”与生物圈I号”相比最主要的区别在哪里？ 生物圈n号”实验失败的主要原因是什么？ 生物圈n号”实验失败说明了什么问题？生物圈I号出现这些问题了吗？以资料阅读、问题讨论为基本方法，努力营造师生互动的课堂氛围；课堂组织形式以学生自主学习和合作学习为主线，提问、讲解、活动、课件辅助（视频）等多种形式相结合。通过正反两个实例，引导学生认同自然界中生态系统具有相对稳定性，稳定的生态系统对于生物的生存至关重要。在此基础上，教师阐释什么是生态系统的稳定性，并进一步设问：为什么生态系统具有稳定性？”从而引出生态系统的自我调节能力(3)教学体会增加的生物圈n号”试验资料与生物圈I号”是正反两个实例，以视觉和听觉冲击学生的心灵，感悟到生物圈是我们唯一的家园。 教师通过引导学生从群落的种间关系、生态系统的结构与功能等相关内容进行分析比较， 让学生认识发生在生物体内部和生物与环境之间的相互作用，领悟生命系统的稳态，认识生命系统结构和功能的整体性；领悟系统分析法在科学研究中的应用，初步学会从系统的整体出发，分析整体与局部、部分与部分、整体与外部环境之间的相互关系；形成生态学观点和可持续发展的观念。总结出自然界中生态系统具有相对稳定性， 稳定的生态系统对于生物的生存至关重要。 能分析自然生态系统之所以表现出良好稳定性的原因，同时学习用辩证的的观点看待自然生态系统的稳定性。进一步意识到保护生物圈I号对人类的生存和发展的重要性； 能理解科学家建造生物圈n号这项工作的意义，并积极锻炼自己的实验和思维能力； 在懂得生态系统能够保持稳定性基础上，自然生成生态系统稳定性的概念，为 生态系统的自我调节能力”的教学奠定坚实的基础。重在理解生态系统的自我调节能力 一一正反馈调节的拓展(1)材料例1：苏州一一江南水乡，小桥流水人家。话说乾隆下江南时，就到了苏州。水乡人上游淘米洗菜，下游洗澡洗衣，可是即便如此，水仍然很清澈。这番景象让乾隆大为惊奇。可是，他也发现苏州虎丘外围的河流被众多染坊流出的废水污染得肮脏不堪、 臭气熏天，他亲自过问，追查此事。苏州官衙立即颁发了布告， 严禁商贾平民在虎丘一带开设染坊，迫于官府的法令，虎丘一带原有的数十家染坊不得不搬迁至远离虎丘的苏州远郊， 此后虎丘重现绿水青山。例2：在生物生长过程中个体越来越大，在种群持续增长过程中，种群数量不断上升。例3:气候变暖加速陆地生态系统向大气 CO2的净排放，气候变暖与土壤呼吸间的关系。[1](2)教学策略生态系统的自我调节能力是本节教学重点，教材上举的例子均是负反馈方面的。在实际教学中学生常常提出问题： 生态系统能否通过正反馈调节来维持稳态？此时教师要提供有关资料解答疑问。如例 1材料，教师可以作如下分析：水乡人上游淘米洗菜，下游洗澡洗衣，可是即便如此，水仍然很清澈。这是负反馈调节：由于河流受到轻微污染时，能通过物理沉降、化学分解和微生物的分解，很快消除污染。而虎丘外围的河流被众多染坊流出的废水污染，鱼类的数量就会因为死亡而减少， 鱼类死亡的尸体腐烂，又会进一步加重污染，引起更多的鱼类的死亡，从而造成河流污染加剧，这是正反馈调节的结果。紧接着让学生分析、比较正反馈、负反馈之间的主要区别：正反馈导致发展，负反馈维持稳定。再如例2让学生分析该系统中种群发展的初期哪一种反馈占优势？晚期又是哪一种反馈占优势？这样能够训练学生对于可持续发展的系统中正负反馈机制相互平衡的理解。(3)教学体会通过提供正反馈调节”方面的资料，利于学生领会正反馈不能维持稳态，要使系统维持稳态，只有通过负反馈控制，负反馈对生态系统达到和保持平衡是必不可少的。因为地球和生物圈是一个有限的系统，其空间、资源都是有限的，所以应该考虑用负反馈来管理生物圈及其资源，使其成为能持久地为人类谋福利的系统。与负反馈调节相反，正反馈调节是一种促进性调节机制， 它能打破生态系统的稳定性，通常作用小于负反馈调节。正反馈使偏离加剧，偏离加剧后容易导致生态系统自我调节能力丧失， 很自然地培养学生用动态联系、辩证的眼光看问题，为 生态系统的自我调节能力不是无限的”知识点的教学埋下伏笔。因而教师通过借助感性材料引导学生分析， 逐渐全面地上升到理性的认识， 从而将重点知识牢牢把握住。重在教学难点的突破一一隐性知识的拓展(1)材料抵抗力稳定性与恢复力稳定性的关系：一般来说，对一个生态系统抵抗力稳定性与恢复力稳定性存在相反关系。 生态系统抵抗力稳定性的强弱取决于自动调节能力的大小，它们之间呈正相关，即生态系统的抵抗力稳定性与其自身的成分和营养结构的复杂程度成正比关系，而恢复力稳定性随复杂性增加而降低。 通过对抵抗力稳定性与恢复力稳定性的差异进行比较，说明生态系统中同时存在这两种稳定能力， 但是二者之间存在着相反的关系，并且与生态系统结构的复杂程度有着密切的联系。如图所示：图中两条虚线之间的部分表示生态系统功能正常的作用范围，当一个扰动偏离这个范围时，偏离的大小可以作为抵抗力稳定性的定量指标， 而恢复到原状所需要的时间可以作为恢复力大小的定量指标。 曲线与正常范围之间所夹的面积则可以作为总稳定性的定量指标（TS）,这一面积越大，说明这个生态系统的总稳定性越低。[ 2]（2）教学策略教学生态系统抵抗力稳定性和恢复力稳定性时，教师要求学生自主阅读课本，结合系列问题的提出让学生理解这两个概念。 同时要求学生结合日常生活中的例子，结合教师提供的拓展材料，发动学生讨论生态系统抵抗力稳定性和恢复力稳定性两者关系。小组合作学习后，各小组推出一名代表将小组的讨论结果向全班汇报 ，教师和其他和小组成员积极参与评价。在此基础上让学生在坐标（以生态系统复杂程度为横坐标， 以稳定性为纵坐标）中绘出曲线图，可以让学生相互评价，引导学生关注曲线的一些关键点（起点、转折点），让学生进一步理解生态系统稳定性与生物量之间的关系。(3)教学体会生态系统抵抗力稳定性和恢复力稳定性两个概念是本节教学难点，通过提供拓展材料，通过以上的教学策略利于两个概念的建构， 通过曲线图进行教学利于数学模型的建构，通过师生的交流合作，利于学生获得生态系统稳定性知识的主动建构。2减法一一教材内容的删改建议教材P110关于生物群落与无机环境之间的负反馈调节举了这样例子 ：,场火过后，……。”这个例子存在以下疑点：这场火是怎样的一场火，如果是一场