233生态系统的结构和功能教案-2024-2025学年北师大版生物八年级下册

《生态系统的结构和功能》（教案）20242025学年北师大版生物八年级下册分类教学内容一、教材分析《生态系统的结构和功能》在北师大版生物八年级下册中占据核心地位。它是在学生对生态系统有初步概念认知的基础上，深入剖析生态系统的内在结构，包括生物成分间的营养关系构建的食物链与食物网，以及非生物成分与生物成分的物质能量关联。详细阐述生态系统的功能，如物质循环（碳循环、氮循环等）展示了元素在生物与环境间的流转路径，能量流动沿着食物链单向递减传递且遵循特定效率规律，还有信息传递在生物种群内部、种群之间以及生物与环境间的多种作用形式。教材通过实例与图示将抽象的结构和功能知识具象化，为学生理解生态系统的稳定性、平衡机制以及人类活动对生态系统的深远影响提供关键知识支撑，助力学生构建完整且深入的生态学知识体系，培养学生从系统、动态视角看待生物与环境的关系。二、核心素养目标1.生命观念：深刻理解生态系统的结构与功能相统一，如食物链和食物网的复杂性与生态系统稳定性相关，物质循环与能量流动的规律体现生命系统的物质与能量观，信息传递对生物生命活动调节的重要性，形成生态观与系统观。

2.科学思维：通过分析生态系统物质循环和能量流动的数据图表、案例，如碳循环中各库的碳储量变化数据、能量在不同营养级传递效率的统计，培养学生数据处理、逻辑推理、归纳总结与批判性思维能力，构建科学的思维模式分析生态现象。

3.科学探究：组织学生开展探究生态系统中部分结构与功能关系的活动，如“探究某一小型生态系统中生产者种类变化对能量流动的影响”实验，培养学生提出问题、作出假设、设计实验、实施实验、分析结果与得出结论的能力，提升团队协作与交流沟通技能，强化实践操作与创新思维。

4.社会责任：引导学生认识人类活动对生态系统结构和功能的干扰与破坏，如过度放牧导致草原生态系统食物链结构改变、工业污染影响水生态系统物质循环，培养学生保护生态系统、倡导绿色发展的社会责任感，鼓励学生积极参与生态保护宣传与实践活动，增强对生态环境问题的关注与担当。三、教学重难点1.教学重点：生态系统的营养结构，即食物链与食物网的构建、分析与意义。物质循环的过程与主要特点，如碳、氮等元素在生物群落与无机环境间的循环路径与关键环节。能量流动的过程、特点及相关计算，包括能量在营养级间的传递效率、能量金字塔等概念。信息传递的类型、特点及其在生态系统中的作用。

2.教学难点：理解生态系统中物质循环、能量流动与信息传递的相互关系，以及它们如何协同维持生态系统的稳定与平衡。剖析生态系统在受到外界干扰时，其结构和功能的变化机制与自我调节过程，如生态系统抵抗力稳定性与恢复力稳定性的动态变化及影响因素。四、教学方法和学习策略1.教学方法：（1）讲授法：系统讲解生态系统结构和功能的核心概念、原理、过程，如食物链的组成与书写规范、物质循环的化学过程、能量流动的热力学定律基础等，确保学生基础知识扎实。（2）实验法：开展模拟或实地探究实验，如“构建小型水族箱生态系统并测定其中能量流动数据”实验，让学生在实践中直观感受生态系统结构与功能的实际运作，增强感性认识与操作技能。（3）讨论法：组织学生针对生态系统相关复杂案例或争议性话题展开讨论，如“森林生态系统中引入外来物种对其结构和功能的影响”，促进思维碰撞，培养批判性思维与合作交流能力。（4）直观演示法：利用高清图片、动画视频、实物模型等展示生态系统结构（食物链模型、生态瓶模型）、物质循环动态过程（碳循环动画）、能量流动可视化图表（能量金字塔模型）等，将抽象知识形象化，提升教学效果。

2.学习策略：（1）自主学习：布置预习任务，要求学生阅读教材、查阅资料了解生态系统结构和功能的基本概念与常见实例，如不同类型生态系统的食物链组成，培养自主探索与信息获取能力。（2）合作学习：在实验、讨论与项目学习活动中，将学生分组，共同完成任务、分析问题与撰写报告，如合作完成“校园生态系统结构与功能的调查与分析”项目，提高团队合作精神、沟通技巧与综合素养。（3）探究学习：引导学生从生活中的生态问题或现象出发，如“城市公园湖泊富营养化对生态系统功能的影响”，自主设计探究方案并实施，培养科学探究兴趣、创新思维与实践动手能力。五、教学准备1.教师准备：（1）制作精良的多媒体课件，包含丰富的生态系统结构与功能图片、视频动画，如高清的食物链和食物网动态演示视频、物质循环详细过程动画、能量流动的实例视频等；（2）实物模型，如食物链模型、生态瓶模型、能量金字塔模型等；实验材料与器具，如透明塑料箱、水草、浮游生物、小型鱼类、土壤、水、测定光照强度与温度仪器、营养盐测试试剂等用于实验探究；（3）准备相关的练习题、案例分析资料、拓展阅读文献，如生态系统功能失调的案例集、最新生态研究成果报道等。2.学生准备：（1）预习教材中相关章节内容，初步了解生态系统结构和功能的基本框架与概念；准备实验记录手册、笔、计算器等学习用具，以便实验过程中记录数据与计算分析；（2）自主查阅一些生态系统相关科普资料或新闻报道，拓宽知识面与增加感性认识。六、教学过程1.导入新课：展示一幅美丽而复杂的自然生态景观图片，如一片繁茂的森林生态系统，其中有各种植物、动物、微生物以及非生物环境要素相互交织。提问学生：“从这幅图中，你能想象出生物之间是如何相互联系的？它们与周围的环境又有着怎样的依存关系？”引导学生仔细观察并思考，分享自己对生态系统内部关系的初步感知，从而自然地引出本节课要深入探究的生态系统的结构和功能主题，激发学生的学习兴趣与探究欲望。设计意图：通过直观的视觉冲击，唤起学生对生态系统的生活经验与好奇心，引导学生从整体感知走向深入探究生态系统内部奥秘的思维导向，为后续学习奠定良好的情感与认知基础。

2.生态系统的营养结构食物链与食物网：

食物链：详细讲解食物链的概念，即生态系统中各种生物之间由于食物关系而形成的一种联系。以草原生态系统为例，展示草、兔、狐之间的食物链关系，强调生产者（草）作为食物链的起点，通过光合作用制造有机物，为后续各级消费者提供食物来源，消费者则按照食性不同分为不同营养级，如初级消费者（兔）直接以生产者为食，次级消费者（狐）以初级消费者为食等。讲解食物链的书写规范，如生产者在前，各级消费者依次在后，用箭头表示食物关系，箭头指向捕食者。组织学生根据给定的几种生物，如树、虫、鸟、蛇，构建简单的食物链，并分析其中各生物的营养级位置与能量传递方向。设计意图：让学生明确食物链的基本概念、组成要素与书写规则，理解生态系统中生物间的营养关系与能量传递起始路径，培养学生的观察能力、逻辑思维能力与动手实践能力。

食物网：展示森林生态系统中多条食物链相互交织形成的食物网图片或动画，讲解食物网的概念，即一个生态系统中许多食物链彼此相互交错连接成的复杂营养关系。分析食物网中各种生物的多重食物关系，如一种生物可能处于多条食物链中，既是捕食者又是猎物，这使得生态系统的营养结构更加复杂和稳定。以食物网中的某一生物种群数量变化为例，如大量捕杀蛇，引导学生分析这一变化对其他生物种群数量以及整个生态系统稳定性的连锁反应，如鼠类数量可能增加，进而影响草类生长，最终影响整个森林生态系统的结构与功能。组织学生绘制简单生态系统的食物网，并讨论其中生物之间相互依存与制约的关系。设计意图：使学生理解食物网的复杂性与稳定性意义，掌握分析食物网中生物数量变化影响的方法，培养学生的系统思维能力、综合分析能力与团队协作讨论能力。

3.生态系统的功能物质循环：

碳循环：展示碳循环的详细图示或动画，讲解碳在生态系统中的循环过程。碳主要以二氧化碳的形式在大气中，通过生产者的光合作用进入生物群落，合成含碳有机物，生产者、消费者通过呼吸作用又将二氧化碳释放回大气中；动植物遗体和排泄物中的含碳有机物被分解者分解产生二氧化碳返回大气；此外，化石燃料的燃烧也会大量释放二氧化碳。以森林生态系统为例，分析树木在碳循环中的重要作用，如吸收大量二氧化碳进行光合作用，同时森林土壤中的微生物分解枯枝落叶释放二氧化碳。组织学生讨论人类活动，如大规模森林砍伐和化石燃料燃烧，对碳循环的影响以及可能引发的全球气候变化问题，如温室效应加剧、海平面上升等。设计意图：让学生了解碳循环的主要过程与关键环节，认识到人类活动对碳循环的重大干扰与全球生态后果，培养学生的环境意识、科学分析能力与对全球生态问题的关注度。

氮循环：讲解氮循环的过程，氮在大气中以氮气形式存在，通过固氮微生物（如根瘤菌）的固氮作用将氮气转化为氨，氨被植物吸收合成含氮有机物，动物通过摄食获取氮，动植物遗体和排泄物中的含氮有机物被分解者分解产生氨或铵盐，部分氨在硝化细菌作用下转化为硝酸盐，硝酸盐可被植物再次吸收利用，还有部分硝酸盐在反硝化细菌作用下转化为氮气返回大气。以农田生态系统为例，分析种植豆科植物与氮循环的关系，如根瘤菌与豆科植物共生固氮，提高土壤肥力。组织学生绘制氮循环的简单示意图，并标注各环节的主要参与者与物质转化形式，强化学生对氮循环过程的理解与记忆。设计意图：使学生掌握氮循环的基本路径与生物参与者作用，理解生物与环境在氮循环中的相互关系，培养学生的知识归纳能力、绘图表达能力与对农业生态系统中氮循环重要性的认识。

4.生态系统的功能能量流动：

能量流动过程：讲解能量流动的源头是太阳能，生产者通过光合作用将太阳能转化为化学能固定在有机物中，这部分能量开始在生态系统中沿着食物链单向流动。以草原生态系统中的草、羊、狼为例，分析能量在各营养级间的传递过程，草固定的太阳能一部分用于自身呼吸作用消耗，一部分传递给羊，羊同化的能量同样一部分用于自身生命活动，一部分传递给狼，能量在传递过程中逐级递减。展示能量在生态系统中流动的示意图，如能量金字塔，直观呈现能量在不同营养级的数量关系，强调能量传递效率一般在10%20%之间。组织学生计算给定食物链中能量在各级营养级的传递效率，如在草→鼠→蛇→鹰食物链中，已知草固定的能量为10000千焦，鼠同化的能量为1000千焦，计算鼠到蛇的能量传递效率。设计意图：让学生理解能量流动的源头、过程、特点与传递效率计算方法，培养学生的能量转化与守恒观念、数据处理能力与对生态系统能量流动规律的认识。

能量流动的意义：组织学生讨论能量流动对生态系统的意义，如能量流动是生态系统维持正常运转的动力，它决定了生态系统中生物的数量、营养级关系与群落结构，能量在各营养级的分配情况影响着生物的生存与繁殖策略，如高营养级生物数量相对较少是由于能量传递递减导致可获取能量有限等。设计意图：使学生深入理解能量流动在生态系统中的核心地位与多方面影响，培养学生的综合分析能力与生态系统整体观。

5.生态系统的功能信息传递：

信息传递的类型：讲解生态系统中信息传递的三种主要类型，即物理信息、化学信息和行为信息。展示物理信息的实例，如鸟类的鸣叫声、蜘蛛网的振动频率、光周期变化等，这些物理信号可以在生物之间传递信息；化学信息如昆虫分泌的性外激素吸引异性交配、植物释放的气味驱赶害虫等，通过化学物质在生物个体或种群间传递信息；行为信息如蜜蜂的舞蹈动作表示蜜源的方向和距离、孔雀开屏求偶等，通过动物的特殊行为向同类或其他生物传递信息。组织学生列举生活中常见的生态系统信息传递实例，并判断其信息类型，加深学生对信息传递类型的理解与识别能力。设计意图：让学生了解生态系统信息传递的多样性与不同类型特点，培养学生的观察能力、实例分析能力与对信息传递现象的认知能力。

7.信息传递的作用：深入讲解信息传递在生态系统中的作用，包括在生物种群内部个体之间的交流与协调，如蚂蚁通过化学信息标记路径、群体协作觅食；在种群之间的关系调节，如捕食者与猎物之间通过信息传递实现捕食与逃避策略的进化；以及生物与环境之间的相互作用，如植物根据光周期信息调节开花时间适应季节变化。以草原生态系统为例，分析狼与羊之间信息传递对双方生存策略的影响，如狼的嚎叫可能威慑羊群，羊的警觉行为信息传递给同伴等。组织学生讨论信息传递在维持生态系统稳定与平衡方面的重要性，如信息传递的紊乱可能导致生态系统功能失调。设计意图：使学生理解信息传递在生态系统各个层面的重要意义，培养学生的系统思维能力、辩证分析能力与对生态系统整体性的认识。

8.总结归纳：回顾生态系统的结构（食物链与食物网）和功能（物质循环、能量流动、信息传递）的重点知识内容，引导学生绘制生态系统结构与功能关系的思维导图。以生态系统为核心主题，分支涵盖营养结构（食物链、食物网的构建与特点）、物质循环（碳、氮等循环过程与人类影响）、能量流动（过程、特点、传递效率与意义）、信息传递（类型、作用与实例）以及它们之间的相互关系（如物质循环和能量流动相互依存、信息传递对物质循环和能量流动的调节）等内容，帮助学生梳理知识体系，强化记忆与理解，形成完整的知识框架。设计意图：通过总结归纳与思维导图绘制，帮助学生巩固所学知识，加深对生态系统结构与功能内在联系的理解与把握，提升学生的知识整合与总结能力，为后续深入学习生态系统的稳定性、生态平衡以及人类活动对生态系统的影响等知识做好铺垫。板书设计《生态系统的结构和功能》板书主板书：

生态系统的结构和功能

营养结构

食物链：生产者→初级消费者→次级消费者→…，实例，书写规范

食物网：概念，复杂关系，稳定性意义，实例分析

功能

物质循环

碳循环：大气CO₂→生产者→消费者→分解者→大气CO₂，人类影响

氮循环：N₂→氨→含氮有机物→硝酸盐→N₂，生物作用，实例

能量流动

过程：太阳能→生产者→各级消费者，能量金字塔

特点：单向流动，逐级递减，传递效率10%20%

意义：生态系统运转动力，生物关系决定因素

信息传递

类型：物理信息、化学信息、行为信息，实例列举

作用：种群内部、种群之间、生物与环境，稳定平衡意义

生态系统：结构与功能相互依存、协同作用的复杂系统

2.副板书：生