《化学生态学》课程教学大纲

ADDINCNKISM.UserStyle《化学生态学》课程教学大纲（理论课程）一、课程基本信息课程号1223D01002开课单位生命科学学院课程名称（中文）化学生态学（英文）ChemicalEcology课程性质选修考核类型考查课程学分2课程学时34课程类别学科基础课程（学科拓展课）先修课程动物生物学、植物生物学、有机化学、生态学、生物化学适用专业（类）生物科学二、课程描述及目标（一）课程简介《化学生态学》课程是本专业的一门多学科相互融合的交叉学科，主要针对生物种间、种内以次生代谢物质为媒介的化学关系，探讨生物间的化学联系及其作用机制，能为减轻农药污染、有害生物治理、生物多样性保护、生物资源合理利用和其他生态环境问题提供新视野和途径。课程内容涉及微生物、动物、植物，甚至人类本身的化学信号联系。同时，由化学生态学理论指导的应用技术也得到相应发展，尤其是昆虫信息素应用技术早已成熟并商业化，目前对农林昆虫的预测预报，以及通过诱捕调节昆虫种群数量等技术已给农林业生产带来巨大的生态和经济效益。课程在讲授化学生态学基础理论和技术的基础上，将通过具体的研究实例和对自然现象的剖析，从分子到生态系统的尺度，分别介绍化学生态学在不同生态系统中的功能意义及其应用潜力。课程的重点内容包括昆虫与植物的相互关系、植物他感物质。这两部分内容紧密结合生产实际，是将生物科学理论应用到生产实践中的典型，将对提升生物科学专业类学生的实践能力，培养其应用多学科交叉的知识和手段解决生产、生态中遇到的问题的能力非常重要。该课程还是是本专业的一门学科拓展类课程，其总体特点是在生物类其它课程的基础上，将生物类各课程有机联系起来，提升学生对自然界的整体认识，以生态学的角度看待问题和解决问题。本课程旨在通过理论教学与实践操作训练，使学生掌握化学生态学的基础知识、基本原理和方法，具备应用化学生态学方法解释自然界现象的基本能力，为将来进一步开展生命科学和生态学研究奠定必要的理论基础。（二）教学目标本课程拟达到的教学目标：通过本课程的学习，学生将掌握化学生态学的基本原理，学会通过化学生态学的视角看待生物间的相互作用，了解化学生态学的基本技术手段和方法。在解决生物间相互关系的问题上，具备通过进一步查找相关文献或学习相应的具体方法，达到解决问题的能力。由于化学生态学是一门将环境、群落、种、种群、个体，乃至个体内信息交流加以阐释的学科，是集生态学、化学、植物学、动物学、微生物学、生物化学、分子生物学甚至神经生物学的一门交叉学科，因此学生们在学完本课程之后，会将本专业前期所学的各门课程有机的联系起来，使之形成对生命科学的一个整体认识和升华，从而无论在将来的生产实践中或是科学研究中，都能整体、系统、全面地看待自然界生物间的相互作用，并利用相应的技术手段解决生产实践中发现的问题。在个体认知上，也会由信息素影响的动物行为得到启示，从而更好地认识人类自身。本课程的主要课程目标如下：课程目标1：全面了解化学生态学的基本理论与技术手段。课程目标2：学会昆虫性信息素提取以及行为测定的基本方法。课程目标3：了解植物他感物质的产生及功能，学会植物他感物质的分离鉴定方法。课程目标4：了解昆虫嗅觉器官感受信息化学物质的基本机理。三、课程目标对毕业要求的支撑关系毕业要求指标点课程目标权重1-1：使学生全面了解化学生态学的基本理论与技术手段课程目标120%2-3：学会昆虫、植物信息化学物质的相关理论与研究方法课程目标230%3-1：了解昆虫嗅觉器官感受信息化学物质的机理。课程目标315%3-4：了解植物他感物质的产生及功能，学会植物他感物质的分离鉴定方法。课程目标420%其它……15%四、教学方式与方法本课程采用课堂教学、演示的方法，使学生在学习化学生态学理论知识的同时，掌握相关的技术方法，并了解化学生态学理论与技术在生产实践中的广泛应用及产生的经济价值和生态价值。五、教学重点与难点（一）教学重点第一章1、化学生态学的概念；2、化学生态学的研究内容与趋势。第二章1、化学通讯的特点；2、信息化学物质的分类；3、信息化学物质的扩散规律。第三章1、昆虫信息素的概念；2、昆虫信息素的化学结构；3、昆虫信息素的体内调控；4、昆虫对性信息素的行为反应及影响因素。第四章1、神经系统的结构；2、化学感器的类型；3、化学感受的机理；4、气味结合蛋白与受体。第五章1、昆虫对农林植物的危害；2、昆虫与植物协同进化的关系；3、植物次生物质的主要类别。第六章1、植物次生物质对昆虫的作用机理；2、影响次生物质代谢的环境因子。3、昆虫对植物选择行为时的一些名词和概念；4、选择行为影响的因素。第七章1、昆虫与花共生共存关系的重要性；2、昆虫与花的协同进化。第八章1、三级营养体系在营养层级网和化学信息网中的重要性；2、在三级营养中对次生物质的名词依其功能等进行分类。第九章化感作用的理论。第十章化感作用的机理。第十一章1、诱导的特异性；2、抗性机理。第十二章1、啮齿类动物信息素；2、动物信息素的种间作用。第十三章1、水生生物化学通讯特点；2、水生生物信号化学物质的分类；3、水生生物对化学刺激的识别。第十四章1、化学生态研究的基本程序；2、化学生态学技术；3、信息化学物质提取与分离。第十五章1、质谱；2.核磁共振波谱。第十六章1、生物测定；2、嗅觉定向测定；3、取食测定。（二）教学难点第一章用化学信号的联系思考自然界的联系。由于该课程主要是交叉学科，是在其它学科的基础上发展起来的，需生态学和有机化学的背景，因此要求学生之前学过上述这两门课程。第二章信息物质的扩散规律是教学难点，将结合水体动力学和空气动力学的部分内容进行浅显易懂的讲解。第三章性信息素行为的影响要素是相对重要的也是教学难点之一，可通过举例进行计解，帮助学生较快的理解相关内容。第四章化学感受的机理是教学难点，将通过图文并茂的方式进行讲解。第五章植物次生物质的类别因涉及有机化学和植物化学的内容，所以是教学难点。将详细的讲解相关的内容，促使学生对相关的知识有较为深入的了解和掌握。第六章影响植物次生代谢的环境因素以及昆虫对植物选择的顺序性。将针对重点结合图片向学生详细讲述，力求使学生掌握相关的知识。第七章昆虫与花的协同进化。第八章本章的难点主要是理解不同层级间，针对不同的营养层，同种信息素所行使的功能有所不同。将结合具体事例和现象向学生解释相关的概念。第九章化感作用的理解。第十章化感作用的机理。第十一章诱导的特异性，抗性机理第十二章相对于小型动物与无脊椎动物，大型动物特别是人的信息素比较难以理解。将采用最新的实验证据向学生介绍相关的知识。第十三章化学信号在水体中的传播规律。第十四章信息化学物质提取与分离。第十五章质谱、核磁共振波谱第十六章由于学生没有接触过部分仪器，因此对部分生物测定技术会感觉抽象。将采取相关实验图片的演示和操作，让学生了解相关的测定技术。六、教学内容、基本要求与学时分配序号教学内容基本要求学时教学方式对应课程目标1第1章绪论及第一章化学生态学概述了解课程概况、教学安排；了解化学生态学发展概况；掌握化学生态学的概念、研究范围、涉及领域等。2讲授课程目标12第2章信息化学物质掌握生物间化学通讯的特点；掌握信息化学物质的分类和概念；理解信息化学物质的来源；掌握信息化学物质的扩散规律。2讲授课程目标13第3章昆虫信息素了解昆虫信息素的概念；了解昆虫信息素的基本化学结构；了解昆虫信息素的体内调控；了解昆虫对性信息素的行为反应及影响因素；了解昆虫性息素的应用2讲授课程目标24第4章化学感受机理了解神经系统的基本构成；了解化学感受器的类型；了解化学感受的机理；了解神经编码的基本知识；了解气味结合蛋白与嗅觉、味觉的受体2讲授+演示课程目标35第5章植物与昆虫的关系之一使学生了解昆虫与植物关系的重要性；了解昆虫对植物的危害程度；植食性昆虫的概况；了解寄主植物的分化；理解昆虫与植物的关系是协同进化的关系；了解植物次生物质的意义；了解植物次生物质的主要类别2讲授课程目标26第6章植物与昆虫的关系之二植物次生物质对昆虫的作用机理及生物活性；了解影响植物次生代谢的环境因素；了解植物的自毒问题；了解植物次生物质在植物-昆虫生态学中的应用；掌握昆虫对植物选择行为的顺序性；了解昆虫对植物的接受或拒绝；了解昆虫对植物的利用。2讲授课程目标27第7章昆虫与花使学生了解昆虫与花共生关系的重要性；了解昆虫对花的识别；了解植物的“奖励”和“抵抗”策略；了解昆虫与花的协同进化问题。2讲授课程目标(其它)8第8章次生物质与三级营养了解何为三级营养，研究三级营养的意义；掌握三级营养中次生物质的分类与作用；了解次生物质在植物-微生物-昆虫关系中的作用。2讲授课程目标2、49第9章植物化感作用（1）了解植物化感作用的定义；了解植物化感作用的生物学意义；2讲授课程目标410第10章植物化感作用（2）掌握化感作用的机理；掌握化感作用的基本研究方法。2讲授课程目标411第11章植物诱导抗性了解诱导抗性的概念和意义；了解诱导抗性的特异性。2讲授+演示课程目标212第12章高等动物和人的化学生态学了解哺乳动物的化学生态学；初步了解人的化学感受和化学通讯。2讲授课程目标(其它)13第13章水生环境中的化学通讯了解水生环境中化学通讯的特点；了解水生生物对化学刺激的识别；了解化学信号与流水动力作用的相互影响。2讲授课程目标(其它)14第14章信息化学物质的提取与分离掌握化学生态学研究的基本程序；了解化学生态学研究常用的技术；初步了解信息化学物质的提取与分离方法。2讲授课程目标115第15章化学分析方法了解化合物鉴定所采用的技术种类；了解紫外和可见吸收光谱的原理与功能；初步了解红外光谱的原理与功能；初步了解质谱的原理与功能；初步了解核磁共振波谱的原理与功能。2讲授课程目标116第16章生物测定技术了解生物测定的目的和意义；初步了解不同的生物测定方法；2讲授+演示课程目标217布置和讲解课程论文合计七、实验内容、基本要求与学时分配序号实验项目名称实验内容与要求学时类型对应课程目标1演示性课程目标12验证性课程目标23设计性课程目标34探究性课程目标1其他……合计注：实验要求包括必修、选修；实验类型包括“演示性”、“验证性”、“设计性”、“探究性”、“其它”等。八、学业评价和课程考核（一）考核类型：考试考查（二）考核方式：开卷考试闭卷考试课程论文课程报告其它：（三）成绩评定：考核依据建议分值（百分比）考核/评价细则对应课程目标过程考核出勤15随机查5次课堂出勤情况，缺1次减3分。全部课程作业20完成进度、基本概念、正确性课程目标1、2、3表现5课堂纪律，有影响其他学生听讲的行为全部课程期末考核60%通过阅读近5年内的化学生态学文献，撰写一篇不少于1500字的论文述评（考查要点：切题性、系统性，总计有不低于300字的自己观点和讨论）全部课程九、课程目标达成评价课程目标的实际达成效果计算方式如下，达成值越高，教学效果越好。课程目标达成度毕业要求指标点达成度十、教材与教学参考书（一）教材化学生态学（第二版）。闫凤鸣主编。北京：科学出版社，2011.（二）教学参考书1.昆虫信息素及其应用。杜家纬编。北京：中国林业出版社，1988.2.生态生物化学。李绍文编。北京大学出版社，2001.3.化学生态学有沿。孔垂华，娄永根主编。高等教育出版社，2010.（三）参考资料刊物：《昆虫学报》、《生态学报》、《应用生态学报》、《JournalofChemicalEcology》、《Chemoecology》、《JournalofInsectBehavior》等。主题词：化学生态；信息化学物质；信息素；性信息素；利它素；聚集激素；三级营养；驱避剂；标记行为；Chemicalecology;Semiochemicals;Pheromone;