人教版高中生物必修3示范教案第五章:第五章生态系统及其稳定性(必修三).pdf
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1、1 第 5 章生态系统及其稳定性 5.1 生态系统的结构 一、教材分析 本节是高中生物必修三第5 章生态系统及其稳定性第一节。在教材中具有承上启下的作用。一方 面,加深对种群、群落内容的理解,另一方面是生态系统的能量流动、物质循环、信息传递、生态系统的 稳定性内容的基础。而通过本节的学习对培养学生系统分析的方法,建构模型的学习方法有积极意义,是 高中生物教学的重要内容之一。 二、教学目标 1、举例说明什么是生态系统。 2、讨论某一生态系统的结构。 3、尝试建构生态系统的结构模型。 三、教学重点、难点及解决方法 1、教学重点及解决方法 教学重点 讨论某一生态系统的结构。 解决方法 结合教材中池塘
2、生态系统的图解,引导学生观察分析该生态系统中的各种无机环境要素和生物组成, 列举出这些成分,再引导学生从各成分在生态系统中的功能的角度对这些成分进行分类,给出生产者、消 费者及分解者的名称。 群落中生物之间的“营养联系”就是生态系统的“生命线”。其主要形式就是“食物联系”。以教材 中的图示为例,分析生物之间的食物关系,从而建立食物链、营养级和食物网的概念。 解决方法 在各种类型的生态系统中,都包括有非生物的物质和能量,植物、动物和微生物等组成成分。这些组 成成分之间并不是毫无联系的,而是通过物质和能量的联系形成一定的结构。 四、课时安排 1 课时。 五、教学方法 启发式、讲解法。教具准备:相关
3、图片、资料。 六、学生活动 1、问题探讨、思考与讨论。 2、阅读教材。 七、教学程序 (一)明确目标 (二)重点、难点的学习与目标完成过程 导入:从群落的演替可以看出,一定区域内无机环境的状况,决定了哪些生物能够在这一区域定居和 繁衍;生物群落的存在又改变着无机环境。在环境条件大体相同的地方,群落的外貌和结构往往也相近或 相似。这些都说明生物群落与无机环境有着密不可分的联系。 生物群落与它的无机环境相互作用而形成的统一整体,叫做生态系统。生态系统就是在一定的时间和 空间内, 在各种生物之间以及生物与无机环境之间,通过能量流动和物质循环而相互作用的一个自然系统。 生态系统有一定的范围,它的范围可
4、大可小,地球上最大的生态系统是生物圈,它包括地球上的全部 生物及其无机环境。生态系统概论的内涵有四个方面:空间和时间界限;系统的基本组成;系统的基本功 能;系统在功能上统一的结构基础和发展趋势。 生态系统类型众多,分类如下: 2 我们研究生态系统的中心就是它的结构和功能,而研究生态系统的结构,首先要研究清楚生态系统的 组成成分,然后还要研究各组成成分之间的联系。 学生阅读教材P89 91 相关内容,投影池塘生态系统图解,食物链和食物网图解,设置下列问题: 1、这个生态系统中有哪些生物?尽可能多地列出它们的名称。 2、分析这些生物之间的食物联系,你能画出多少条食物链?与其他同学画出的食物链进行比
5、较,分 析各自画出的食物链是否需要修改,共同完成该生态系统的食物链和食物网。 3、这个生态系统中,在食物链之外还有哪些成分?它们对这个生态系统来说是不可缺少的吗?为什 么? 4、每一个生物体的生存都离不开物质和能量。这些生物都是怎样获得物质和能量的?不同种类的生 物获取物质和能量的途径一样吗? 5、按照不同种类生物的营养方式和它们在生态系统中的作用,将生物进行归类。 6、联想其他生态系统的组成,对其中的生物是否也能做相同的归类? 教师归纳总结 1、生态系统的组成成分 非生物的物质和能量:阳光、热能、水、空气、无机盐等 生态系统生产者:自养生物,主要是绿色植物 消费者:动物,包括植食性动物、肉食
6、性运动、杂食性动物和寄生动物等。 分解者:能将动植物遗体残骸中的有机物分解成无机物,主要是细菌和真菌。 2、生态系统中各成分之间的关系 在各种类型的生态系统中,都包含有非生物的物质和能量、植物、动物和微生物等组成成分。这些组 成成分之间并不是毫无联系的,而是通过物质和能量的联系形成一定的结构,使生态系统成为一个统一整 体。 3、在生态系统中,各种生物之间由于食物关系而形成的一种联系,叫做食物链;在一个生态系统中,许 3 多食物链彼此相互交错连结的复杂的营养关系,叫做食物网。 食物链生物绿色植物植食动物小型肉食动物大型肉食动物 在生态系统中的成分生产者初级消费者次级消费者三级消费者 营养级别第一
7、营养级第二营养级第三营养级第四营养级 群落是生态系统中有生命的部分,群落中生物间的“营养联系”就是生态系统中的“生命线”,其主 要形式就是“食物联系”。食物链中只有生产者消费者两种成分;食物链中的捕食关系是长期自然选择形 成的,不会倒转;某一营养级的生物代表处于该营养级的所有生物,不代表生物个体,也不一定是某个种 群;各种动物所处的营养级并不是一成不变的;一条食物链的营养级一般不超过五个;食物网中的同一生 物从不同食物链分析时可以占有不同的营养级;食物网中,两种生物之间的种间关系既可能是捕食,又可 能是竞争关系。 食物链和食物网是生态系统的营养结构,生态系统的物质循环和能量流动就是沿着这种渠道
8、进行的。 错综复杂的食物网是生态系统保持相对稳定的重要条件。如果一条食物链上某种生物减少或消失,它 在食物链上的位置可能会由其它生物来取代。一般认为,食物网越复杂,生态系统抵抗外界干扰的能力就 越强。 (三)总结 生态系统的组成成分和营养结构。 (四)作业布置 教材 P92 练习。 (五)板书设计 第 5 章生态系统及其稳定性 第 1 节 生态系统的结构 一、生态系统的范围 1、生态系统的概念 2、生态系统的范围 3、生态系统的类型 二、生态系统具有一定的结构 1、生态系统的组成成分 非生物的物质和能量:阳光、热能、水、空气、无机盐等 生态系统生产者:自养生物,主要是绿色植物 消费者:动物,包
9、括植食性动物、肉食性运动、杂食性动物和寄生动物等。 分解者:能将动植物遗体残骸中的有机物分解成无机物,主要是细菌和真菌。 2、生产者、消费者、分解者之间的关系 4 3、食物链和食物网 概念 食物链生物绿色植物植食动物小型肉食动物大型肉食动物 在生态系统中的成分生产者初级消费者次级消费者三级消费者 营养级别第一营养级第二营养级第三营养级第四营养级 特点:食物链和食物网是生态系统的营养结构,生态系统的物质循环和能量流动就是沿着这种渠道进行 的。 注意点 5.2 生态系统的能量流动 一、教材分析 本节内容是人教版必修三“稳态与环境”中第五章第二节的内容。本小节内容包括:“生态系统中能 量流动的过程,
10、能量流动的特点和研究能量流动的意义”三部分。由于生态系统能量的输入、利用、散失 等和必修一“细胞的能量供应和利用”、 “光合作用”、 “呼吸作用”相联系,同时能量作为生态系统内部物 质循环的动力,以及能量流动效率还能直接反映生态系统的稳定性,能量流动相关概念的学习为后续章节 作铺垫,因此本节内容的学习有承上启下的作用。 二、教学目标 1、分析生态系统能量流动的过程和特点。 2、概述研究能量流动的实践意义。 3、尝试调查农田生态系统中的能量流动情况。 三、教学重点及解决方法 教学重点 生态系统能量流动的过程和特点。 解决方法 借助于某一具体的食物链,让学生分析能量流动的过程。 教师引导学生用数据
11、来分析能量流动的特点,在学生归纳总结的基础上,教师阐述生态系统能量流 动具有的两个特点。 2、教学难点及解决方法 教学难点 同上。 解决方法 同上。 四、课时安排 2 课时。 五、教学方法 讨论法、讲解法。教具准备:图片、课件。 六、学生活动 1、学生讨论、阅读、交流相关内容。 2 、开展调查活动。 七、教学程序 (一)明确目标 (二)重点、难点的学习与目标完成过程 5 第 1 课时 提出问题: 1、在已学过的生物学知识中与能量相关的概念有哪些? 2、请用概念图的形式,建立这些概念之间的联系。 分析、组织讨论: 1、就一个生物个体(如人)而言,能量是如何输入、储存和散失? 2、如果考虑一个种群
12、,我们如何研究能量的输入、储存和散失? 小结: 生态系统存在着:生产者初级消费者次级消费者的营养结构。提出问题:能量是怎样输入生态 系统的?能量流动的渠道是什么?能量流动的过程是怎样的? 小结:在生态系统中,能量的形式不断转换,如太阳辐射能通过绿色植物的光合作用转变为储存于有 机物化学链中的化学能;动物通过消耗自身体内储存的化学能变成爬、跳、飞、游的机械能。在这些过程 中,能量既不能凭空产生,也不会消灭,只能按严格的当量比例由一种形式转变为另一种形式。因此,对 于生态系统中的能量转换和传递过程,都可以根据热力学第一定律进行定量计算,并列出能量平衡表。 提示:能量在生态系统中的流动,很大部分被各
13、个营养级的生物利用,通过呼吸作用以热的形式散失。 散失到空间的热能不能再回到生态系统参与流动。因为至今尚未发现以热能作为能源合成有机物的生物。 引入:赛达伯格湖的能量流动。 简介林德曼研究的背景,说明定量研究的重要性,并指导学生阅读教材中赛达伯格湖的能量流动图解。 提出问题: 1、请用表格的形式,将图中的数据进行整理。例如,可以将每一营养级上的能量“流入”和“流出” 整理成一份清单。 2、分析每一营养级上能量的“流入”和“流出”是否平衡。 3、分析流到下一营养级的能量占流入该营养级能量的百分比。 4、流入某一营养级的能量,为什么不能百分之百地流到下一营养级? 5、通过以上分析,你能总结出什么规
14、律? 小结:林德曼的研究发现生态系统的能量流动具有两个明显的特点。 引出:能量金字塔。 讨论: “问题探讨”中的素材,引出“研究能量流动的实践意义”。 提出问题:在我国农村,很早以前就已有生态农业的思想,“桑基鱼塘”就是其中的一个例子。这种 方法是:利用桑叶喂蚕,蚕沙(蚕粪)养鱼,鱼塘泥肥桑,在桑、蚕、鱼之间形成了一个良性循环,随着 社会的发展, “桑基鱼塘”也不断改进和完善。 请设计一个改进“桑基鱼塘”的方案,使能量更充分地有效地得到利用。 (三)总结 通过学习生态系统的能量流动,我们知道生态系统必须不断地从外界获取能量。能量是一切生命活动 的动力,是生态系统存在的基础。能量流动维持各个营养
15、级的生命和繁衍,使得一个生态系统得以存在和 发展。 (四)作业布置 教材 P98 练习。 (五)板书设计 第 2 节 生态系统的能量流动 一、生态系统的能量流动的含义及能量流动分析的基本思路 1、生态系统的能量流动的含义 2、分析能量流动的基本思路 二、能量流动的过程 1、起点:从生产者固定太阳能开始 2、数量:流经生态系统的总能量,是生产者所固定的全部太阳能 3、渠道:食物链和食物网 4、过程: 6 三、能量流动的特点 1、单向流动(为什么?) 2、逐级递减(为什么?) 能量呈现金字塔型(生物数量呢?) 四、研究能量流动的实践意义 第 2 课时 复习提问: 1、简述能量流动的过程。2、能量流
16、动有何特点?调查当地农田生态系统中的能量流动情 况 一、目的要求 1、调查当地的农田生态系统,明确它的组成成分。 2、分析农田生态系统中能量流动的情况,并作出评价。 3、对所调查的农田生态系统提出能量流动方面的改进建议。 二、活动建议 农村的同学要进行实地调查,城市的同学可以通过询问亲友、电话访谈、搜集资料、走访农业部门等 方式进行调查。 调查过程中要注意对以下问题进行分析 1、当地农田生态系统中生产者的主体是什么?还有哪些种类的生物是生产者?农民是用什么方法抑 制其他生产者的数量的? 2、初级消费者有哪些?其中哪些是对农业生产有益的?哪些是有害的?对这些初级消费者,农民分 别采用了哪些措施?
17、 3、次级消费者有哪些?它们与农作物是什么关系? 4、养殖动物的饲料来源是怎样的? 5、农民对作物秸杆是如何处理的? 6、人们通过什么方式来提高光能利用效率? 7、怎样才能使该生态系统中的能量得到更充分的利用? 三、撰写调查报告 整理调查结果,尽可能详尽地画出该农业生态系统的食物链和食物网,写一篇有关农业生态系统能量 流动情况的调查分析报告。 四、交流 就调查报告的主要内容与农民进行交流。农民对你们的建议持什么态度?如果实施你们的建议,他们 有什么现实困难? 根据和农民沟通交流的情况,对调查报告作进一步修改。 (三)总结 (四)作业布置 1、撰写调查报告。 2、教材 P97 技能训练。 (五)
18、板书设计 调查当地农田生态系统中的能量流动情况 目的要求 活动 7 撰写调查报告 交流 5.3 生态系统的物质循环 一、教材分析 本节内容是人教版必修三“稳态与环境”中第五章第三节的内容。本小节内容包括四部分:一是生态 系统物质循环的概念;二是碳循环; 三是能量流动和物质循环的关系;四是探究“土壤微生物的分解作用”。 本小节内容是“生态系统的结构” “生态系统的能量流动”以及第三章中新陈代谢特别是绿色植物“光 合作用”和“细胞呼吸”等知识的延伸,也为后面学习生态农业的构建奠定基础。 二、教学目标 1、以碳循环为例,分析生态系统中的物质循环。 2、尝试探究土壤微生物的分解作用。 3、说明能量流动
19、和物质循环的关系。 三、教学重点、难点及解决方法 1、教学重点及解决方法 教学重点 分析生态系统中的物质循环。 解决方法 物质循环时时刻刻发生在我们身边, 让学生联系自身感受物质循环的存在。 以碳循环为例,分析物质循环过程。 2、教学难点及解决方法 教学难点 说明能量流动和物质循环的关系。 解决方法 通过讨论,列表比较来学习能量流动和物质循环的关系。 四、课时安排 2 课时。 五、教学方法 探究法、讲解法。教具准备:图、探究材料。 六、学生活动 1、讨论、分析、比较相关问题。 2、完成探究活动。 七、教学程序 明确目标 重点、难点的学习与目标完成过程 第 1 课时 问题探究 引导学生讨论教材P
20、100 的讨论题。同时教师向学生讲清:煤炭、石油等是人类从事现代 工业活动的物质资源,而非生态系统中生命活动所需的物质资源;煤炭、石油等资源是有限的,这些资源 的形成需要相当长的时间,而消耗它们所需的时间却要短得多。 事实上, 物质循环时时刻刻发生在我们身边。呈现教材P101 碳循环模式图, 学生阅读材料P100 101 内容,回答下列问题: 1、什么叫生态系统的物质循环? 2、物质循环中的物质指的是什么? 3、这里的生态系统指的是什么生态系统? 4、物质循环的范围是什么? 5、物质在何种之间进行循环? 6、碳在无机环境与生物群落之间物质循环的主要形式是什么? 7、碳在生物群落内部主要以何种形
21、式传递? 8、连通物质在生物群落和无机环境之间循环的生态类群是什么? 9、产生 CO2的途径有哪些? 10、什么叫温室效应? 11、产生温室效应的原因有哪些? 8 12、温室效应会导致什么后果? 13、如何减轻温室效应? 14、物质循环有何特点? 教师总结。 能量流动和物质物质循环是生态系统的两大功能,二者有何关系呢? 1、区别 能量流动物质循环 形式主要以有机物形式流动在生物群落和无机环境之间以无机物形式循环,在群落 内部主要以有机物形式传递 特点单向流动、逐级递减往复循环、反复利用 范围各种生态系统都可进行生物圈(全球性) 2、联系:两者同时进行,相互依存,不可分割。 能量流动不能离开物质
22、循环而单独进行,能量的固定、 储存、转移和释放, 离不开物质合成和分解。 物质是能量的载体,使能量能沿着食物链(网)流动,能量作为动力,使物质能不断地在生物群落 和无机环境之间循环往返。 生态系统中的各种组成部分非生物的物质和能量、生产者、消费者和分解者,正是通过能量流 动和物质循环,才紧密联系在一起,形成一个统一的整体的,可以用图解表示如下: (三)总结 生态系统中物质循环的过程,物质循环与能量流动的关系。 (四)作业布置 教材 P104练习。 (五)板书设计 第 3 节 生态系统的物质循环 一、碳循环 1、物质循环的概念 2、碳循环 碳在无机环境与生物群落之间的物质循环主要是以CO2的形式
23、进行的。 循环过程 3、物质循环的特点:具有全球性、反复出现、循环流动 4、温室效应 形成原因 影响 措施 二、能量流动和物质循环的关系 9 1、区别 能量流动物质循环 形式主要以有机物形式流动在生物群落和无机环境之间以无机物形式循环,在群落 内部主要以有机物形式传递 特点单向流动、逐级递减往复循环、反复利用 范围各种生态系统都可进行生物圈(全球性) 2、联系:两者同时进行,相互依存,不可分割。 第 2 课时 复习提问: 1、生态系统中碳循环的过程如何?2、物质循环与能量流动的关系是什么? 今天我们来探究一下土壤微生物的分解作用。 1、引入探究内容“土壤微生物的分解作用” 由于学生缺乏微生物方
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