“生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性”一節(jié)內(nèi)容教學(xué)處理

生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性”一節(jié)內(nèi)容教學(xué)處理通過對教材內(nèi)容的拓展一一生物圈n號”試驗(yàn)；正反饋調(diào)節(jié)；抵抗力穩(wěn)定性和恢復(fù)力穩(wěn)定性關(guān)系，以及對教學(xué)內(nèi)容中關(guān)于生態(tài)系統(tǒng)中生物群落與無機(jī)環(huán)境之間負(fù)反饋調(diào)節(jié)案例的刪改，利于學(xué)生領(lǐng)悟生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，利于學(xué)生掌握教學(xué)重點(diǎn)、突破教學(xué)難點(diǎn)。關(guān)鍵詞：教材教學(xué)生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性”一節(jié)是人教版高中《生物》必修三第 5章第5節(jié)的內(nèi)容，教材內(nèi)容安排的順序是：生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力； 抵抗力穩(wěn)定性和恢復(fù)力穩(wěn)定性； 提高生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。教學(xué)重點(diǎn)是闡明生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力， 教學(xué)難點(diǎn)是抵抗力穩(wěn)定性和恢復(fù)力穩(wěn)定性的概念。為了便于教學(xué)突出重點(diǎn)、突破難點(diǎn)， 便于學(xué)生理解生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性， 在教學(xué)中對教材內(nèi)容進(jìn)行適當(dāng)?shù)募臃ㄅc減法處理。 三年的教學(xué)實(shí)踐均收到了較為良好的效果： 學(xué)生學(xué)的主動，學(xué)的輕松，教師的主導(dǎo)作用得到高度體現(xiàn)； 同時利于教師指導(dǎo)學(xué)生去合作探究或自主探究，學(xué)生聽課的興致明顯增高，師生間的交流明顯通暢。加法一一教材內(nèi)容的延伸和拓展重在領(lǐng)悟生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性一一生物圈n號”試驗(yàn)(1)材料生物圈n號(Biosphere2)是美國建于亞利桑那州圖森市以北沙漠中的一座微型人工生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)， 因把地球本身稱作生物圈I號而得此名。 生物圈n號計(jì)劃設(shè)計(jì)在密閉狀態(tài)下進(jìn)行生態(tài)與環(huán)境研究， 幫助人類了解地球是如何運(yùn)作， 并研究在仿真地球生態(tài)環(huán)境的條件下，人類是否適合生存的問題。為了盡量貼近自然環(huán)境，該圈中的土壤、草皮、海水、淡水均取自外界的不同地理區(qū)間，通過一定的人工處理再利用。例如， 實(shí)驗(yàn)用的海水是將運(yùn)進(jìn)來的海水和淡水按照適當(dāng)比例配制而成的。 與地球生物圈類同，生物圈n號在物質(zhì)上閉環(huán)，通過工程手段禁止它與外界大氣和地下土壤進(jìn)行物質(zhì)變換。 在能量上開環(huán)，允許太陽光通過玻璃結(jié)構(gòu)供植物進(jìn)行光合作用， 同時引入電能供技術(shù)系統(tǒng)操作運(yùn)轉(zhuǎn)。 生物圈n號有5個野生生物群落（熱帶雨林、熱帶草原、海洋、沼澤、沙漠）和兩個人工生物群落（集約農(nóng)業(yè)區(qū)和居住區(qū)）。生物圈n號實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖茄芯咳祟惣岸喾N生物（植物和動物），在密封且與外界隔絕的人造系統(tǒng)中，是否可以經(jīng)由系統(tǒng)內(nèi)的空氣、水、營養(yǎng)物的循環(huán)與重復(fù)使用下而能夠健康、快樂的生存下來。在1991至1993年的實(shí)驗(yàn)中，研究人員發(fā)現(xiàn)：生物圈H號的氧氣與二氧化碳的大氣組成比例，無法自行達(dá)到平衡；生物圈n號內(nèi)的水泥建筑物影響到正常的碳循環(huán)；多數(shù)動植物無法正常生長或生殖，其滅絕的速度比預(yù)期的還要快。經(jīng)廣泛討論，確認(rèn) 生物圈n號”實(shí)驗(yàn)失敗，未達(dá)到原先設(shè)計(jì)者的預(yù)定目標(biāo)，這證明了在已知的科學(xué)技術(shù)條件下，人類離開了地球?qū)㈦y以永續(xù)生存。 同時證明：目前地球仍是人類唯一能依賴與信賴的維生系統(tǒng)。（2）教學(xué)策略上課時，首先復(fù)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能，提出當(dāng)一個生態(tài)系統(tǒng)的能量流動和物質(zhì)循環(huán)較長時間地保持平衡狀態(tài)時， 它的生物種類成分和數(shù)量也保持著相對穩(wěn)定狀態(tài)，如果生態(tài)系統(tǒng)中生物種類成分和數(shù)量不能夠長期保持相對穩(wěn)定狀態(tài)， 那么生態(tài)系統(tǒng)是否能夠保持相對穩(wěn)定狀態(tài)？然后提供 生物圈n號”實(shí)驗(yàn)資料（有條件的學(xué)校提供視頻），同時提供系列問題串：讓學(xué)生結(jié)合問題串”進(jìn)行有目的閱讀或觀看。 問題串”中的問題不能太多，否則引入正文的時間太長，容易沖淡主題。可以設(shè)計(jì)以下幾個問題： 生物圈n號”與生物圈I號”相比最主要的區(qū)別在哪里？ 生物圈n號”實(shí)驗(yàn)失敗的主要原因是什么？ 生物圈n號”實(shí)驗(yàn)失敗說明了什么問題？生物圈I號出現(xiàn)這些問題了嗎？以資料閱讀、問題討論為基本方法，努力營造師生互動的課堂氛圍；課堂組織形式以學(xué)生自主學(xué)習(xí)和合作學(xué)習(xí)為主線，提問、講解、活動、課件輔助（視頻）等多種形式相結(jié)合。通過正反兩個實(shí)例，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)同自然界中生態(tài)系統(tǒng)具有相對穩(wěn)定性，穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)對于生物的生存至關(guān)重要。在此基礎(chǔ)上，教師闡釋什么是生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并進(jìn)一步設(shè)問：為什么生態(tài)系統(tǒng)具有穩(wěn)定性？”從而引出生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力(3)教學(xué)體會增加的生物圈n號”試驗(yàn)資料與生物圈I號”是正反兩個實(shí)例，以視覺和聽覺沖擊學(xué)生的心靈，感悟到生物圈是我們唯一的家園。 教師通過引導(dǎo)學(xué)生從群落的種間關(guān)系、生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能等相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行分析比較， 讓學(xué)生認(rèn)識發(fā)生在生物體內(nèi)部和生物與環(huán)境之間的相互作用，領(lǐng)悟生命系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)，認(rèn)識生命系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的整體性；領(lǐng)悟系統(tǒng)分析法在科學(xué)研究中的應(yīng)用，初步學(xué)會從系統(tǒng)的整體出發(fā)，分析整體與局部、部分與部分、整體與外部環(huán)境之間的相互關(guān)系；形成生態(tài)學(xué)觀點(diǎn)和可持續(xù)發(fā)展的觀念?？偨Y(jié)出自然界中生態(tài)系統(tǒng)具有相對穩(wěn)定性， 穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)對于生物的生存至關(guān)重要。 能分析自然生態(tài)系統(tǒng)之所以表現(xiàn)出良好穩(wěn)定性的原因，同時學(xué)習(xí)用辯證的的觀點(diǎn)看待自然生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。進(jìn)一步意識到保護(hù)生物圈I號對人類的生存和發(fā)展的重要性； 能理解科學(xué)家建造生物圈n號這項(xiàng)工作的意義，并積極鍛煉自己的實(shí)驗(yàn)和思維能力； 在懂得生態(tài)系統(tǒng)能夠保持穩(wěn)定性基礎(chǔ)上，自然生成生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的概念，為 生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力”的教學(xué)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。重在理解生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力 一一正反饋調(diào)節(jié)的拓展(1)材料例1：蘇州一一江南水鄉(xiāng)，小橋流水人家。話說乾隆下江南時，就到了蘇州。水鄉(xiāng)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。這番景象讓乾隆大為驚奇?？墒?，他也發(fā)現(xiàn)蘇州虎丘外圍的河流被眾多染坊流出的廢水污染得骯臟不堪、 臭氣熏天，他親自過問，追查此事。蘇州官衙立即頒發(fā)了布告， 嚴(yán)禁商賈平民在虎丘一帶開設(shè)染坊，迫于官府的法令，虎丘一帶原有的數(shù)十家染坊不得不搬遷至遠(yuǎn)離虎丘的蘇州遠(yuǎn)郊， 此后虎丘重現(xiàn)綠水青山。例2：在生物生長過程中個體越來越大，在種群持續(xù)增長過程中，種群數(shù)量不斷上升。例3:氣候變暖加速陸地生態(tài)系統(tǒng)向大氣 CO2的凈排放，氣候變暖與土壤呼吸間的關(guān)系。[1](2)教學(xué)策略生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力是本節(jié)教學(xué)重點(diǎn)，教材上舉的例子均是負(fù)反饋方面的。在實(shí)際教學(xué)中學(xué)生常常提出問題： 生態(tài)系統(tǒng)能否通過正反饋調(diào)節(jié)來維持穩(wěn)態(tài)？此時教師要提供有關(guān)資料解答疑問。如例 1材料，教師可以作如下分析：水鄉(xiāng)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。這是負(fù)反饋調(diào)節(jié)：由于河流受到輕微污染時，能通過物理沉降、化學(xué)分解和微生物的分解，很快消除污染。而虎丘外圍的河流被眾多染坊流出的廢水污染，魚類的數(shù)量就會因?yàn)樗劳龆鴾p少， 魚類死亡的尸體腐爛，又會進(jìn)一步加重污染，引起更多的魚類的死亡，從而造成河流污染加劇，這是正反饋調(diào)節(jié)的結(jié)果。緊接著讓學(xué)生分析、比較正反饋、負(fù)反饋之間的主要區(qū)別：正反饋導(dǎo)致發(fā)展，負(fù)反饋維持穩(wěn)定。再如例2讓學(xué)生分析該系統(tǒng)中種群發(fā)展的初期哪一種反饋占優(yōu)勢？晚期又是哪一種反饋占優(yōu)勢？這樣能夠訓(xùn)練學(xué)生對于可持續(xù)發(fā)展的系統(tǒng)中正負(fù)反饋機(jī)制相互平衡的理解。(3)教學(xué)體會通過提供正反饋調(diào)節(jié)”方面的資料，利于學(xué)生領(lǐng)會正反饋不能維持穩(wěn)態(tài)，要使系統(tǒng)維持穩(wěn)態(tài)，只有通過負(fù)反饋控制，負(fù)反饋對生態(tài)系統(tǒng)達(dá)到和保持平衡是必不可少的。因?yàn)榈厍蚝蜕锶κ且粋€有限的系統(tǒng)，其空間、資源都是有限的，所以應(yīng)該考慮用負(fù)反饋來管理生物圈及其資源，使其成為能持久地為人類謀福利的系統(tǒng)。與負(fù)反饋調(diào)節(jié)相反，正反饋調(diào)節(jié)是一種促進(jìn)性調(diào)節(jié)機(jī)制， 它能打破生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，通常作用小于負(fù)反饋調(diào)節(jié)。正反饋使偏離加劇，偏離加劇后容易導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)自我調(diào)節(jié)能力喪失， 很自然地培養(yǎng)學(xué)生用動態(tài)聯(lián)系、辯證的眼光看問題，為 生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力不是無限的”知識點(diǎn)的教學(xué)埋下伏筆。因而教師通過借助感性材料引導(dǎo)學(xué)生分析， 逐漸全面地上升到理性的認(rèn)識， 從而將重點(diǎn)知識牢牢把握住。重在教學(xué)難點(diǎn)的突破一一隱性知識的拓展(1)材料抵抗力穩(wěn)定性與恢復(fù)力穩(wěn)定性的關(guān)系：一般來說，對一個生態(tài)系統(tǒng)抵抗力穩(wěn)定性與恢復(fù)力穩(wěn)定性存在相反關(guān)系。 生態(tài)系統(tǒng)抵抗力穩(wěn)定性的強(qiáng)弱取決于自動調(diào)節(jié)能力的大小，它們之間呈正相關(guān)，即生態(tài)系統(tǒng)的抵抗力穩(wěn)定性與其自身的成分和營養(yǎng)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度成正比關(guān)系，而恢復(fù)力穩(wěn)定性隨復(fù)雜性增加而降低。 通過對抵抗力穩(wěn)定性與恢復(fù)力穩(wěn)定性的差異進(jìn)行比較，說明生態(tài)系統(tǒng)中同時存在這兩種穩(wěn)定能力， 但是二者之間存在著相反的關(guān)系，并且與生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度有著密切的聯(lián)系。如圖所示：圖中兩條虛線之間的部分表示生態(tài)系統(tǒng)功能正常的作用范圍，當(dāng)一個擾動偏離這個范圍時，偏離的大小可以作為抵抗力穩(wěn)定性的定量指標(biāo)， 而恢復(fù)到原狀所需要的時間可以作為恢復(fù)力大小的定量指標(biāo)。 曲線與正常范圍之間所夾的面積則可以作為總穩(wěn)定性的定量指標(biāo)（TS）,這一面積越大，說明這個生態(tài)系統(tǒng)的總穩(wěn)定性越低。[ 2]（2）教學(xué)策略教學(xué)生態(tài)系統(tǒng)抵抗力穩(wěn)定性和恢復(fù)力穩(wěn)定性時，教師要求學(xué)生自主閱讀課本，結(jié)合系列問題的提出讓學(xué)生理解這兩個概念。 同時要求學(xué)生結(jié)合日常生活中的例子，結(jié)合教師提供的拓展材料，發(fā)動學(xué)生討論生態(tài)系統(tǒng)抵抗力穩(wěn)定性和恢復(fù)力穩(wěn)定性兩者關(guān)系。小組合作學(xué)習(xí)后，各小組推出一名代表將小組的討論結(jié)果向全班匯報(bào) ，教師和其他和小組成員積極參與評價。在此基礎(chǔ)上讓學(xué)生在坐標(biāo)（以生態(tài)系統(tǒng)復(fù)雜程度為橫坐標(biāo)， 以穩(wěn)定性為縱坐標(biāo)）中繪出曲線圖，可以讓學(xué)生相互評價，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注曲線的一些關(guān)鍵點(diǎn)（起點(diǎn)、轉(zhuǎn)折點(diǎn)），讓學(xué)生進(jìn)一步理解生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性與生物量之間的關(guān)系。(3)教學(xué)體會生態(tài)系統(tǒng)抵抗力穩(wěn)定性和恢復(fù)力穩(wěn)定性兩個概念是本節(jié)教學(xué)難點(diǎn)，通過提供拓展材料，通過以上的教學(xué)策略利于兩個概念的建構(gòu)， 通過曲線圖進(jìn)行教學(xué)利于數(shù)學(xué)模型的建構(gòu)，通過師生的交流合作，利于學(xué)生獲得生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性知識的主動建構(gòu)。2減法一一教材內(nèi)容的刪改建議教材P110關(guān)于生物群落與無機(jī)環(huán)境之間的負(fù)反饋調(diào)節(jié)舉了這樣例子 ：,場火過后，……?！边@個例子存在以下疑點(diǎn)：這場火是怎樣的一場火，如果是一場