基于学科核心素养下的生物课堂教学设计

2021-03-27杜芮萍

科学与生活 2021年35期

杜芮萍

摘要：以发展学生的生物学学科核心素养为目标对“生态系统的稳定性”一节进行教学设计，以长白山国家自然保护区遭遇虫害为主线，引导学生思考、分析、归纳和总结，让学生在学习过程中形成結构与功能观、稳态与平衡观; 同时运用反馈调节原理，判断其维持稳定性的相对能力，阐明生态系统具有维持或恢复生态平衡的能力。帮助学生树立保护生态系统的生命观念。

关键词核心素养生态平衡反馈调节

一、教材分析

本节课是人民教育出版社高中生物选择性必修2第三章第5节《生态系统的稳定性》的内容，生态系统在遭到干扰时，仍然可以稳定相对稳定的结构和功能，即生态平衡。任何一个生态系统，都具有一种维持和恢复自身结构和功能相对稳定的能力。生态系统的稳定性实质是一种适应能力，生态系统的结构是生态系统的自我调节能力的载体。在生态系统的自我调节能力的内容中包含重要概念——负反馈调节。并讲述生态系统抵抗力稳定性和恢复力稳定性以及原因。这是对一个生态系统的高度概括，它需要本章的其他部分知识，如：生态系统的类型、结构和功能、种群的增长曲线等。同时也是培养学生可持续发展的观点和环保意识的好素材。

二、学情分析

通过前面两章的学习初步了解了种群数量变化的规律和条件，初步掌握了种间关系和群落的空间分布规律。通过本章的学习，学生已经能够初步理解生态系统的组成成分和营养结构，生态系统的能量流动、物质循环、信息传递这些功能。基本掌握了一些生态学术语。这些都为学习本节课奠定了基础。本节课是基于生态系统的进一步学习，学生通过学习将会使其理性思维和科学探究能力得到进一步的巩固和提升。

三、教学目标

1.概述生态平衡是指生态系统的结构和功能处于相对稳定的一种状态。

2.基于具体的生态系统，运用反馈调节原理，判断其维持稳定性的相对能力，阐明生态系统具有维持或恢复生态平衡的能力。

3.举例说明抵抗力稳定性和恢复力稳定性。

4.树立“绿水青山就是金山银山”的理念，关注人类活动对生态系统稳定性的影响。

四、教学重点、难点

1.教学重点

（1）分析生态系统中的负反馈调节的过程，阐明生态系统具有维持或恢复生态系统平衡的能力。

（2）举例说明抵抗力稳定性和恢复力稳定性。

2.教学难点

（1）分析生态系统中的负反馈调节。

（2）举例说明抵抗力稳定性和恢复力稳定性。

五、教学方法

讲述法、讨论法、指导法。

六、教学过程

（一）创设情景，导入新课

视频展示长白山国家自然保护区，介绍如果遭遇虫害，生态系统依然可以保持稳定状态。根据视频展示，引导学生关注生态平衡以及生态系统的稳定性。依次介绍生态平衡的概念。

（二）生态平衡的特征

在教师的引导下观察并分析初生演替过程曲线图，提问在成熟阶段，群落总生产量和总呼吸量的关系。学生共同概括生态平衡的特征，思考、总结生态平衡的特征。联系群落演替的内容，理解稳定源于群落生物与环境以及生物与生物之间的相互适应。

（三）动态平衡的调节机制

1.教师设问：生态系统的动态平衡是通过什么调节机制实现的呢？同时提供材料，害虫和天敌的数量关系，绘制两个种群随时间变化的曲线图。学生小组合作，尝试用文字、方框、箭头等符号，描述材料中的调节过程（可参考下图）。根据学生合作的结果，教师和学生共同总结出负反馈的概念，加深理解。负反馈是指在一个系统中，系统工作的效果，反过来又作为信息调节该系统的工作，并且使系统工作的效果减弱或受到限制，它可使系统保持稳定。

2.生态系统的自我调节能力的大小与什么有关？

以长白山森林生态系统中的生物为例，小组合作：构建含有兔子的食物链和食物网。教师提出问题：如果由于某种原因导致兔子数据急剧减少，会产生怎样的后果？同时教师给出材料共同分析自动调节能力大小与生态系统的物种组成、营养结构的关系。

材料1：长白山生态系统中部分纯林中只生长有红松，大量的害虫松毛虫不但不能吸引更多种类和数量的天敌控制和减少松毛虫的数量，还会使松毛虫成灾，最终导致树木的凋零。

材料2：赤小峰是松毛虫的重要天敌，能寄生于松毛虫卵中从而遏制松毛虫的数量增加。但松毛虫不是赤小峰生存的唯一条件。羽化的赤小峰成虫依然需要进食以保证繁殖之需，这时它的食物来源是某些植物的花蜜。自然结构简单的纯林中成虫的食物来源少，直接影响雌性赤小峰成虫的产卵数量和质量。而且赤小峰也有天敌需要躲避，更加复杂的生态系统也会有更多的躲避场所。

学生分析后教师总结：生态系统的自动调节能力与其自身的成分和营养结构成正比。一般来说，生态系统的成分越单纯，营养结构越简单，自动调节能力就越小，反之就越大。

教师通过实例分析，森林长虫未成灾，生态系统具有抵抗力稳定性。部分区域人类的大量砍伐树木，使环境遭到破坏，封山育林后，被破坏的森林生态系统重新原来的状态，具有恢复力稳定性。学生通过合作探究，理解生态系统的动态平衡是通过负反馈调节来实现的，理解负反馈调节的作用机理。师生共同总结出自动调节能力大小与生态系统的物种组成、营养结构有关。

（四）抵抗力稳定性和恢复力稳定性

师生共同探究：如何提高生态系统稳定性？

1.材料：长白山森林局部纯松林区域有严重虫灾，当地人民使用杀虫剂灭虫，刚开始杀虫效果显著，而后仅有10%-20%的灭虫率，大面积毁灭性的虫灾使原本郁郁葱葱的森林几乎变成了荒山秃岭。过量的杀虫剂非但不能消灭虫灾，反而加速了森林生态系统的灭亡。

学生思考并回答相关问题：

（1）杀虫剂的杀虫效果为什么越来越差？

（2）该地区虫害大量爆发的原因是什么？

（3）小组同学讨论消灭虫灾的最佳措施。

2.教师展示全球全球环境问题视频，对于生物圈遭遇的巨大干扰，我们应该怎样应对？

小组讨论后汇报，部分措施如下：

（1）适当引入其他树种，培育混交林。

（2）封山育林，减少人类干扰。

通过以上活动培养学生解决实际问题的能力。让学生体验生态系统稳定性的重要性，落实教学目标，形成社会责任感。