第3節(jié) 生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能一、教學目標：【知識與能力】1.了解生態(tài)系統(tǒng)的組成成分及生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)；2.理解生態(tài)系統(tǒng)三種成分的功能地位及相互關系；3.理解營養(yǎng)結(jié)構(gòu)與功能的關系，掌握食物鏈的概念?！具^程與方法】通過指導學生歸納生態(tài)系統(tǒng)的組成成分及分析生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)，培養(yǎng)學生分析綜合和推理的思維能力。【情感、態(tài)度與價值觀】1.通過了解生態(tài)系統(tǒng)各組分的相互關系及食物網(wǎng)，滲透普遍聯(lián)系的辯證觀點的教育；2.通過了解生態(tài)系統(tǒng)的組成成分，滲透“人是生態(tài)系統(tǒng)中一員”的觀點，從而對學生進行生態(tài)觀點的教育。二、教學重難點：1.生態(tài)系統(tǒng)生物功能類群及其地位是本節(jié)的教學重點，因為：（1）生態(tài)系統(tǒng)的組成可分為非生物部分和生物部分兩大部分。生物成分中，生產(chǎn)者、消費者和分解者，是依據(jù)它們各自代謝類型以及在生態(tài)系統(tǒng)中的功能特征而劃分的。因此，將它們統(tǒng)稱為三大功能類群，它們在生態(tài)系統(tǒng)中的功能和地位各不相同。（2）三大功能類群之間以及它們與非生物部分之間的關系，構(gòu)成了生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)關系，是研究生態(tài)系統(tǒng)營養(yǎng)結(jié)構(gòu)的基礎。（3）三大功能類群之間以及它們與非生物部分之間的聯(lián)系，是滲透普遍聯(lián)系辯證觀點的教育素材，人作為消費者的一員，是滲透“人是生態(tài)系統(tǒng)中一員”觀點的教育素材。2.生態(tài)系統(tǒng)營養(yǎng)結(jié)構(gòu)的教學內(nèi)容也是本節(jié)的重點知識，因為：（l）盡管生態(tài)系統(tǒng)的類型多種多樣，范圍有大有小，但它們組分中生產(chǎn)者、消費者與分解者之間的關系，歸根到底是食物的關系，也就是吃與被吃的關系。生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)各種生物之間的這種復雜的營養(yǎng)關系構(gòu)成了食物鏈、食物網(wǎng)，這就是生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)。（2）食物鏈與食物網(wǎng)是生態(tài)系統(tǒng)功能的結(jié)構(gòu)基礎，生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)和能量就是沿著食物鏈（網(wǎng)）的各個營養(yǎng)級而流動的。掌握了有關生態(tài)系統(tǒng)營養(yǎng)結(jié)構(gòu)的知識，就為理解生態(tài)系統(tǒng)的功能等知識打下了必要的基礎。（3）生態(tài)系統(tǒng)營養(yǎng)結(jié)構(gòu)的分析過程，利于培養(yǎng)學生的分析綜合和推理的思維能力；食物鏈和食物網(wǎng)概念中滲透著普遍聯(lián)系的辯證觀點。 3.食物鏈、食物網(wǎng)兩個概念的區(qū)別和聯(lián)系是本節(jié)的難點知識，因為：食物鏈是生物間單方向的食物聯(lián)結(jié)，食物網(wǎng)是生物間多方向的食物聯(lián)結(jié)。兩個概念之間有相互包容的成分，也有本質(zhì)的不同，要加以區(qū)分。三、教學內(nèi)容分析：本節(jié)是本章教學的重點內(nèi)容，學生在了解生態(tài)系統(tǒng)的組成的基礎上，要繼續(xù)了解生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能。本節(jié)包括三個部分，首先認識生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點，然后了解這種結(jié)構(gòu)具有什么主要功能。為了提高學生學習的積極性，從感性認識到理性認識，每一部分都安排了分析討論活動。生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)食物鏈與食物網(wǎng) 知識結(jié)構(gòu)：能量流動生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能 物質(zhì)循環(huán)碳循環(huán)生態(tài)系統(tǒng)的功能四、教學過程：1.首先復習生態(tài)系統(tǒng)的概念，把生態(tài)系統(tǒng)的概念與生物群落的概念加以區(qū)分，突出生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能特點，指出生態(tài)系統(tǒng)的研究中心就是它的結(jié)構(gòu)和功能，由此引出生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的學習課題。并引導學生分析：研究生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，首先要研究清楚生態(tài)系統(tǒng)的組成成分，然后還要研究各組成成分之間的聯(lián)系（即營養(yǎng)結(jié)構(gòu)）。2.學習生態(tài)系統(tǒng)的成分時，首先結(jié)合教材中一個池塘生態(tài)系統(tǒng)的示意圖，引導學生觀察分析該生態(tài)系統(tǒng)中的各種無機環(huán)境要素和生物組成，列舉出這些成分；再引導學生從各成分在生態(tài)系統(tǒng)中的功能的角度對這些成分進行分類，給出生產(chǎn)者、消費者及分解者的名稱。最后以板書的形式總結(jié)歸納出生態(tài)系統(tǒng)的成分（如下）。3.對于生物成分的教學，注意引導學生分析三大功能類群在生態(tài)系統(tǒng)的地位。生產(chǎn)者是生態(tài)系統(tǒng)的主要成分，因為綠色植物固定太陽能，進行初級生產(chǎn)，是消費者和分解者獲得能量的源泉，也是生態(tài)系統(tǒng)存在和發(fā)展的基礎；分解者在生態(tài)系統(tǒng)占有重要地位，因為大約90的陸地初級生產(chǎn)量都需分解者的分解功能歸還給無機環(huán)境，供生產(chǎn)者再吸收；消費者則不會影響到生態(tài)系統(tǒng)的根本性質(zhì)。4.對于生態(tài)系統(tǒng)營養(yǎng)結(jié)構(gòu)的教學，可以引導學生首先從分析生態(tài)系統(tǒng)各成分之間的關系入手研究，生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部最重要的聯(lián)系是生物之間的營養(yǎng)聯(lián)系，由此引出食物鏈的概念，闡明食物鏈是生態(tài)系統(tǒng)中各種生物之間由于食物關系而形成的一種聯(lián)系。然后引導學生觀察教材“北方草原生態(tài)系統(tǒng)的食物網(wǎng)簡圖”，一方面觀察食物鏈之間彼此相互交錯連結(jié)的復雜營養(yǎng)關系，引出食物網(wǎng)的概念，另一方面讓學生觀察圖中有多少條食物鏈，并列舉出最長及最短的食物鏈，由此來強化對食物鏈和食物網(wǎng)概念的理解。5.最后總結(jié)指出食物鏈和食物網(wǎng)是生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)，是生態(tài)系統(tǒng)功能的結(jié)構(gòu)基礎，生態(tài)系統(tǒng)的能量流動和物質(zhì)循環(huán)就是順著這種渠道流動的。教學結(jié)束后，可以選擇適當?shù)姆绞竭M行反饋測試。（一）生態(tài)系統(tǒng)能量流動生態(tài)系統(tǒng)能量流動的教學，應首先強調(diào)說明能量是一切生命活動的動力，同樣也是生態(tài)系統(tǒng)存在和發(fā)展的動力。然后引導學生分析生態(tài)系統(tǒng)總的能量來源是什么？再引導學生分析太陽能是如何輸入生態(tài)系統(tǒng)的？以及能量進入生態(tài)系統(tǒng)后的傳遞、消耗的大致過程怎么樣？由此了解生態(tài)系統(tǒng)能量流動的概況，為后面的分析奠定基礎。能量流動過程的教學，可以通過學生觀察“生態(tài)系統(tǒng)能量流動（圖解）”來分析生態(tài)系統(tǒng)能量流動的過程。即能量流動是從綠色植物把太陽能固定在體內(nèi)后開始的（起點）；并沿著食物鏈或食物網(wǎng)的各個環(huán)節(jié)傳遞（渠道），最后以呼吸熱形式逸散。這是能量流動的總的過程。在能量流動的教學中，教師還可以引導學生分析生產(chǎn)者在能量流動過程中的作用，即生產(chǎn)者是消費者和分解者獲得能量的源泉，是生態(tài)系統(tǒng)能量流動的基礎，由此突出生產(chǎn)者在生態(tài)系統(tǒng)中的重要地位。能量金字塔的教學，可以從引導學生總結(jié)分析能量流動的特點引出。即沿著食物鏈的各個環(huán)節(jié)呈單方向流動的能量，這種能量流動的傳遞效率可以用一種方式形象地表示出來能量金字塔。最后引導學生分析研究能量流動的主要目的是什么為人類自身服務，引導學生分析認識到：通過調(diào)整生態(tài)系統(tǒng)能量流動關系的方式，使能量流向?qū)θ祟愖钣幸娴牟糠?。教師可以引導學生列舉實例或教師自己列舉實例具體說明調(diào)整能量流動方向以更好地為人類服務。（二）生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)的教學，首先是生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)的概念教學。碳循環(huán)是生物圈內(nèi)基本的物質(zhì)循環(huán)之一，教師通過指導學生學習碳循環(huán)來了解生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)過程。碳循環(huán)的教學應加強直觀性，可以利用教材上“碳的循環(huán)”圖解來進行，即引導學生觀察“碳的循環(huán)”圖解，教師提出一系列的問題要學生在觀察的基礎上進行解答。 首先讓學生分析碳在生物圈中的存在部位和存在形式，注意引導學生從無機環(huán)境和生物群落兩個部位找出碳的存在形式。然后讓學生分析碳在無機環(huán)境與生物群落之間的循環(huán)，要求答出循環(huán)的物質(zhì)形式是二氧化碳，從無機環(huán)境進入生物群落是通過生產(chǎn)者的光合作用，從生物群落進入無機環(huán)境主要是通過生物的呼吸作用（包括生產(chǎn)者、消費者、分解者的呼吸作用），此外還以化石燃料的形式儲藏于地層中或化石燃料的燃燒。之后讓學生分析碳在生物群落之間的運動，從生產(chǎn)者到消費者，從生產(chǎn)者、消費者到分解者，應讓學生分析出碳在生物群落之間的運動是沿著食物鏈或食物網(wǎng)進行的。最后教師可以以黑板板圖的形式畫出碳循環(huán)的圖解。本課題教學中應注意的問題：1.注意教學內(nèi)容的嚴謹性。本節(jié)教學中，有關生態(tài)系統(tǒng)的基本知識很多，如生態(tài)系統(tǒng)的成分、食物鏈、食物網(wǎng)、營養(yǎng)結(jié)構(gòu)等，要求學生準確地把握，因此教學中，不僅要注意教學語言的科學、嚴密，而且要注意概念講解和分析時的準確、科學，使得學生有明確、正確的理解。2.注意教學內(nèi)容的開放性。生態(tài)系統(tǒng)本身就是豐富多樣的，生態(tài)系統(tǒng)也是多種多樣的，教學中教師要引導學生放開視野，從整體上把握生態(tài)系統(tǒng)的組成成分和營養(yǎng)結(jié)構(gòu)，尤其注意把“人自身”引入生態(tài)系統(tǒng)，不但為生態(tài)系統(tǒng)研究的意義奠定基礎，也為正確認識人與自然界的關系奠定基礎。從另一方面來說，一個生態(tài)系統(tǒng)必須是開放的，與外界有物質(zhì)、能量、信息的交流，才有活力，才能發(fā)展，讓學生明確生態(tài)系統(tǒng)是開放的、動態(tài)的。3.注意本節(jié)課題教學的實踐性，有條件的要組織學生調(diào)查周圍環(huán)境，如校園、野外、公園等處的生態(tài)系統(tǒng)的成分和結(jié)構(gòu)，讓學生通過實踐活動學到知識，受到能力的培養(yǎng)和觀點的教育。【小資料】食物鏈與食物網(wǎng)舉例：1.達爾文在著名的物種起源一書中講了一個饒有興趣的“貓與?！钡墓适?。英國的牛主要靠優(yōu)質(zhì)的紅三葉草為飼料，而紅三葉草的興衰與給它傳粉的丸花蜂有很大關系。奇妙的是，丸花蜂的多少，又決定于田鼠的數(shù)量，因為田鼠吃蜂房和蜂幼蟲，田鼠勢旺丸花蜂便衰敗。而貓吃田鼠，貓多了，田鼠就少了，丸花蜂就多了，紅三葉草就興盛了，牛就養(yǎng)壯了。有趣的是當時英國海軍的主要食品是牛肉罐頭，看起來，英國海軍的強大，貓應立一功。一切生物處于普遍聯(lián)系之中，這是辯證法最基本的觀點，表面看起來不相關的生物卻盛衰依存，禍福倚伏。2.食物鏈的理論是美國生態(tài)學家林德曼在 1942年首先提出的。他曾描述了這樣一個場景。這是一個風和日麗的春天，一只彩蝶翩翩飛來落在鮮花上津津有味地吮吸花蜜，冷不防背后劃過一道綠色刀影，轉(zhuǎn)眼之間，蝴蝶已在螳螂的綠色大刀下奄奄一息。螳螂正要品嘗美餐，蛤蟆出其不意地吐射長舌，一下子把它卷入口中。蛤蟆還沒來得及吞咽螳螂，悄悄爬到近旁的長蛇猛地一竄，準確無誤地一口咬住蛤蟆。正在這時，盤旋在天空中的鷹一個猛子扎下去用利爪緊緊攫住蛇。在大自然里，這只是一個很普通的場面。生物金字塔：大草原上草叢一望無際，各種各樣的昆蟲隨處可見，無需查數(shù)，鳥雀要比昆蟲少，鷹比鳥雀少得多。愈向食物鏈的后端，生物體的數(shù)量愈少。英國生態(tài)學家查爾斯研究了這種現(xiàn)象后，提出了生物金字塔的概念。下面是生物金字塔的例子。1.生物數(shù)目金字塔：人們對一片草地上草牧鏈的所有生物成員作了統(tǒng)計：生產(chǎn)者 （野草） 5842 424株；消費者I（草原動物、昆蟲）708 624只；消費者（肉食動物、吃昆蟲的小鳥） 354 904只；消費者（肉食動物、吃小鳥的鷹）3只。2.生物重量金字塔：人們對一片海域中生態(tài)系統(tǒng)作了統(tǒng)計：生產(chǎn)者（大葉藻） 4 800萬噸；消費者 I（吃大葉藻的小魚蝦）1200萬噸；消費者（吃小魚蝦的大魚）17萬噸；消費者（吃大魚的魚）3萬噸。3.生物能量金字塔：在某一生態(tài)系統(tǒng)1平方米的面積上：生產(chǎn)者（植物）凈生產(chǎn)的能量是36 922千焦；消費者I（草食動物）凈生產(chǎn)的能量是6 178千焦；消費者（肉食動物）凈生產(chǎn)的能量是280千焦；消費者（肉食動物）凈生產(chǎn)的能量是25千焦。