初中生物北師大八年級下冊（2023年新編）第8單元 生物與環(huán)境《生態(tài)系統(tǒng)的概述》教學(xué)設(shè)計

1、生態(tài)系統(tǒng)概述姓名：牟秋香 學(xué)校： 四川省成都華西中學(xué) 手機QQ郵箱： 序號： 生態(tài)系統(tǒng)概述教學(xué)設(shè)計1【設(shè)計意圖】 普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2023年版）（以下簡稱“新課標(biāo)”）頒布之后，初中生物學(xué)教師也在積極思考如何在課堂教學(xué)中發(fā)展學(xué)生的生命觀念、科學(xué)探究、科學(xué)思維和社會責(zé)任這四大核心素養(yǎng)。2023年年初，一部中國科幻片流浪地球引發(fā)了很多話題討論，筆者一方面欣賞電影中中國的崛起、中國的大國擔(dān)當(dāng)，另一方面也在思考跳出地球環(huán)境，人類又該如何找到合適棲息地？而聯(lián)想到北師大八下課外讀“生物圈2號”實驗，當(dāng)時想到很多問題：為什么人工生態(tài)系統(tǒng)不能滿足自給自足？該實驗為什么會失??？這

2、個實驗有什么意義？對人類有什么啟示？通過查找大量的文獻(xiàn)資料，筆者也對生態(tài)系統(tǒng)有更深層次的理解。通過知識整合，筆者聯(lián)想到可以設(shè)置一個主題“如何構(gòu)建一個生態(tài)系統(tǒng)”，這個問題可以讓學(xué)生思考探索，在解決這個問題過程中，分析思考生態(tài)系統(tǒng)的成分與功能，建構(gòu)生態(tài)系統(tǒng)的概念。在解決一個個問題的思維過程中，勢必會產(chǎn)生會產(chǎn)生更多生成的問題，從而使學(xué)生在活動中達(dá)到而提升思維能力的目的。也使生命觀念，科學(xué)思維，科學(xué)探究和社會責(zé)任，比較自然地融入到教學(xué)過程中。2【教材分析】 教學(xué)內(nèi)容分析北師大版八年級生物學(xué)教材下冊中，“生態(tài)系統(tǒng)概述”一節(jié)作為一級主題“生物與環(huán)境”的組成內(nèi)容，意在幫助學(xué)生構(gòu)建生態(tài)系統(tǒng)的概念，建立生物與環(huán)

3、境是一個整體的思想，設(shè)計好本節(jié)課的教學(xué)，對學(xué)生進(jìn)行生物核心素養(yǎng)培養(yǎng)至關(guān)重要。同時本節(jié)內(nèi)容是高中必修三穩(wěn)態(tài)與平衡部分內(nèi)容作為知識點的鋪墊，使高中生態(tài)學(xué)學(xué)習(xí)水到渠成。教學(xué)重要概念、一般概念與事實性知識1生物與環(huán)境相互依賴、相互影響。2在一定區(qū)域內(nèi)，所有的生物及其生活環(huán)境共同構(gòu)成生態(tài)系統(tǒng)。生態(tài)系統(tǒng)是由生物和非生物環(huán)境構(gòu)成。 生態(tài)系統(tǒng)的非生物環(huán)境部分包括陽光、溫度、空氣、水和無機鹽。 生態(tài)系統(tǒng)的生物部分, 依據(jù)生物種群在生態(tài)系統(tǒng)中的作用，可將它們分成不同類別，生產(chǎn)者、消費者和分解者。 綠色植物利用陽光、空氣中的二氧化碳、水以及無機物等制造出有機物，為其他生物提供物質(zhì)和能量。因此是生產(chǎn)者。動物直接或者間

4、接以綠色植物為食或其稱為消費者。各種細(xì)菌和真菌能分解動物和植物，并利用其中的有機物和能量，他們是生態(tài)系統(tǒng)中的分解者。 非生物因素為生物提供必要的物質(zhì)和能量。2在生態(tài)系統(tǒng)中，非生物物質(zhì)和能量、生產(chǎn)者、消費者以及分解者緊密聯(lián)系，彼此作用，構(gòu)成一個整體。3【學(xué)情分析】 學(xué)生已有知識與經(jīng)驗在北師大版七上第一章生命的世界學(xué)生已初步了解了“生物圈”（包括大氣圈的下層，整個水圈和巖石圈的上層。這里有維持生命的空氣，水陽光等條件?？茖W(xué)家稱之為生物圈-摘自書上內(nèi)容），同時在北師大版八上第17章生物圈中的動物學(xué)生了解了生產(chǎn)者消費者的概念（綠色植物是生物圈中的生產(chǎn)者。他們通過葉綠體利用光能把無機物合成為儲存能量的有

5、機物。生物圈中的動物必須直接或間接以綠色植物為能量來源通過消耗綠色植物合成的有機物來維持生活。所以動物是生物圈中的消費者-摘自書上內(nèi)容），同時學(xué)生通過第一節(jié)的學(xué)習(xí)已經(jīng)了解到“生物的生存依賴一定的環(huán)境”，以上這些知識為本課構(gòu)建生態(tài)系統(tǒng)的概念奠定了基礎(chǔ)。學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)分析經(jīng)過初一的學(xué)習(xí)學(xué)生有初步的科學(xué)探究能力，能夠完成小組活動（學(xué)習(xí)、分析、理解、合作、交流等），但分析問題歸納與概括已經(jīng)邏輯推理能力有待提升。初步形成生命觀念，比如：系統(tǒng)觀，認(rèn)識到生物結(jié)構(gòu)和功能相適應(yīng)；進(jìn)化觀，生命因遺傳而延續(xù)，因變異而多樣；生命存在著精巧的適應(yīng)性；以及生態(tài)觀，生物與環(huán)境構(gòu)成一個整體；但是穩(wěn)態(tài)與平衡觀念初步還沒有形成。理

6、解生態(tài)系統(tǒng)的整體觀以及生態(tài)系統(tǒng)各成分之間的有機聯(lián)系等知識內(nèi)容還有難度。八年級學(xué)子在知覺、記憶、思維、想象等水平都在快速提升，同時也處于“感性理性”“形象-抽象”認(rèn)知過渡時期，有初步的科學(xué)思維，具備一定的觀察、閱讀、分析推理的基本能力。學(xué)生能力分析我校學(xué)生動手能力較強，思維能力較強，語言組織能力稍許薄弱，教學(xué)中教師要注意引導(dǎo)。4【教學(xué)目標(biāo)】生命觀念目標(biāo)：通過對案例的分析與討論認(rèn)識到地球永遠(yuǎn)是人類和其他生物的唯一家園。當(dāng)前人類無法復(fù)制。認(rèn)同生物與環(huán)境是一個統(tǒng)一的整體，建立生態(tài)系統(tǒng)整體觀的科學(xué)觀點。理性思維目標(biāo)：通過模擬設(shè)計“迷你生物圈”和分析討論生物圈2號，發(fā)展學(xué)生歸納與總結(jié)、創(chuàng)造性思維與批判性思

7、維的能力。通過模型建構(gòu)分析歸納出生態(tài)系統(tǒng)的概念；通過對模型建構(gòu)成分分析概述生態(tài)系統(tǒng)的組成成分，各組分之間的關(guān)系以及在生態(tài)系統(tǒng)中的作用；科學(xué)探究目標(biāo)：通過摸擬設(shè)計“迷你生物圈”，提高學(xué)生的科學(xué)探究能力。社會責(zé)任目標(biāo)：了解我國與其他國家在建造人工生物圈以解決人類生存與發(fā)展問題的案例，高度認(rèn)同“人類命運共同體”或“綠水青山就是金山銀山”等可持續(xù)科學(xué)發(fā)展理念；通過“月宮1號”營員選拔，明晰“社會主義建設(shè)者與接班人的要求”。5【教學(xué)重難點】重點：生態(tài)系統(tǒng)的概念、生態(tài)系統(tǒng)各組成成分的作用。難點：分析生態(tài)系統(tǒng)組成成分及其相互關(guān)系。設(shè)置重難點的依據(jù)：生態(tài)系統(tǒng)的概念學(xué)生能說出來，但是非常抽象不容易理解。舉例：一

8、顆橘子樹，上面有一只發(fā)霉的橘子，是生態(tài)系統(tǒng)嗎？如果在教室里面一顆橘子樹，上面有一只發(fā)霉的橘子，這又是生態(tài)系統(tǒng)嗎？生態(tài)系統(tǒng)是在一定區(qū)域內(nèi)（強調(diào)），所有生物及其生活的環(huán)境共同構(gòu)成生態(tài)系統(tǒng)。如何突破重難點：通過老師設(shè)計挑戰(zhàn)性、能引發(fā)認(rèn)知沖突、具有較高思維含量的系列的問題，促發(fā)學(xué)生一系列思維活動，突破重難點。6【教學(xué)年級】八年級學(xué)生7【教學(xué)學(xué)法】教法：啟發(fā)式教學(xué)，探究式教學(xué)，以教師為主導(dǎo)，學(xué)生為主體。尋找學(xué)生“生長點”，輔以導(dǎo)學(xué)、討論。學(xué)法：創(chuàng)設(shè)情境，學(xué)生樂學(xué)、活學(xué)、會學(xué)、合作探究、分析討論。8【教學(xué)準(zhǔn)備】教師準(zhǔn)備：提前準(zhǔn)備相關(guān)的圖片和視頻，教師自制“Mini生物圈”的模型（構(gòu)建模型所需要的材料（模型

9、樹，模型草皮、水彩筆、房子模型）；教師自制一個生態(tài)瓶。學(xué)生準(zhǔn)備：四人分組，每組確定一位記錄員。9【教學(xué)過程】教學(xué)環(huán)節(jié)一：鋪墊情境，蓄勢探究（5min）教師活動：圖片引入：美麗的地球。（投影由我國“風(fēng)云四號”衛(wèi)星拍攝的、大家非常熟悉的打開微信時顯示的地球的照片，再播放美國航空航天局( NASA)在地球日特別發(fā)布的一組地球外貌高清圖片。啟發(fā)學(xué)生感嘆，地球之美、人類相對于地球的渺小。）播放電影絕世天劫中隕石撞擊地球的片段。（介紹隕石撞擊地球引發(fā)的后果：海平面上升，引發(fā)海嘯，地球上的生物無處躲避，地球上的生物大量滅絕）銜接語：我們需要合適的棲息地。有的地球人流浪到了火星。播放電影星際穿越中人類在火星上

10、生存的片段。（艱難求生）提問思考：在火星上人類也無法長時間立足，漫漫宇宙，哪里才是家？解決人類生存，你有沒有根本上解決以上問題的的辦法？請小組討論一下。學(xué)生活動：在觀看圖片與電影后，小組分享交流。設(shè)計意圖：學(xué)生明白地球上的人類在浩瀚宇宙中存在生存危機，開始思考若隕石撞擊地球后人類如何生存的問題；以及讓學(xué)生理解人類在探索太空中如何立足的問題。學(xué)生回答（略）（預(yù)設(shè)：有的學(xué)生說帶著地球去流浪，有的學(xué)生回答出我們可以去類地行星上重新建立一個生物圈，等等）老師活動：（預(yù)設(shè)）在學(xué)生的回答上加以引導(dǎo)，如其他星球可能沒有氧氣，不能滿足人類的呼吸，沒有水分、適宜溫度、食物等等，終其根本，我們需要自己建立一個mi

11、ni的生物圈。這個生物圈滿足地球上生物生存的條件，我們才能解決人類發(fā)展和生存。設(shè)計意圖：通過震撼性的素材，把地球的美麗、隕石撞地球的災(zāi)難性后果和火星探索之艱辛展示給學(xué)生，形成強烈的視覺和心理沖擊，將學(xué)生順利帶人情境，認(rèn)同建造人工Mini生物圈是解決人類生存與發(fā)展的必由之路，為形成“人類命運共同體”的理念營造濃厚的氛圍。教學(xué)環(huán)節(jié)二：投石問路，小組合作，設(shè)計方案。（18min）教師活動：銜接語：假設(shè)若我們是參與迷你生物圈模型設(shè)計的一個生物學(xué)家團隊，該如何設(shè)計呢?展示Mini生物圈設(shè)計思路(表1),要求學(xué)生以小組合作的形式，結(jié)合所學(xué)的生物學(xué)知識，從4個維度探究Mini生物圈的設(shè)計方案(每個小組主要思

12、考解決1個維度的內(nèi)容)。表1人工Mini生物圈設(shè)計方案維度初步方案所依據(jù)的生物學(xué)原理（為什么）考慮哪些非生物因素包含哪些種類的生物以哪些生態(tài)系統(tǒng)為主學(xué)生活動：小組討論并交流。每個小組介紹本小組的討論結(jié)果與依據(jù),其他小組補充，集全班同學(xué)的智慧，形成人工迷你生物圈的設(shè)計模型(理論)。教師活動：在小組討論中適當(dāng)引導(dǎo)。（預(yù)設(shè)）適當(dāng)引導(dǎo)為什么要考慮這些因素。提出問題串：沒有空氣會怎么樣，沒有水會怎么樣，這些因素可以用其他物質(zhì)的代替嗎？比如土壤。小組考慮的種類的生物，有綠色植物，沒有綠色植物會怎么樣？綠色植物作用是什么？如果只有綠色植物，枯死了，后來垃圾成堆怎么辦？還需要哪些生物？腐生性生物作用是什么？你

13、考慮以哪些生態(tài)系統(tǒng)為主，為什么？設(shè)計意圖：小組討論，思維碰撞，交流、思考。教師活動：經(jīng)過同學(xué)們的討論，我想請每個小組派一位代表來分享一下你們的設(shè)計方案。學(xué)生活動：每個小組介紹本小組的討論結(jié)果與依據(jù),其他小組補充，集全班同學(xué)的智慧，形成人工迷你生物圈的設(shè)計模型(理論)。表2人工Mini生物圈設(shè)計方案（預(yù)設(shè)）維度初步方案所依據(jù)的生物學(xué)原理（為什么）考慮哪些非生物因素溫度、空氣、水、土壤生物需要呼吸和水。部分植物利用現(xiàn)代技術(shù)可以無土栽培但其他生物生存需要土壤，陽光可以用燈光代替。濕度可以人為控制。包含哪些種類的生物綠色植物、腐生性生物、一些動物綠色植物進(jìn)行光合作用，利用陽光、空氣中的二氧化碳、水以及

14、無機物等制造出有機物，為其他生物提供物質(zhì)和能量。各種細(xì)菌和真菌能分解動物和植物，并利用其中的有機物和能量。動物直接或者間接以綠色植物為食或其稱為消費者。以哪些生態(tài)系統(tǒng)為主熱帶雨林、熱帶草原、海洋地球上最初的生命起源于原始海洋中。雨林和草原為綠色植物生長提供空間。教師活動：通過一系列的引導(dǎo)，老師展示老師自制的“Mini生物圈模型”，逆思維設(shè)問：縱觀同學(xué)們的方案設(shè)計，都具有“綠色植物、動物、腐生生活生物”這三類生物，這是為什么呢？這三種生物有什么聯(lián)系？老師引導(dǎo)：可以先回憶植物的光合作用、呼吸作用、人體及動物體的營養(yǎng)等知識，然后從各類生物的營養(yǎng)物質(zhì)來源來考慮這些生物類群之間的關(guān)系。學(xué)生回答預(yù)設(shè)：植物

15、的光合作用從環(huán)境中得到陽光、從空氣中吸收CO2、從土壤中吸收無機鹽，其中CO2來自其他生物的呼吸作用，這是植物與環(huán)境的關(guān)系；動物需要通過直接或者間接地吃植物獲取有機物和能量，動物又稱為消費者，這是植物與動物的關(guān)系。老師提問（預(yù)設(shè)）：生態(tài)系統(tǒng)中動植物與微生物有什么聯(lián)系？生活中常見樹葉落在土壤中之后會被分解，水果長霉后會逐漸腐爛，這有什么意義呢？(讓學(xué)生經(jīng)過討論和分析得出：腐生生物分解動植物內(nèi)的有機物，為植物生長提供無機鹽，同時自身獲得能量)繼續(xù)提出問題：老師從模型中拿走綠色植物，會怎么樣？綠色植物的作用是什么？小組方案設(shè)計中，除了綠色植物，還有腐生生活生物，可不可以去掉腐生生物呢？如果沒有腐生生

16、物，自然界將會是什么樣的情景？可以沒有動物嗎？學(xué)生回答預(yù)設(shè)：沒有綠色植物，其他生物就沒有食物來源，綠色植物可以進(jìn)行光合作用合成有機物綠色植物是生態(tài)系統(tǒng)中的生產(chǎn)者；沒有腐生生物，動植物的尸體無法分解，它們將沒有生存的空間，植物也將失去無機鹽的來源，腐生生物是分解者。教師繼續(xù)引導(dǎo)學(xué)生思考并歸納：生產(chǎn)者、分解者、消費者之間存在怎樣的相互關(guān)系？生物與非生物環(huán)境之間具有什么關(guān)系？學(xué)生通過分析、交流，得出結(jié)論：組成生態(tài)系統(tǒng)的綠色植物可以從無機環(huán)境中獲取物質(zhì)和能量，植物為動物提供物質(zhì)和能量，微生物可以從動植物那里獲取物質(zhì)與能量，它們共同形成了一個整體。生產(chǎn)者為消費者、分解者提供物質(zhì)和能量，分解者將生產(chǎn)者、消

17、費者遺體中的有機物分解為無機物，無機物回到非生物環(huán)境中被生產(chǎn)者再次利用。設(shè)計意圖：在此過程中，讓學(xué)生自主學(xué)習(xí)、小組討論，通過探究動物、植物、微生物在人工Mini生物圈中的作用，建構(gòu)生產(chǎn)者、消費者、分解者的概念。教師活動：逆思維提問：但是如果一個生態(tài)系統(tǒng)中，只有生物，能活下去嗎？學(xué)生回答（預(yù)設(shè)）：不能，還需要環(huán)境、養(yǎng)料、陽光、空氣、水等等。再進(jìn)一步提問：生態(tài)系統(tǒng)除了生物還應(yīng)該包括什么？你能給生態(tài)系統(tǒng)下一個定義嗎？學(xué)生回答預(yù)設(shè)：生物和環(huán)境一起構(gòu)成生態(tài)系統(tǒng)。（教師還要補充：生態(tài)系統(tǒng)還必須在一定的區(qū)域內(nèi)。）設(shè)計意圖：建構(gòu)生態(tài)系統(tǒng)的概念。教師活動：請在我們的課本落實，請翻到69頁勾畫相關(guān)重點。學(xué)生活動：

18、閱讀、批注、理解。設(shè)計意圖：落實到書上，再次強化記憶，強化概念。教師活動：繼續(xù)引發(fā)思考:(1)你希望建造出一個什么樣的Mini 生物圈? (2) Mini生物圈建成以后，你估計人類能夠在里面生存多久? (3) 你愿意留在Mini生物圈里面參與研究嗎?學(xué)生回答（略）設(shè)計意圖：以小組合作的形式參與Mini生物圈的設(shè)計,在模型建構(gòu)過程中將所學(xué)的生物學(xué)知識進(jìn)行遷移應(yīng)用,輔以預(yù)測性和原理性的問題，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行批判性與創(chuàng)造性思維，發(fā)展學(xué)生的科學(xué)探究能力，提升其科學(xué)思維素養(yǎng)。教學(xué)環(huán)節(jié)三： 案例分析，發(fā)展思維（10min）教師活動：告知學(xué)生其實在20世紀(jì)90年代就已經(jīng)有美國科學(xué)家建造出了“生物圈 = 2 *

19、ROMAN * MERGEFORMAT II號”并進(jìn)行了相關(guān)實驗。教師播放“ 生物圈 = 2 * ROMAN * MERGEFORMAT II號”的視頻和照片，重點介紹“生物圈 = 2 * ROMAN * MERGEFORMAT II號”的面積大小、生物組成及實驗過程等內(nèi)容(暫不告知實驗結(jié)果與導(dǎo)致失敗的主要原因)。引導(dǎo)學(xué)生思考、交流并分享以下3個問題:(1)你預(yù)測“生物圈I號”能否取得成功? (2) 你預(yù)測人類能夠在“生物圈I號”里面待多久? (3)你依據(jù)哪些原理作出以上的猜測?繼而，教師揭開“生物圈 = 2 * ROMAN * MERGEFORMAT II號”最后以失敗告終的結(jié)果,引導(dǎo)學(xué)生繼

20、續(xù)分析以下3個問題:(1)是哪些主要原因?qū)е铝恕吧锶?= 2 * ROMAN * MERGEFORMAT II號”的失敗? (2)“生物圈 = 2 * ROMAN * MERGEFORMAT II號”給我們帶來什么啟示? (3)如果要新建“生物圈 = 2 * ROMAN * MERGEFORMAT II號”,你覺得有哪些方面可以改進(jìn)?學(xué)生活動：認(rèn)真思考，回答。設(shè)計意圖以“ 生物圈 = 2 * ROMAN * MERGEFORMAT II號”為案例素材，讓學(xué)生在對比自己設(shè)計的Mini生物圈的基礎(chǔ)上進(jìn)行分析和討論,從結(jié)果性與因果性的角度進(jìn)行深入思考,形成“生物圈是一個具有超強自我調(diào)節(jié)能力的生態(tài)系

21、統(tǒng)”的生命觀念，并培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力。教學(xué)環(huán)節(jié)四：拓展延伸，增強民族自信（4min）教師活動：通過視頻與圖片材料，介紹在“生物圈1號”實驗以后,全世界僅我國在建造人工生物圈方面游行了重大實驗并取得圓滿成功的兩大成果(2023年5月15日,我國在“月宮一號”內(nèi)進(jìn)行的為期365 +5天的、世界上時間最長的“月宮365實驗獲得圓滿成功。(2)2023年12 月14日,由我國主導(dǎo)、多國參與的4人180天受控生態(tài)生保系統(tǒng)集成實驗一“綠航星際”取得圓滿成功。教師結(jié)合“生物圈II號”引導(dǎo)學(xué)生綜合分析與交流:(1)看了我國在人工建造生物圈方面的努力與成就，你有何感想? (2)“生物圈I號”“月官號”和“綠

22、航星際這3項實驗的持續(xù)時間都不很長，它給了我們哪些啟示? (3)在人工建造生圈這科技攻關(guān)項目上,你認(rèn)為是各國獨立研好，還是多國聯(lián)合研究好? (4假如“月官一號”招募參與實驗的營員，具備什么品質(zhì)的人才會選中?學(xué)生活動：學(xué)生思考并回答。設(shè)計意圖：通過補充我國的人工建造生物圈方面的新聞材料，彰顯名族自豪感，堅定道路自信和制度自信；通過“生物圈II號”“月宮一號”“綠航星際”實驗最后的結(jié)果，讓學(xué)生形成“生物圈仍然是人類和其他生物的唯一家園”高度認(rèn)同“綠水青山就是金山銀山”進(jìn)而增強保護(hù)地球，與地球和諧發(fā)真的社會責(zé)任感；介紹我國與其他國家共同努力求解決人類生存與發(fā)展問題，認(rèn)同“人類命運共同體”理念，通過對“月宮一號”選拔營員品質(zhì)梳理，讓學(xué)生懂得國家發(fā)展需要大批具備“愛黨愛國、身心健康、能力全面、善與合作、責(zé)任擔(dān)當(dāng)?shù)摹钡葍?yōu)質(zhì)品質(zhì)的人。教學(xué)環(huán)節(jié)五：收束課堂、模型制作、探究實踐（3min）教師活動：請學(xué)生談?wù)勈斋@。教師出示一個生態(tài)瓶，簡要介紹其特點,然后要求學(xué)生利用課外時間嘗試制作封閉生態(tài)瓶,并從生物的種類與數(shù)量、動物存活時間長短、結(jié)構(gòu)美觀和瓶子大小等方面進(jìn)行評比展示。 設(shè)計意圖:通過課外動手操作，讓學(xué)生在真頭情境中運用生物學(xué)知識解決實際問題,提高實踐能力