“生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)

1 教材分析

“生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)”是蘇科版生物教材八年級上冊第17章第3節(jié)的內(nèi)容。學(xué)生在對生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)(食物鏈、食物網(wǎng))和環(huán)境中生物的多樣性有一定了解的基礎(chǔ)上，從“生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定”的角度去分析生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)，進一步理解生物與環(huán)境的關(guān)系。本節(jié)內(nèi)容是學(xué)生對“生物與環(huán)境”的知識作深度理解與綜合運用的平臺，也是為學(xué)生繼續(xù)學(xué)習(xí)“保護生物多樣性”和“自然資源可持續(xù)利用”作好鋪墊。

“生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)”屬于生物課程標(biāo)準(zhǔn)中“生物與環(huán)境”一級主題，其對應(yīng)的具體內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)是“闡明生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力是有限的”，屬于理解水平。教學(xué)時，教師應(yīng)更關(guān)注學(xué)生的主體愿望，將學(xué)習(xí)和生活緊密聯(lián)系，改變學(xué)生的學(xué)習(xí)方式，使獲得基礎(chǔ)知識與掌握技能的過程同時成為學(xué)會學(xué)習(xí)、形成正確價值觀的過程。

2 創(chuàng)設(shè)情景，詩意引入

首先，展示美麗的草原風(fēng)光配上優(yōu)美音樂——騰格爾的《天堂》。教師娓娓道來：“不少人對美麗的草原心存向往，藍藍的天空，清清的湖水，綠綠的草原，讓人想到‘天蒼蒼，野茫茫，風(fēng)吹草低見牛羊’的古老詩句”。通過富有詩意的旁白，將學(xué)生帶入如詩如畫的情景之中。然后畫面一轉(zhuǎn)，展示被破壞的草原的圖片，畫面上厚厚的沙塵，山羊在啃食可憐的草根。通過強烈的圖片對比，學(xué)生能迅速集中注意力，并激發(fā)學(xué)習(xí)情感。此時，教師及時拋出問題：“為什么同樣是草原生態(tài)系統(tǒng)，會有如此不同的景象呢?”

3 核心內(nèi)容的教學(xué)

3.1 建構(gòu)模型，體驗學(xué)習(xí)

3.1.1 建構(gòu)物理模型

草原生態(tài)系統(tǒng)中生物種類繁多，教師請學(xué)生建立一個理想化的模型來研究該生態(tài)系統(tǒng)。先將草原生態(tài)系統(tǒng)理想地假設(shè)成只有草、鼠、鷹三種生物，請學(xué)生思考當(dāng)草原上雨量充沛、氣候適宜時，草、鼠、鷹的種群數(shù)量如何變化。

活動規(guī)則：在磁性黑板上用綠色磁鐵代表草，黃色磁鐵代表老鼠，紅色磁鐵代表老鷹。根據(jù)各種草、鼠、鷹數(shù)量的變化，移動相應(yīng)的磁鐵，數(shù)量減少的就把相應(yīng)的磁鐵移掉一部分，數(shù)量增加的則取相應(yīng)的磁鐵填充到相關(guān)位置。通過移掉磁鐵和增加磁鐵的方法來模擬草、鼠、鷹的變化情況。

由于學(xué)生的知識背景與能力限制，學(xué)生往往難以全面、系統(tǒng)分析，直接讓學(xué)生操作容易造成混亂也不利于引導(dǎo)學(xué)生更深入地思考和分析，導(dǎo)致活動流于形式。教學(xué)中教師出示以下幾個問題，引導(dǎo)學(xué)生思考的方向：①老鼠會不會無限增加?②影響老鼠生活的生物因素是什么?③老鷹的數(shù)量該如何變化?經(jīng)過師生交流，生生交流，確定了比較合理的理想化的草原生態(tài)系統(tǒng)的物理模型(圖1)。

3.1.2 建構(gòu)概念模型

在建構(gòu)物理模型的基礎(chǔ)上，教師先指導(dǎo)學(xué)生嘗試用文字、箭頭和關(guān)聯(lián)詞的形式來表示草的數(shù)量保持動態(tài)穩(wěn)定的概念模型(圖2)，然后學(xué)生主動思考、模仿建構(gòu)老鼠數(shù)量保持動態(tài)穩(wěn)定的概念模型(圖3)。通過概念模型的建構(gòu)，學(xué)生體驗了草、鼠、鷹的數(shù)量都有增加、減少、又趨于平衡的過程，體會到這是一種動態(tài)的平衡。

3.1.3 建構(gòu)數(shù)學(xué)模型

在建構(gòu)物理模型和概念模型的基礎(chǔ)上，讓學(xué)生嘗試在坐標(biāo)中用曲線分別表示草、鼠、鷹的數(shù)量隨時間變化而變化的趨勢，進一步分析草、鼠、鷹之間的關(guān)系，教師提供數(shù)據(jù)表格(表1)。

讓學(xué)生在提供的白紙上建立好坐標(biāo)系，再以描點法繪制出在1995-2001年范圍內(nèi)三種生物種群相對數(shù)量的動態(tài)變化曲線。選出有代表性的曲線圖，請學(xué)生共同來分析、糾正，得到較合理的坐標(biāo)、曲線圖(圖4)，從而進一步得出生態(tài)系統(tǒng)中各種生物之間是相互制約，相互依存的關(guān)系。

通過三種模型的建構(gòu)，學(xué)生清晰地看到草、鼠、鷹三種生物通過捕食與被捕食的關(guān)系，互相影響、互相制約，它們的數(shù)量在一定范圍內(nèi)不斷地變化，生物的種類和數(shù)量保持相對穩(wěn)定，生態(tài)系統(tǒng)能夠生生不息、不斷發(fā)展，維持著生態(tài)系統(tǒng)的相對穩(wěn)定。這是通過生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)所實現(xiàn)的，學(xué)生從而得出結(jié)論，生態(tài)系統(tǒng)具有自我調(diào)節(jié)能力。

3.2 分析比較，內(nèi)化新知

教師設(shè)疑，上述生態(tài)系統(tǒng)中，若將鷹大量捕殺，則老鼠和草的數(shù)量將會發(fā)生怎樣的情況呢?學(xué)生分析得出結(jié)論，這個生態(tài)系統(tǒng)很快會遭到破壞。接著展示兩個草原生態(tài)系統(tǒng)的模型：假設(shè)一個生態(tài)系統(tǒng)只有一條食物鏈，另一個有多條食物鏈相互交叉成食物網(wǎng)。比較同樣是采取大量捕殺鷹行動，對草和老鼠的影響有何不同?學(xué)生通過分析得出結(jié)論：不同生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力有強有弱，生物種類越多(營養(yǎng)結(jié)構(gòu)越復(fù)雜)，生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力越強，生態(tài)系統(tǒng)越穩(wěn)定；生物種類越少(營養(yǎng)結(jié)構(gòu)越簡單)，生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力就越弱，生態(tài)系統(tǒng)越不穩(wěn)定。學(xué)生也深受啟發(fā)：人類應(yīng)該保護生物的多樣性，而不應(yīng)該隨意捕殺生物，應(yīng)該與大自然和諧相處。

3.3鏈接生活，自主學(xué)習(xí)

教師首先讓學(xué)生分析“森林大火”的相關(guān)資料，思考下列問題：①發(fā)生森林大火的可能原因?②短期內(nèi)這個森林生態(tài)系統(tǒng)還會處于相對平衡的狀態(tài)嗎?然后讓學(xué)生分析“河流被污染”的資料，思考：①河流被污染的可能原因是什么?②河流嚴(yán)重污染后會造成怎樣的危害?③這條被污染的河流還能處于原來的相對平衡狀態(tài)嗎?④怎樣提高河流生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性?接著讓學(xué)生自主學(xué)習(xí)“生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力是有限度的”相關(guān)內(nèi)容。學(xué)生以課外興趣小組為單位，在課堂上展示分享關(guān)于“生態(tài)系統(tǒng)遭受干擾或破壞”的調(diào)查資料。各學(xué)習(xí)小組分別以文字、圖片、視頻等媒體手段交流了關(guān)于“河流遭受輕微污染后恢復(fù)、舟曲的泥石流、黃河生態(tài)環(huán)境的破壞、太湖的藍藻事件、墨西哥灣漏油事件”等生態(tài)災(zāi)害事件，從不同角度提出了對于問題的見解，觸動學(xué)生的心靈。

通過上述學(xué)習(xí)，學(xué)生共同得出結(jié)論：生態(tài)系統(tǒng)自我調(diào)節(jié)能力是有一定限度范圍的，外來干擾超過生態(tài)系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力范圍，生態(tài)系統(tǒng)的平衡就會被破壞，需要很長時間才能恢復(fù)，甚至完全不能恢復(fù)。學(xué)生也深深意識到生態(tài)環(huán)境的破壞，最終會危及到人類自身，憂患意識油然而生。

3.4學(xué)以致用，參與決策

教師引導(dǎo)學(xué)生用所學(xué)的知識指導(dǎo)生產(chǎn)、生活實際。教師引導(dǎo)學(xué)生思考：人類的活動除了講究經(jīng)濟效益和社會效益外，還必須注意生態(tài)效益。那么，怎樣保持或提高生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)平衡的能力呢?讓學(xué)生分析以下兩個事例：①現(xiàn)代農(nóng)民在設(shè)計新型農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式時，采用了果園養(yǎng)雞，你能用所學(xué)的生態(tài)學(xué)知識來分析這種設(shè)計的合理性嗎?②我國政府提倡“退田還林、退田還湖”，其依據(jù)的生物學(xué)原理是什么?經(jīng)過分析討論達成共識：人類應(yīng)該在遵循生態(tài)平衡規(guī)律的前提下，運用生態(tài)學(xué)原理，合理管理自然或人工生態(tài)系統(tǒng)，合理利用自然資源，防止人類對環(huán)境的破壞，采取措施預(yù)防和減少自然災(zāi)害。

在本堂課結(jié)束時，教師展示張家港優(yōu)美人居環(huán)境的視頻，讓學(xué)生感受生活于其中的和諧與幸福，更讓學(xué)生更深切地體會到保護環(huán)境的重要性，并提問如下：“為了讓這種人與自然和諧相處的美麗景色常駐我們的身邊，為了更好地保護我們的家園，你有何建議?”請學(xué)生寫出“愛我美麗張家港，爭做合格小公民”的海報，并在學(xué)校宣傳欄張貼。

4 課后感悟與反思

4.1 注重學(xué)習(xí)體驗，讓學(xué)生在做中學(xué)

本課的知識目標(biāo)相對簡單，若學(xué)生缺乏以“體驗”為核心的學(xué)習(xí)過程，就不會真正理解“生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力”，也不利于學(xué)生能力的發(fā)展和情感態(tài)度價值觀的達成，所以本節(jié)課的教學(xué)設(shè)計突出了讓學(xué)生在體驗中學(xué)習(xí)這樣一個特點。教師讓學(xué)生在建構(gòu)模型過程中直觀體驗了生物之間相互聯(lián)系、相互制約的關(guān)系，從而認(rèn)識到生態(tài)系統(tǒng)具有自我調(diào)節(jié)功能。接著又通過學(xué)生課外調(diào)查、課堂討論、課外海報制作等活動，讓學(xué)生學(xué)科學(xué)、用科學(xué)、做科學(xué)。總之，在整個教學(xué)過程中力圖做到不斷豐富、深入、融合與升華學(xué)生的體驗。

4.2 注重模型建構(gòu)，使學(xué)生逐步理解核心概念

物理模型、概念模型、數(shù)學(xué)模型的依次建立，有助于學(xué)生理解第一個概念——“生態(tài)系統(tǒng)具有自我調(diào)節(jié)能力”。建立模型的活動過程中，學(xué)生積極思考、討論甚至激烈的爭論，不同的思想碰撞交融、去偽存真，表現(xiàn)出較強學(xué)習(xí)興趣和探究愿望。由于學(xué)生第一次接觸數(shù)學(xué)模型，畫曲線圖的能力欠缺，因此教學(xué)中教師應(yīng)注意數(shù)學(xué)描點法介紹與訓(xùn)練。但對這部分的講解不宜太深，初中學(xué)生能畫出大約的數(shù)量變化趨勢即可。

通過比較不同的生態(tài)系統(tǒng)抗干擾能力的大小，則幫助學(xué)生理解第二個概念——“不同生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)平衡的能力不同”。學(xué)生通過鏈接生活、分析資料得出“生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)平衡能力是有一定限度的”。核心概念的依次提出、逐步深入有助于學(xué)生理解科學(xué)本質(zhì)。

4.3 注重合作學(xué)習(xí)，讓學(xué)生體驗分享與交流的快樂

每個課外興趣小組是按照組間同質(zhì)、組內(nèi)異質(zhì)的原則分成的。成員間分工合作，取長補短，充分展示集體的智慧。上課時每組學(xué)生圍坐在一起，以便啟發(fā)引導(dǎo)后，學(xué)生可以面對面地進行小組討論，合作完成模型的設(shè)計和操作，最終得出結(jié)論。教師根據(jù)學(xué)生的參與程度及回答問題的質(zhì)量等等，評選出最佳表現(xiàn)獎、最佳創(chuàng)意獎等集體和個人獎項，充分調(diào)動學(xué)生的積極性和責(zé)任意識。但也發(fā)現(xiàn)少數(shù)學(xué)生由于時間緊、家里沒有電腦等原因，分配的查閱資料任務(wù)沒有完成。課堂上思維活躍的學(xué)生熱情高漲，膽怯和學(xué)習(xí)有困難的學(xué)生就依賴小組的其他成員，成了陪襯的旁觀者。

4.4 注重理論聯(lián)系實際，讓學(xué)生懂得學(xué)習(xí)要與生活實際相聯(lián)系

“理論與實踐相聯(lián)系、學(xué)習(xí)與生活相統(tǒng)一”，是新課程的重要思想。學(xué)習(xí)“對生活有用的生物”和“對學(xué)生終身發(fā)展有用的生物”，已經(jīng)成為當(dāng)代生物教育的重要理念。教師選擇“舟曲的泥石流、太湖藍藻事件、墨西哥灣的漏油”等生態(tài)系統(tǒng)被破壞的真實事例，讓學(xué)生分析人類活動對生態(tài)平衡的破壞所造成的嚴(yán)重后果，形成對環(huán)境問題的憂患意識和從我做起的理念。教學(xué)中，注重引導(dǎo)學(xué)生將所學(xué)的生態(tài)平衡知識運用到真實生活世界中去，嘗試決策問題，提高社會責(zé)任感。