生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性的概念精選(五篇)

序言：作為思想的載體和知識(shí)的探索者，寫作是一種獨(dú)特的藝術(shù)，我們?yōu)槟鷾?zhǔn)備了不同風(fēng)格的5篇生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性的概念，期待它們能激發(fā)您的靈感。

篇1

關(guān)鍵詞 恢復(fù)力穩(wěn)定性 抵抗力穩(wěn)定性 自我調(diào)節(jié)能力 生態(tài)系統(tǒng)

中圖分類號(hào) G-633.91 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 B

“生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性”人教版是高中生物必修3的內(nèi)容，在教學(xué)過程中，有很多問題一直困擾著教師和學(xué)生，如自我調(diào)節(jié)能力的含義、穩(wěn)定性與復(fù)雜性的關(guān)系、恢復(fù)力穩(wěn)定性和抵抗力穩(wěn)定性的關(guān)系等，然而教材中并沒有給出這些問題的答案。

1 “生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性”的含義

人教版生物必修3“生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性”一節(jié)中，給出的生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的定義為，生態(tài)系統(tǒng)所具有的保持或恢復(fù)自身結(jié)構(gòu)和功能相對(duì)穩(wěn)定的能力，叫做生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

按照這個(gè)定義，生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性包括以下3個(gè)方面的含義：

① 生態(tài)系統(tǒng)未受到外界干擾的情況下，生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能保持動(dòng)態(tài)平衡;

② 生態(tài)系統(tǒng)受到干擾時(shí)，抵抗干擾，維持原有平衡的能力（抵抗力穩(wěn)定性）;

③ 生態(tài)系統(tǒng)受到干擾，遭到破壞后（偏離平衡后），恢復(fù)到原有平衡狀態(tài)的能力（恢復(fù)力穩(wěn)定性）。

2 生態(tài)系統(tǒng)“自我調(diào)節(jié)能力”的含義

人教版生物必修3中，并未給出“生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力”的定義，只提到“生態(tài)系統(tǒng)之所以能維持相對(duì)穩(wěn)定，是由于生態(tài)系統(tǒng)具有自我調(diào)節(jié)能力”，也就是說生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的原因是生態(tài)系統(tǒng)具有自我調(diào)節(jié)能力。很少有文獻(xiàn)給出“自我調(diào)節(jié)能力”的定義，只有少量文獻(xiàn)給出“生態(tài)系統(tǒng)作為具有耗散結(jié)構(gòu)的開放系統(tǒng)，在系統(tǒng)內(nèi)通過一系列的反饋?zhàn)饔茫瑢?duì)外界的干擾進(jìn)行內(nèi)部結(jié)構(gòu)和功能的調(diào)整，以保持系統(tǒng)的穩(wěn)定與平衡能力，稱為生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力”。這樣的定義傾向于將生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力理解為抵抗力穩(wěn)定性。但是生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力遠(yuǎn)不只這一方面，其至少包括以下2個(gè)方面的含義：

① 未受到干擾時(shí)，生態(tài)系統(tǒng)通過自我調(diào)節(jié)能力，調(diào)節(jié)固有的動(dòng)態(tài)平衡。

② 受到干擾后，通過自我調(diào)節(jié)能力對(duì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)和功能進(jìn)行調(diào)整，保持或者恢復(fù)原有平衡。

2.1 通過自我調(diào)節(jié)能力，調(diào)節(jié)固有的動(dòng)態(tài)平衡

生態(tài)系統(tǒng)在未受到干擾時(shí)，其功能和結(jié)構(gòu)保持著固有的動(dòng)態(tài)平衡，這個(gè)固有的動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)是靠自我調(diào)節(jié)能力來實(shí)現(xiàn)的，主要表現(xiàn)在以下3個(gè)方面：

① 同種生物（種群內(nèi)部），通過密度自動(dòng)調(diào)節(jié)種群數(shù)量的穩(wěn)定。當(dāng)密度增高并超過平均密度時(shí)，種群自身的出生率降低，死亡率增高，或者加強(qiáng)遷出等作用（負(fù)反饋?zhàn)饔茫狗N群密度恢復(fù)或接近原有狀態(tài)，反之，當(dāng)密度向低于平均密度的方向偏離時(shí)，種群自身又通過加速生長發(fā)育，提高出生率，降低死亡率等反饋途徑，使種群密度再恢復(fù)或接近原有的水平。種群內(nèi)部自動(dòng)調(diào)節(jié)種群密度的途徑很多，主要可通過行為、內(nèi)分泌和遺傳等方式調(diào)節(jié)。

② 異種生物通過種間關(guān)系彼此相互制約，維持相對(duì)穩(wěn)定。生態(tài)系統(tǒng)中各種生物之間的關(guān)系是復(fù)雜的，異種生物之間可以通過捕食、寄生、種間競(jìng)爭(zhēng)等相互影響彼此的種群密度。如當(dāng)兔的數(shù)量上升后，由于食物變得豐富，猞猁的發(fā)育速度加快，出生率上升，所以數(shù)量上升;又由于猞猁數(shù)量上升，吃掉大量的兔子，所以兔子的數(shù)量又會(huì)下降，猞猁由于缺少食物，從而種群數(shù)量也下降。

③ 生物與非生物相互影響，使生態(tài)系統(tǒng)保持平衡狀態(tài)。

非生物環(huán)境，如光照、溫度、降水、氣候等在一定程度上決定了某一地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的類型。生物可通過不同的生態(tài)對(duì)策適應(yīng)環(huán)境。在多變的、不確定的和難以預(yù)測(cè)氣候的環(huán)境下，種群一般選擇遇到良好環(huán)境就快速發(fā)育，具有很高的出生率。這樣的物種一般體型較小，壽命短，一生中只生殖一次，如寒帶或者干旱地區(qū)的生物、一年生草本植物、蝗蟲。在穩(wěn)定的、較確定的和可預(yù)測(cè)的環(huán)境下，種群一般選擇緩慢發(fā)育，增長率不大，這樣的生物一般體型較大，壽命長，一生中可多次生殖，如熱帶雨林地區(qū)的生物、大象。

生物也可通過改變非生物環(huán)境，以提高自身的調(diào)節(jié)能力。如群落的演替過程中，演替不同階段的生物不斷的改良土壤環(huán)境，使生物群落朝著復(fù)雜化的方向發(fā)展，在群落的演替過程中，生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力也不斷加強(qiáng)。

2.2 通過自我調(diào)節(jié)能力，保持或者恢復(fù)原有平衡

當(dāng)生態(tài)系統(tǒng)受到外界干擾時(shí)，生態(tài)系統(tǒng)可以通過自我調(diào)節(jié)能力抵抗干擾，如森林遇到持續(xù)的干旱氣候，樹木往往擴(kuò)展根系在空間的分布，以保證獲得足夠的水分，維持生態(tài)系統(tǒng)正常的功能;當(dāng)生態(tài)系統(tǒng)由于受到干擾偏離平衡位置時(shí)，可通過自我調(diào)節(jié)能力，恢復(fù)到平衡狀態(tài)，如草原火災(zāi)后，由于草根和種子的再生能力很強(qiáng)，所以草原很快會(huì)恢復(fù)到原來的繁盛狀態(tài)。

但是生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力是有限的，一旦外界干擾超過限度，生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力將很快喪失。如過度放牧導(dǎo)致草原退化，由于草根等都被破壞，失去再生能力，很難恢復(fù)。

3 復(fù)雜性與穩(wěn)定性的關(guān)系

3.1 復(fù)雜性與自我調(diào)節(jié)能力的關(guān)系

人教版生物必修3“生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性”一節(jié)中，給出“一般來說，生態(tài)系統(tǒng)中的組分越多，食物網(wǎng)越復(fù)雜，其自我調(diào)節(jié)能力也就越強(qiáng)”。如前所述，自我調(diào)節(jié)能力主要包含生態(tài)系統(tǒng)未受到干擾時(shí)調(diào)節(jié)動(dòng)態(tài)平衡，與受到干擾時(shí)抵抗干擾和恢復(fù)平衡的能力。一般來說，生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，種間關(guān)系以及生物與非生物環(huán)境之間的關(guān)系就越復(fù)雜，將有更多的途徑維持自身的動(dòng)態(tài)平衡。例如，當(dāng)生態(tài)系統(tǒng)受到外界干擾時(shí)，某一種生物的數(shù)量減少，如果營養(yǎng)結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，將會(huì)有同一營養(yǎng)級(jí)的其他生物補(bǔ)償或代替這一生物的功能，從而維持生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定狀態(tài)。

3.2 復(fù)雜性與抵抗力穩(wěn)定性的關(guān)系

復(fù)雜性與抵抗力穩(wěn)定性的關(guān)系是復(fù)雜的。如人教版生物必修3“生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性”一節(jié)所述，“一般來說，生態(tài)系統(tǒng)中的組分越多，食物網(wǎng)越復(fù)雜，其自我調(diào)節(jié)能力也就越強(qiáng)，抵抗力穩(wěn)定性就越高”。但是，在實(shí)驗(yàn)研究中得出了不同的結(jié)論，如在非洲塞倫蓋蒂平原的研究結(jié)果表明，在群落中增加了水牛的草食作用以后，群落的穩(wěn)定性下降了，也就說明物種豐富度高的群落，其抵抗力較差;而在美國黃石公園的研究結(jié)果表明，物種豐富度高的草原與物種豐富度低的草原相比，更能抵抗干旱的環(huán)境。

3.3 復(fù)雜性與恢復(fù)力穩(wěn)定性的關(guān)系

復(fù)雜性與恢復(fù)力穩(wěn)定性的關(guān)系是復(fù)雜的。人教版生物教材中，并沒有直接給出恢復(fù)力穩(wěn)定性與復(fù)雜性的關(guān)系，一般認(rèn)為，群落或者生態(tài)系統(tǒng)的復(fù)雜程度越高，恢復(fù)力穩(wěn)定性越弱。例如森林和草原在同樣遭受火災(zāi)之后，草原生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)的相對(duì)要快一些。

但是，生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)力穩(wěn)定性不僅決定于生態(tài)系統(tǒng)的復(fù)雜性，生態(tài)系統(tǒng)所處的自然條件和遭受的破壞程度同樣影響恢復(fù)力穩(wěn)定性。例如在同等強(qiáng)度的干擾下，草原生態(tài)系統(tǒng)比沙漠生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)速度快，雖然草原生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜，但是由于其氣候條件（尤其是降雨）比沙漠好，所以受到干擾以后恢復(fù)較快。同一生態(tài)系統(tǒng)受到不同干擾時(shí)，恢復(fù)速度也不一樣。當(dāng)干擾較弱時(shí)，恢復(fù)速度較快，干擾較強(qiáng)時(shí)，恢復(fù)速度較慢。但是，當(dāng)破壞程度超過了生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力時(shí)，恢復(fù)力穩(wěn)定性將遭到破壞，此時(shí)恢復(fù)的時(shí)間將更漫長。這個(gè)恢復(fù)的過程已經(jīng)不屬于恢復(fù)力穩(wěn)定性的范疇，應(yīng)該屬于群落演替的范疇。

3.4 恢復(fù)力穩(wěn)定性與抵抗力穩(wěn)定性的關(guān)系

一般認(rèn)為，同一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)抵抗力穩(wěn)定性與恢復(fù)力穩(wěn)定性呈現(xiàn)相反的關(guān)系。一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，抵抗力穩(wěn)定性就越高。但遭受干擾后，恢復(fù)的時(shí)間將較長，也就是說恢復(fù)力穩(wěn)定性越弱。

由于抵抗力穩(wěn)定性和恢復(fù)力穩(wěn)定性與復(fù)雜性的關(guān)系極其復(fù)雜，因此直接將抵抗力穩(wěn)定性與恢復(fù)力穩(wěn)定性相比較，是不合適的。例如，熱帶雨林物種豐富度很高，抵抗力穩(wěn)定性很強(qiáng)，然而，遭受一定程度的干擾后，也能較快的恢復(fù);北極苔原物種豐富度很低，營養(yǎng)結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單，抵抗力穩(wěn)定性很低，在遭受到外界干擾后，由于氣候惡劣，恢復(fù)的時(shí)間也比較漫長。

參考文獻(xiàn)：

[1] 朱正威，趙占良.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書：生物?必修3?穩(wěn)態(tài)與環(huán)境[M].北京：人民教育出版社，2007.

[2] 殷維君.環(huán)境保護(hù)基礎(chǔ)[M].武漢：武漢工業(yè)大學(xué)出版社，1998.

[3] 孫儒泳.動(dòng)物生態(tài)學(xué)原理[M].北京：北京師范大學(xué)出版社，2012.

篇2

關(guān)鍵詞：土壤生態(tài)系統(tǒng)；穩(wěn)定性；研究

前言：土壤生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性主要表現(xiàn)在土壤生態(tài)系統(tǒng)的抵抗力和恢復(fù)力，其主要作用是衡量土壤的健康程度，土壤生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)，對(duì)于土壤的健康評(píng)價(jià)有著重要作用。土壤是人們賴以生存的重要保障，隨著經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高和科學(xué)技術(shù)的大力發(fā)展，土壤污染問題日益嚴(yán)重，土壤的健康程度越來越受到各界的關(guān)注，這也使土壤生態(tài)系統(tǒng)研究得到了進(jìn)一步的發(fā)展。

1 土壤生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的概念

土壤生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性一直是生態(tài)學(xué)中重點(diǎn)討論的理論問題之一[1]。在生態(tài)學(xué)研究中，對(duì)土壤生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的概念一般有兩種解釋。一種認(rèn)為土壤生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性是指土壤系統(tǒng)的抗干擾能力，另一種解釋是生態(tài)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性。其中土壤系統(tǒng)的抗干擾能力的具體解釋是抵抗力和恢復(fù)力，指土壤在經(jīng)受多種因素干擾后，依舊能夠保持原有狀態(tài)不變的能力和受到干擾并引起變化后，能夠恢復(fù)到原有狀態(tài)的能力。

2 土壤系統(tǒng)穩(wěn)定性研究?jī)?nèi)容

2.1 干擾因素類型

在進(jìn)行土壤系統(tǒng)穩(wěn)定性研究時(shí)，首先要分析其的干擾類型，以干擾為依據(jù)，將土壤系統(tǒng)的穩(wěn)定性充分顯現(xiàn)出來。不同的干擾方式對(duì)土壤生態(tài)系統(tǒng)的影響效果不同，因此，在進(jìn)行研究時(shí)，要對(duì)干擾類型進(jìn)行科學(xué)合理的分析，深入了解不同干擾因素對(duì)于土壤系統(tǒng)的不同影響效果。

干擾因素分為許多不同的類型，分類的標(biāo)準(zhǔn)一般是形勢(shì)、強(qiáng)度、頻率等，干擾因素具有一定的破壞力，能夠造成不同程度的破壞事件。常見的干擾類型主要分為三大類：擾動(dòng)、脅迫和干擾。

擾動(dòng)主要包括瞬時(shí)擾動(dòng)和持久性擾動(dòng)兩種類型，對(duì)土壤生態(tài)系統(tǒng)的影響在時(shí)間上有一定差異。脅迫則是分為致死性傷害和非致死性傷害，其影響效果分別表現(xiàn)為個(gè)體生物死亡和生物量減少。干擾則具有破壞、組分改變、干涉、抑制等作用。在實(shí)驗(yàn)中經(jīng)常會(huì)用熱、干濕交替、重金屬等脅迫方式作為干擾類型進(jìn)行土壤生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的研究。

2.2 土壤參數(shù)與過程

土壤是生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)循環(huán)和能量轉(zhuǎn)化過程的重要場(chǎng)所[2]。土壤生態(tài)系統(tǒng)的生命因素主要有微生物和土壤動(dòng)物[3]。由于土壤生態(tài)系統(tǒng)與地面上的生態(tài)系統(tǒng)具有很大的差別，因此在進(jìn)行土壤生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性研究時(shí)，要注重區(qū)別其與其他生態(tài)系統(tǒng)中的不同特征。

土壤生態(tài)系統(tǒng)過程主要分為生物與物理化學(xué)兩方面。生物過程主要是將土壤生物的群落結(jié)構(gòu)、活性和功能等作為內(nèi)容的表征。物理化學(xué)過程則是將土壤的孔隙結(jié)構(gòu)、透水性等作為內(nèi)容的表征。由于土壤的生態(tài)過程十分容易受到土壤生物的影響，因此很多關(guān)于土壤生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性研究都是從土壤生物的角度進(jìn)行的。其中通常測(cè)定的參數(shù)主要包含土壤生長速率、氮素礦化速率等。

3 影響土壤生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性研究的外部因素

3.1 土壤污染

現(xiàn)階段由于科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和化學(xué)原料的使用，土壤受到了嚴(yán)重的污染。據(jù)相關(guān)調(diào)查表明，在土壤經(jīng)受過重金屬污染后，會(huì)出現(xiàn)明顯的生物量降低，微生物種類減少等現(xiàn)象。但是相對(duì)于實(shí)驗(yàn)室的人工污染試驗(yàn)，這種經(jīng)過外部因素污染的土壤更具有研究意義。

3.2 植被

植被與土壤具有直接關(guān)系，兩者之間有著能量與物質(zhì)的交流，一般的植擾，是對(duì)土壤的積極性干擾。植被對(duì)于土壤的修復(fù)有著重要作用，不同的植被類型對(duì)于土壤中的化學(xué)組成有著不同影響，其中的碳氮量更是土壤生物群的重要影響因素。在碳氮比相對(duì)較低時(shí)，土壤生物群的穩(wěn)定性相對(duì)較高，當(dāng)碳氮比較高時(shí)則情況相反。

3.3 其他干擾因素

人為干擾和環(huán)境脅迫對(duì)于土壤生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性也有著重要的影響。相關(guān)研究表明，土壤對(duì)一般的干擾具有很強(qiáng)的恢復(fù)能力，但是大量的使用化肥會(huì)使土壤生物群落受到嚴(yán)重的影響，且這些生物群落對(duì)于環(huán)境脅迫，如人工降雨等的抵抗力也相對(duì)較差。

4 土壤生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的內(nèi)在機(jī)制

4.1 土壤物理化學(xué)環(huán)境

土壤中的物理化學(xué)環(huán)境是生物群落穩(wěn)定性的重要影響因素，尤其是土壤質(zhì)地的影響作用最為顯著。有些土壤由于質(zhì)地原因，可以吸附更多的有機(jī)質(zhì)，能夠激發(fā)生物活性，達(dá)到穩(wěn)定生物群落的效果。而在土壤中添加有機(jī)物，也能夠達(dá)到同樣的效果。另外一些物理化學(xué)因素，例如：土壤含水量、PH值、土壤團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)等，對(duì)于生物群落德組成都有一定的影響，但是對(duì)于其穩(wěn)定性的影響情況暫時(shí)并沒有相關(guān)數(shù)據(jù)。

4.2 生物多樣性

生物多樣性與生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的關(guān)系，一直是生態(tài)學(xué)重點(diǎn)研究課題，但是在研究過程中，很少會(huì)將土壤生態(tài)系統(tǒng)作為研究對(duì)象。現(xiàn)階段的科學(xué)技術(shù)發(fā)展和社會(huì)需求已經(jīng)不能夠滿足于僅僅對(duì)地表生物的研究，因此，分子技術(shù)驅(qū)動(dòng)的土壤微生物研究就此展開。

在研究過程中，學(xué)者多次測(cè)試了不同土壤與生物多樣性的關(guān)系，而最終結(jié)果并沒有證明土壤功能與生物多樣性具有直接的關(guān)系。由于土壤生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定機(jī)制的研究時(shí)間相對(duì)較短，土壤生態(tài)系統(tǒng)的生物群數(shù)量龐大，并沒有獲取到更多有價(jià)值的數(shù)據(jù)，因此，需要更加重視土壤生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的研究，加大研究力度和資金投入，對(duì)土壤生態(tài)系統(tǒng)中的微生物群落、干擾因素等進(jìn)行更深入的了解。

參考文獻(xiàn)

[1] 賀紀(jì)正.土壤生態(tài)系統(tǒng)為生物多樣性――穩(wěn)定性關(guān)系的思考[J].生物多樣性，2013，4（21）：411-420

篇3

聯(lián)系方式：胡小勇（曲岸），；QQ：472275060

教學(xué)設(shè)計(jì)概述

思路概述

《普通高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)》提出“注重使學(xué)生在現(xiàn)實(shí)生活的背景中學(xué)習(xí)生物學(xué)”，倡導(dǎo)學(xué)生在解決實(shí)際問題的過程中深入理解生物學(xué)的核心概念，并能運(yùn)用生物學(xué)的原理和方法參與公眾事務(wù)的討論或作出相關(guān)的個(gè)人決策。《生態(tài)系統(tǒng)的組成成分及其相互關(guān)系》，就是通過有效使用信息技術(shù)來實(shí)現(xiàn)上述課程理念的教學(xué)設(shè)計(jì)和實(shí)踐。

本教學(xué)內(nèi)容是上海市高中生命科學(xué)高二年級(jí)第二學(xué)期《生態(tài)系統(tǒng)》（教材《生命科學(xué)》，上海科學(xué)技術(shù)出版社）中的第一單元。由于本校高二學(xué)生已經(jīng)接受過信息技術(shù)課程教學(xué)，能夠熟練地操作電腦并掌握了概念圖軟件Mindmanager的使用方法，同時(shí)還具備一定的分析問題、解決問題能力，因此將教學(xué)設(shè)計(jì)思路定位為“基于信息技術(shù)的分組自主學(xué)習(xí)”。依據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)針對(duì)核心問題“生態(tài)系統(tǒng)的成分及它們之間的關(guān)系”，把學(xué)習(xí)設(shè)置在有意義的問題情境中（設(shè)計(jì)一個(gè)微型生態(tài)系統(tǒng)，讓其維持一定時(shí)間的運(yùn)轉(zhuǎn)）。通過讓學(xué)生合作解決真實(shí)問題，來學(xué)習(xí)隱含于問題背后的生物科學(xué)知識(shí)，形成解決問題和自主學(xué)習(xí)的能力。教學(xué)設(shè)計(jì)還特別強(qiáng)調(diào)關(guān)注學(xué)生對(duì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和改進(jìn)實(shí)驗(yàn)過程的體驗(yàn)，從而理解“非生物的物質(zhì)和能量、生產(chǎn)者、消費(fèi)者、分解者、生態(tài)系統(tǒng)”等教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)。

學(xué)習(xí)目標(biāo)

知識(shí)和技能：掌握生態(tài)系統(tǒng)的概念與成分，及各成分在生態(tài)系統(tǒng)中的重要作用；認(rèn)識(shí)影響生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的因素；培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力；培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、科學(xué)分析實(shí)驗(yàn)和預(yù)測(cè)結(jié)果的能力。

過程和方法：引導(dǎo)和組織學(xué)生使用Mindmanager工具軟件開展自主學(xué)習(xí)和協(xié)作探究。

情感、態(tài)度和價(jià)值觀：學(xué)生首先通過自己動(dòng)手制作生態(tài)瓶并分析維持其平衡的必要條件，認(rèn)識(shí)到對(duì)于一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)來說，非生物成分和生物成分是缺一不可的。其次，通過了解美國生物圈II號(hào)失敗的教訓(xùn)，認(rèn)識(shí)到地球是我們唯一的家園，每個(gè)人都有責(zé)任保護(hù)地球，人類的一切活動(dòng)都要遵循生態(tài)平衡的客觀規(guī)律。

教學(xué)過程設(shè)計(jì)

教學(xué)內(nèi)容包括“認(rèn)識(shí)生態(tài)系統(tǒng)的成分和功能”、“分析地球之外是否有適合于人類居住的生態(tài)系統(tǒng)”兩部分，共設(shè)計(jì)了三個(gè)探究活動(dòng)。我們采用概念圖軟件Mindmanager，將學(xué)習(xí)活動(dòng)建構(gòu)繪制成一個(gè)可擴(kuò)展的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)支架，如圖1所示。在學(xué)習(xí)過程中通過按步驟展開概念圖，可以獲取學(xué)習(xí)資源，生成知識(shí)，解決問題。在每個(gè)活動(dòng)中，都設(shè)計(jì)了有意義的問題情境，逐層遞進(jìn)，從而有效地落實(shí)教學(xué)目標(biāo)。

圖1 基于Mindmanager的教學(xué)活動(dòng)框圖

活動(dòng)1：通過觀察微型生態(tài)球和Flash課件，初步認(rèn)識(shí)生態(tài)系統(tǒng)有哪些成分和它們之間的關(guān)系。達(dá)成知識(shí)目標(biāo)“掌握生態(tài)系統(tǒng)的成分及各成分的重要作用”、達(dá)成能力目標(biāo)“細(xì)心觀察，發(fā)現(xiàn)問題”。

活動(dòng)2：通過模仿設(shè)計(jì)生態(tài)瓶并思考如何讓它維持的時(shí)間更長久，進(jìn)一步深入認(rèn)識(shí)生態(tài)系統(tǒng)的成分和它們之間的關(guān)系，初步認(rèn)識(shí)到這是維持生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的基礎(chǔ)。達(dá)成知識(shí)目標(biāo)“認(rèn)識(shí)影響生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的因素”，達(dá)成能力目標(biāo)“設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和改進(jìn)實(shí)驗(yàn)”。

活動(dòng)3：通過分析生物圈II號(hào)失敗的原因，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)到“遵循生態(tài)規(guī)律，保護(hù)地球，保護(hù)環(huán)境，保護(hù)野生動(dòng)植物資源，就是保護(hù)人類自己”，逐步樹立人與自然和諧共處的理念。達(dá)成情感目標(biāo)“地球是人類唯一的家園，人類的一切活動(dòng)都要遵循生態(tài)平衡的客觀規(guī)律”等。

在教學(xué)過程中，應(yīng)用到的教學(xué)資源和材料主要包括：供學(xué)生自主學(xué)習(xí)參考的學(xué)案；Mindmanager學(xué)習(xí)概念圖、Flash課件、PPT課件、數(shù)字圖片，以及中國科普網(wǎng)絡(luò)資源等。

學(xué)生活動(dòng)：觀察研討

教師播放Flash課件，讓學(xué)生觀察風(fēng)靡歐洲的生態(tài)球，如圖2所示，激發(fā)學(xué)生思維：“為什么完全密閉的玻璃球中的小蝦能自由自在地生活？”

圖2 生態(tài)球

學(xué)生觀察生態(tài)球由哪些材料做成，然后歸類。

有了這些材料，生態(tài)球是如何運(yùn)轉(zhuǎn)的？（觀看兩個(gè)Flas，得出結(jié)論）

通過活動(dòng)，學(xué)生概括出生態(tài)系統(tǒng)的成分及各成分的作用，明確生態(tài)球能夠運(yùn)轉(zhuǎn)的原因。

學(xué)生活動(dòng)：模仿實(shí)驗(yàn)

學(xué)生模仿生態(tài)球，自主嘗試動(dòng)手做一個(gè)微型生態(tài)系統(tǒng)，同時(shí)思考：“如何讓它維持的時(shí)間更長久？”

學(xué)生交流分享，通過比較不同的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案，推選出最佳組合方案。

師生共同總結(jié)，概括出生態(tài)系統(tǒng)的概念。

學(xué)生活動(dòng)：展示交流

學(xué)生代表作PPT展示：了解為了試驗(yàn)人類離開地球能否生存，美國建造了完全封閉的“生物圈II號(hào)”實(shí)驗(yàn)基地，如圖3所示。它是一個(gè)更大型的模擬生態(tài)系統(tǒng)，從成分上看，什么都不缺，但是最終這個(gè)計(jì)劃失敗了。

圖3 生物圈II號(hào)

應(yīng)用所學(xué)的生物原理思考和交流：你從“生物圈II號(hào)”的失敗中得到了什么啟示？ 總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)：人類在茫茫宇宙中只有地球這一處家園，地球不是實(shí)驗(yàn)室，我們輸不起，只有善待和保護(hù)她才是我們真正的出路。

課堂實(shí)施效果

篇4

關(guān)鍵詞：案例教學(xué)高中生物教學(xué)設(shè)計(jì)

1教材及學(xué)情分析

1.1教材分析

本節(jié)選自人教版必修三第五章第五節(jié)，這節(jié)的主要內(nèi)容有生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的概念，生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)，生態(tài)系統(tǒng)抵抗力穩(wěn)定性和恢復(fù)力穩(wěn)定性，提高生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性等，重點(diǎn)掌握生態(tài)系統(tǒng)自我調(diào)節(jié)的主要機(jī)制—負(fù)反饋調(diào)節(jié)，難點(diǎn)區(qū)分抵抗力穩(wěn)定性和恢復(fù)力穩(wěn)定性。

1.2學(xué)情分析

本節(jié)是在八年級(jí)北師大版生物8單元《生物與環(huán)境》第23章《生態(tài)系統(tǒng)及其穩(wěn)定性》第4節(jié)《生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性》內(nèi)容學(xué)習(xí)后的鞏固和提升，目的在于進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生尊重自然發(fā)展規(guī)律，尋求人與自然和諧發(fā)展的途徑。對(duì)于高二的學(xué)生來說，初中相關(guān)知識(shí)的學(xué)習(xí)已使之具有較充足的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)，教學(xué)過程中再單靠教師講授法教學(xué)就比較枯燥，學(xué)生容易分心使教學(xué)效果不佳。本節(jié)內(nèi)容與自然科學(xué)聯(lián)系緊密，加之理解能力較初中強(qiáng)，擬采用案例教學(xué)法將枯燥的書本知識(shí)與生活實(shí)際相聯(lián)系，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)其自主分析解決問題的能力，從而完成知識(shí)體系的構(gòu)建。

2設(shè)計(jì)理念

好的案例是案例教學(xué)的關(guān)鍵，選擇案例首先需要與學(xué)習(xí)的內(nèi)容緊密相關(guān)，其次是要具有典型性，與學(xué)生能產(chǎn)生共鳴，三是能突出重難點(diǎn)內(nèi)容。在案例教學(xué)實(shí)施中，教師要注意把握好自身的引導(dǎo)作用和學(xué)生的主體作用，呈現(xiàn)案例要適時(shí)，抓住要點(diǎn)提出問題，使學(xué)生踴躍參與討論，解析案例，合作交流，得出結(jié)果，最后班級(jí)互動(dòng)，交流意見，總結(jié)補(bǔ)充，反思欠缺[4][5]。

3教學(xué)過程

基于案例教學(xué)的設(shè)計(jì)理念聯(lián)系生活實(shí)際對(duì)必修三中的“生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性”一節(jié)進(jìn)行了案例教學(xué)設(shè)計(jì).

4結(jié)語

4.1案例教學(xué)中緊密聯(lián)系生活實(shí)際

本節(jié)內(nèi)容在總體設(shè)計(jì)上以海洋生態(tài)系統(tǒng)作為引導(dǎo)，首先以目前社會(huì)廣泛關(guān)注的海洋微塑料污染問題為案例引起學(xué)生共鳴，提出了要學(xué)生討論的第一個(gè)問題“什么是生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性”？由此展開再通過多個(gè)案例層層深入將本節(jié)的知識(shí)點(diǎn)一一呈現(xiàn)并闡述，同時(shí)回顧拓展了反饋調(diào)節(jié)的概念模型，將其從人體生命活動(dòng)延伸到生態(tài)系統(tǒng)。以上以生活實(shí)際案例為基礎(chǔ)的教學(xué)設(shè)計(jì)，能較好地幫助學(xué)生理解記憶，疏通難點(diǎn)，構(gòu)建完整的知識(shí)體系。

4.2案例教學(xué)中引導(dǎo)構(gòu)建知識(shí)體系

通過以上教學(xué)過程發(fā)現(xiàn)，案例教學(xué)在實(shí)施的過程中以真實(shí)的案例為載體，與生活實(shí)際相聯(lián)系，教師積極引導(dǎo)學(xué)生有目的的學(xué)習(xí)，主動(dòng)思考并大膽發(fā)表個(gè)人的觀點(diǎn)，在輕松活躍的氛圍里完成學(xué)習(xí)的目標(biāo)，解決問題獲取知識(shí)，完成知識(shí)體系的構(gòu)建[7]。

篇5

關(guān)鍵詞：數(shù)學(xué)建模；概念教學(xué)；自主探究

1數(shù)學(xué)模型建構(gòu)教學(xué)的理論依據(jù)

模型建構(gòu)教學(xué)活動(dòng)以學(xué)生為主體，以建構(gòu)模型為主線，讓學(xué)生在探究過程中交流、學(xué)習(xí)。它重視學(xué)習(xí)過程的主動(dòng)性和建構(gòu)性，強(qiáng)調(diào)學(xué)生以個(gè)體的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)建構(gòu)對(duì)新事物的理解，從而形成新的概念，掌握解決問題的方法和技能。教師在教學(xué)過程中用好模型建構(gòu)，對(duì)提高學(xué)生生物科學(xué)素養(yǎng)有很大幫助。數(shù)學(xué)建模是指通過數(shù)據(jù)解釋實(shí)際問題，并接受實(shí)際的檢驗(yàn)。生物學(xué)教學(xué)建模時(shí)，教師引導(dǎo)學(xué)生利用生物學(xué)基本概念和原理，理解用數(shù)學(xué)符號(hào)和語言表述的生物學(xué)現(xiàn)象、本質(zhì)特征和量變關(guān)系。生物學(xué)數(shù)學(xué)建模一般包括5個(gè)基本環(huán)節(jié)：模型準(zhǔn)備、模型假設(shè)、模型建構(gòu)、模型再建構(gòu)和模型應(yīng)用。

2數(shù)學(xué)模型建構(gòu)教學(xué)在初中生物課堂教學(xué)中的實(shí)踐

以“生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性”為例，闡述初中生物數(shù)學(xué)模型建構(gòu)的教學(xué)實(shí)踐與思考。

2.1模型準(zhǔn)備

建構(gòu)數(shù)學(xué)模型，首先要了解問題的背景，明確建模的目的，收集必要的各種資料和信息，弄清對(duì)象的特征。“生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性”這節(jié)課選自北師大版八年級(jí)下冊(cè)第二十三章第四節(jié)，可分為生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的概念、穩(wěn)定性形成的原因以及穩(wěn)定性的破壞三個(gè)部分。第三節(jié)中的生態(tài)系統(tǒng)的食物鏈和食物網(wǎng)以及生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)、能量流動(dòng)為本節(jié)學(xué)習(xí)基礎(chǔ)。生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性形成的原因既是本節(jié)課的教學(xué)重點(diǎn)，也是教學(xué)難點(diǎn)。通過數(shù)學(xué)建模的方法，可以把生物之間通過捕食形成的數(shù)量變化關(guān)系，更加直觀、有效地呈現(xiàn)出來，有利于學(xué)生對(duì)生態(tài)系統(tǒng)自我調(diào)節(jié)能力的理解和掌握。

2.2模型假設(shè)

合理提出假設(shè)是數(shù)學(xué)建模的前提條件。在本節(jié)教學(xué)內(nèi)容中，教師引導(dǎo)學(xué)生嘗試建立生態(tài)系統(tǒng)中各生物之間通過捕食關(guān)系所形成的數(shù)量變化曲線圖模型，引導(dǎo)學(xué)生提出合理的假設(shè)。

2.3模型建構(gòu)

根據(jù)所作的假設(shè)，教師分析學(xué)生的學(xué)情，創(chuàng)設(shè)問題情境，引導(dǎo)學(xué)生逐步建構(gòu)出數(shù)學(xué)模型。八年級(jí)的學(xué)生已經(jīng)具有利用曲線統(tǒng)計(jì)圖統(tǒng)計(jì)、描述、分析數(shù)據(jù)的能力，具備建模的知識(shí)基礎(chǔ)。教師在教學(xué)中通過創(chuàng)設(shè)由易到難、層層深入的問題情境，引導(dǎo)學(xué)生提出問題、分析問題。學(xué)生在教師的引導(dǎo)下，逐步建構(gòu)數(shù)學(xué)模型。教師利用導(dǎo)學(xué)案，引導(dǎo)學(xué)生分析凱巴森林中鹿與狼的數(shù)量變化，并啟發(fā)學(xué)生思考：不同生物之間通過捕食關(guān)系如何相互影響？分析二者數(shù)量峰值不同步的原因是什么？分析當(dāng)狼的數(shù)量上升時(shí)，鹿的數(shù)量會(huì)發(fā)生怎樣的變化？如果鹿的數(shù)量變化了，又對(duì)狼產(chǎn)生怎樣的影響？繼而，學(xué)生進(jìn)一步分析：狼的數(shù)量下降的話，鹿的數(shù)量會(huì)發(fā)生怎樣的變化？引起該變化的原因是什么？教師引導(dǎo)學(xué)生分析得出：生物之間通過捕食關(guān)系相互影響和相互制約。這樣引導(dǎo)學(xué)生歸納生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性形成的原因，逐步建構(gòu)數(shù)學(xué)模型。

2.4模型再建構(gòu)

個(gè)人或小組最初建構(gòu)的模型是否科學(xué)、合理，必須經(jīng)過模型檢測(cè)。教師可以引導(dǎo)學(xué)生分析其他生態(tài)系統(tǒng)生物之間的數(shù)量關(guān)系，進(jìn)一步驗(yàn)證模型是否科學(xué)合理。課堂上師生之間通過相互交流和評(píng)價(jià)，完成模型的再建構(gòu)。課堂上學(xué)生代表展示自己建構(gòu)出的數(shù)學(xué)模型，并進(jìn)行合作交流。

2.5模型應(yīng)用

模型應(yīng)用是運(yùn)用建構(gòu)的數(shù)學(xué)模型解決生產(chǎn)實(shí)際、生活實(shí)踐中生物學(xué)的疑難問題。教師啟發(fā)學(xué)生圍繞凱巴森林應(yīng)用模型解決生活中的實(shí)際問題，并要求學(xué)生思考：生態(tài)平衡受到嚴(yán)重破壞的凱巴森林，要恢復(fù)到1906年以前的狀態(tài)，可采取哪些措施？學(xué)生在對(duì)問題的思考中，進(jìn)一步深化概念理解，并應(yīng)用自主建構(gòu)的數(shù)學(xué)模型，分析解決實(shí)際問題，感悟數(shù)學(xué)模型建構(gòu)方法在研究生物學(xué)問題上的重要價(jià)值。

3數(shù)學(xué)建模教學(xué)的教學(xué)收獲

3.1數(shù)學(xué)建模教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手動(dòng)腦能力

數(shù)學(xué)建模是一個(gè)創(chuàng)造性的活動(dòng)過程，要經(jīng)過不斷的分析、討論和修改。應(yīng)用數(shù)學(xué)建模的方法進(jìn)行教學(xué)，不是教師硬性灌輸知識(shí)，而是學(xué)生在教師的引導(dǎo)下，動(dòng)腦動(dòng)手建構(gòu)數(shù)學(xué)模型。

3.2數(shù)學(xué)建模教學(xué)實(shí)現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)方式的蛻變和提升

新課程改革的重要突破口之一就是轉(zhuǎn)變學(xué)生的學(xué)習(xí)方式，由過去的被動(dòng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)學(xué)習(xí)，完成由以教師、知識(shí)為中心，向以學(xué)生發(fā)展為中心的轉(zhuǎn)變。教師在課堂上給學(xué)生充分的自主學(xué)習(xí)的時(shí)間和空間，并通過一系列的問題引導(dǎo)學(xué)生逐步建構(gòu)出數(shù)學(xué)模型，促進(jìn)學(xué)生的主體性發(fā)展。教師在放手讓學(xué)生獨(dú)立思考、自主建構(gòu)的基礎(chǔ)上，組織學(xué)生開展合作交流。通過合作交流使學(xué)生從不同角度思考問題，對(duì)自己和他人的成果進(jìn)行反思，在合作交流中相互啟發(fā)、共同發(fā)展，培養(yǎng)合作精神和參與意識(shí)。

3.3數(shù)學(xué)建模教學(xué)引導(dǎo)學(xué)生更加直觀、科學(xué)、有效地建構(gòu)新的知識(shí)體系

數(shù)學(xué)建模教學(xué)的目的是讓學(xué)生在建構(gòu)模型的過程中，理解生物學(xué)核心知識(shí)，提升自己的生物素養(yǎng)。數(shù)學(xué)模型本身又給學(xué)生一個(gè)直觀、生動(dòng)的印象，使靜止的文字變得活躍、生動(dòng)。例如：生物之間通過捕食關(guān)系形成的動(dòng)態(tài)的數(shù)量變化，是一個(gè)奇妙而抽象的復(fù)雜現(xiàn)象，通過數(shù)學(xué)模型可以更加直觀、簡(jiǎn)單地呈現(xiàn)這一現(xiàn)象。數(shù)學(xué)楗模教學(xué)也能夠用于指導(dǎo)解決生活、生產(chǎn)中的實(shí)際問題。

3.4數(shù)學(xué)建模教學(xué)有利于提高學(xué)生學(xué)習(xí)生物的興趣

學(xué)生在建構(gòu)模型的過程中學(xué)習(xí)生物知識(shí)，同時(shí)體驗(yàn)到模型建構(gòu)成功后的喜悅感、自豪感。

3.5數(shù)學(xué)建模教學(xué)有利于提高教師的教學(xué)素養(yǎng)

數(shù)學(xué)建模教學(xué)需要教師通過理論學(xué)習(xí)和實(shí)踐，提高數(shù)學(xué)知識(shí)的儲(chǔ)備，指導(dǎo)學(xué)生解決生物學(xué)問題。教師應(yīng)認(rèn)真研究教材，篩選出適合實(shí)施數(shù)學(xué)建模教學(xué)的典型知識(shí)，并在教學(xué)實(shí)踐中積累經(jīng)驗(yàn)，逐步形成一些典型的課例和教學(xué)設(shè)計(jì)，同時(shí)在每一次教學(xué)過程中不斷完善。

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