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“生態系統的信息傳遞”一節教学设计

時間:2011-08-21 10:36來源:教科室 作者:楊學志 點擊:

 

“生態系統的信息傳遞”一節教學設計
生物教研組    楊學志  
1        教學目標的確定
本節是普通高中課程標准實驗教科書生物(人教版)必修3第5章第4節的內容,與老教材對照是新增加的部分,可見研究生態系統的信息傳遞是生態學新的研究領域,隨著科學技術的發展,人們已經認識到信息與物質、能量一樣起著十分重要的作用。本節內容是在學完生態系統的兩大主要功能即能量流動和物質循環之後又一重要功能的補充介紹,爲從功能的角度分析生態系統穩定性的原因打下堅實的基礎。課程標准中與本節內容相關的具體內容標准是:舉例說出生態系統中的信息傳遞。關于生態系統中信息的種類,教材作了簡要的概述和舉例,在實際的課堂教學中教師應該引導學生關注身邊的生物是如何進行信息傳遞的,要讓學生明白信息只有通過傳遞才能體現其價值,發揮其作用。關于信息傳遞在生態系統中的作用,教材中的“資料分析”列舉了生物的生存、種群的繁衍和生態系統的穩定與信息傳遞的關系實例,讓學生自主分析、自我總結得出“生命活動的正常進行、生物種群的繁衍和生態系統的穩定,離不開信息的傳遞”的結論,這是本節的重點和難點。關于信息傳遞在農業生産中的應用,比較貼近學生已有的生活經驗,體現了與生産實踐的結合,體現了學以致用。從教材的編寫特點看,本節內容是通過問題探討、相關實例介紹、資料分析和課外實踐的實驗設計等來實現課程標准中的目標。基于以上考慮,本節的教學目標是:1.舉例說出生態系統中的信息傳遞。2.說出信息傳遞在生態系統中的作用。3.描述信息傳遞在農業生産中的應用。
2        教學設計思路

物理信息
化學信息
行爲信息
維持生命活動正常進行
維持生物種群的繁衍
調節生物種間關系
維持生態系統穩定
提高農、畜産品的産量
對有害動物進行控制
預測地震等自然災害
圖片展示,設置問題情境,自由討論,導入課題
文學欣賞,用古詩文中的佳詞麗句幫助理解,結合問題教學,提煉歸納物理信息。
材料閱讀,通过比较,使学生了解物理信息和化學信息的区别,知道化學信息的本质。
 
影象放映,結合教材“問題探討”,自主學習,
能举例说出行爲信息。
幻燈放映,自由討論,達成目標。
實例分析,結合教材,分組討論,歸納總結,從具體事例上升到普遍意義。
網上查詢,師生、生生相互交流信息,學會資源共享,強化學以致用。
文本框: 信 息 的 种 类文本框: 信息传递的作用文本框: 信息传递的应用基本知識                                  基本思路

§5-4 生态系统的信息传递(标题)    
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3        教學實施的程序
教學內容
教師的組織和引導
學生活動
教學意圖
第5章 生态系统及其稳定性
第4节 生态系统的信息传递
導入:
课件展示4幅优美的风景图片,每幅图片上的主题分别是“阳春桃李盛开”、“盛夏娇荷满池”、“晚秋百菊争艳”、“严冬红梅斗寒”,并提问“是什么因素让桃李盛开、娇荷满池、百菊争艳、红梅斗寒?”不要求学生作答,也不评定正误,待学生讨论稍定后,教师接过学生的话头:“同学们刚才提到的阳光、温度、湿度就是几种信息,它不仅影响我们的日常生活,也存在于生态系统中,而且时常发挥着奇妙的作用,今天我们就一起来学习 第4节 生态系统的信息传递。”
 
觀看圖片,自由討論,或答溫度,或答陽光或答水分(濕度)或答春夏秋冬。
 
 
 
 
 
 
 
 
 
學生進入新授課的學習。
通過有主題的優美風景圖片展示,吸引學生的注意力,初步體驗生態系統中的信息所發揮的作用。
通過觀看圖片,自由討論,別具一格引出本節課的課題。
1.生態系統中信息的種類
 
 
 
 
 
 
1.1 物理信息
出示供學生閱讀的詩詞,並設問。
⒈杜牧的《秋夕》“銀燭秋光冷畫屏,輕羅小扇拍流螢。”(制作成幻燈片)
 
⒉辛棄疾的《西江月•夜行黃沙道中》“稻花香裏說豐年,聽取蛙聲一片。”(制作成幻燈片)
⒊白居易的《大林寺桃花》“人間四月芳菲盡,山寺桃花始盛開。”(制作成幻燈片)
⒋趙師秀的《約客》“黃梅時節家家雨,青草池塘處處蛙。”(制作成幻燈片)
⒌王彎的《次北固山下》“鄉書何處達,歸雁洛陽邊。”
 
 
教師引導學生閱讀教材P105相關內容,並作小結。
學生欣賞詩詞,並討論對應問題:
⒈夜幕下根據什麽信息判斷螢火蟲的位置,該信息對螢火蟲來說有什麽重要意義?
⒉詩人辛棄疾憑啥說今年是個豐收年?
 
⒊人間四月芳菲盡,爲什麽山寺桃花始盛開?難道詩人白居易說錯了嗎?
⒋雨水與“青草池塘處處蛙”有沒有必然的聯系?
⒌遠在洛陽城邊的傳信鴻雁能依據何種信息找到回家的路?
⒍以上信息有什麽共同點?來源有哪些?
學生分析討論後,結合閱讀教材P105相關內容,作歸納。生態系統中光、聲、溫度、濕度和磁力等,通過物理過程傳遞的信息,稱爲物理信息。物理信息的來源可以是無機環境,也可以是生物。
古代詩文中的佳詞麗句直接用于理解物理信息,不但給人以美的享受和啓迪,還可以活躍課堂教學氣氛,讓學生在和諧、寬松和愉快的氛圍中主動接受生物知識。
 
 
培養學生從文學中獲取生物知識、歸納知識的能力
 
 
 
 
 
 
 
 
1.2 化學信息
出示閱讀材料,教師適當提問和引導。
⒈生長在南美洲熱帶森林裏的馬勃菌,如果人不小心碰著它,它就會像炸彈一樣爆炸,冒出一股濃煙,濃煙中的化學物質使人和其他高等脊椎動物咳嗽、流淚、奇癢,從而保護了自己。據說,當地印第安人很早就利用此菌作“催淚彈”抵抗過來侵犯的敵人。
⒉猎豹、犬科和猫科动物有着高度特化的尿标志的信息,它们总是仔细观察前兽留下的痕迹,并由此传达时间信息,避免与栖居在此的对手遭遇;还能够识别同类雌性尿中的化學信息,决不放过求爱的机会;更能够判定自己的尿味,以防迷路而有家难归。
⒊在昆蟲界,蛾家族中的許多雌性居民采用釋放性外激素來引誘雄性昆蟲前來交尾。
⒋在“人不知,鬼不覺”的情況下迅速殺死椿象,仍能引起其它椿象的逃避。
學生閱讀材料,並討論對應問題:
⒈馬勃菌釋放的濃煙中的什麽物質使人和其他高等脊椎動物咳嗽、流淚、奇癢?
 
 
 
 
⒉尿中有可能是哪些物質傳遞信息?
 
 
 
 
 
⒊性外激素能傳遞信息嗎?傳遞什麽樣的信息?怎樣傳遞?
 
⒋椿象的逃避是誰走漏了消息?怎樣走漏消息?
⒌這些信息與物理信息有什麽不同?這些信息的本質是什麽?它們又叫做什麽?
 
學生積極討論,並自由發表看法。
在教师的引导下,学生得出:生物在生命活动过程中产生的,能传递信息的,但不同于物理信息的,如有机酸、生物碱和性外激素等化学物质称为化學信息,又叫信息素。
通過材料閱讀和相關問題的討論,訓練學生獲取相關信息的能力。
 
 
 
 
通过比较,使学生了解物理信息和化學信息的区别,知道化學信息的本质。
 
 
 
 
 
 
1.3 行爲信息
影象放映1:蜜蜂“舞蹈”,孔雀“開屏”。
影象放映2:海豹的爭鬥爲愛情。
搞笑講述:課本中介紹了“孔雀開屏”是求偶炫耀,目的是吸引對方的注意。其實,當動物的情場上如果出現第三者,它們也會炫耀武力,警告對方,好象在說,這是我的愛情領地,滾一邊去,否則要你好看。當然,挑戰者毫不示弱,一場大戰不可避免了。如,北美洲海豹的爭鬥場面頗爲激烈和壯觀,爲了爭奪情侶,兩雄相遇誓不兩立,經常進行鏖戰,從水裏打到水上,抓咬滾爬,無所不用,全然不顧在情侶面前的潇灑形象。(略停)同學們知道這些是哪種類型的信息?
學生觀看影象資料1,結合教材P105“問題探討”,自主學習,破解蜜蜂的“舞蹈”之迷,揭開孔雀“開屏”的真正目的。
 
 
学生观看影象资料2,同时倾听教师讲述,后大笑。水到渠成,得出:这些特殊行为特征,对于同种或异种生物也能够传递某种信息,即行爲信息。
迷團的破解,面紗的揭開,學生享受到成功的喜悅,教師的一段精彩告白讓學生在愉快中接受知識,自主學習的熱情空前高漲,爲下面的重點和難點突破准備了積極的精神狀態。
教師作小結性提問:
生態系統中的信息有哪些種類?你能舉出多少具體實例?課後抽出時間繼續查閱相關資料。
教師作過渡性提問:
信息傳遞在生態系統中有哪些作用?
学生自主归纳小结“1.生態系統中信息的種類”,课下继续思考与讨论,查阅相关资料,相互协作交流,共享劳动成果。信息只有通过传递才能体现其价值,发挥其作用。
學生自覺將教材翻到P106,部分學生開始閱讀。
培養學生自主歸納小結知識的能力;將課堂教學延伸到課外,培養學生的協作精神。
⒉信息傳遞在生態系統中的作用
幻燈片放映1:
 “蝙蝠的回声定位”, 教师提出问题,组织学生讨论。
 
幻燈片放映2:
“莴苣種子萌發率與光波的關系曲線圖”,教師提出問題,組織學生討論。
學生邊看邊自由討論以下問題:
⒈蝙蝠依靠什麽信息,對周圍環境進行識別?沒有了這種信息傳遞蝙蝠還能取食和飛行嗎?
⒉是不是光的波長越長,莴苣種子的萌發率就越高或越低?
⒊分析這兩則資料,說明信息傳遞與生物的生命活動的正常進行有什麽關系?
通過生活中的具體事例引導學生理解信息傳遞在生態系統中的作用,達成本節的重點目標。
 
 
 
 
從實例分析入手,再歸納總結,符合學生認知規律的呈現方式。
 
 
信息傳遞在生態系統中的作用是多方面的,討論中出現不同于教材的看法,教師要保護學生的積極參與意識。
 
 
 
 
 
出示閱讀材料,同時提出相關的問題。
⒈在自然條件下,冬小麥和冬黑麥是在頭一年秋季萌發,以營養體過冬,第二年夏初開花結實。春季種植冬小麥或冬黑麥,將只長苗不開花。春季種植已經用0∽5℃的低溫處理40∽50天的萌發的冬小麥或冬黑麥種子,夏初就可以抽穗開花結實。這說明低溫信息是冬小麥和冬黑麥正常抽穗開花結實的必要條件。
⒉在昆蟲界,蛾家族中的許多雌性居民采用釋放性外激素來引誘雄性昆蟲,這不足爲奇。而犀牛在求偶時,雄犀牛會釋放出麝香味,雌犀牛聞到後即刻如癡如醉,飄飄然主動投入到情侶的懷抱。
⒊在草原上,當草原返青時,“綠色”爲食草動物提供了可以采食的信息;橡樹葉子在受到舞毒蛾幼蟲啃食之後,新葉子中會産生一種能與害蟲胃裏的蛋白質發生結合的單甯酸,當害蟲再次捕食幼葉時,舞毒蛾幼蟲會因消化不良而“餓死”,從而控制害蟲的大面積發生。
同座位的同學邊閱讀、邊討論問題:
⒈低溫信息屬于哪種類型的信息?對冬小麥和冬黑麥正常抽穗開花結實有什麽影響?
 
 
 
 
 
⒉信息傳遞在種群的繁衍過程中起什麽作用?
 
 
 
 
⒊動物的捕食需要信息的傳遞嗎?植物是怎樣控制害蟲的大面積發生?
⒋信息傳遞在維持生態系統的穩定方面起什麽作用?
 
 
⒌信息傳遞方式是多種多樣的,它與物質循環和能量流動的作用是否一樣?共同的作用是什麽?
學生結合教材,分析資料,自主討論,得出結論。
教师引导学生归纳小结,并提问:信息傳遞在生態系統中有哪些作用?
學生自主歸納小結:
⒉信息傳遞在生態系統中的作用
⑴維持生命活動的正常進行
⑵維持生物種群的繁衍
⑶調節生物種間關系,把生态系统的各组分联系成一个整体,维持生态系统的稳定
⑷其它(鼓勵學生依據實例分析推導出其它方面的作用)
培養學生歸納小結的能力。
 
引導學生關注身邊的生物是如何進行信息傳遞的。
⒊信息傳遞在農業生産中的應用
教師講述:
信息传递在农业生产中的应用主要有两个方面,一是提高农产品或畜产品的产量;二是對有害動物進行控制;三是預測地震等自然災害。對有害動物進行控制的技术大致有机械防治、化学防治和生物防治,目前人们倾向于哪种防治?为什么?你能举例说明吗?鼓励学生说出不同于教材的实例及其应用,为了达到预期效果,布置学生课前进行网上查询。教师准备大量材料,做好课件,便于课上与学生交流。
⒈介紹性信息素誘捕器的應用。
⒉介紹鯉魚誘魚劑(Ultrabite)的誘魚原理。
⒊介紹蟑螂屋誘捕蟑螂的原理。
⒋如果韭菜和甘藍間行種植,就能使甘藍的根腐病減輕。這是由于韭菜能産生一種濃烈的特殊的怪味,能驅蟲殺菌。如果在葡萄園種甘藍,葡萄的生長就會受到抑制。在森林裏,如果栎樹和榆樹碰到一起,那麽你會發現栎樹的枝條會背向榆樹彎曲生長,力求遠避這個“壞鄰居”。各種植物間的這種相親相克的關系是極其複雜的,研究它們的關系極其奧秘,對于發展農業生産,提高農作物的産量,從而獲得豐收是很有意義的。
部分學生閱讀教材P108,照本宣科回答問題。部分學生交流課前進行網上查詢的相關材料(已制成課件)。
⒈昆蟲都有趨光的特點,但不同昆蟲對各種波長的光反應不完全相同,因此可用不同的光來誘殺害蟲。另外,各種害蟲活動時間不同,例如,水稻二化螟、玉米螟、棉紅鈴蟲等,都在22時30分至次日淩晨4時30分活動頻繁;草木蛾、桃褐斑夜蛾及葡萄實紫褐夜蛾,都在夜間飛入果園刺吸果汁,所以夜間利用黑光燈誘殺效果好
⒉養雞業在給雞增加營養的基礎上延長光照時間可以提高産蛋率。
⒊在1976年7月28日唐山大地震之前,唐山地區和天津郊區發現竹子大面積開花、柳樹枝梢枯死等異常現象。日本東京女子大學的學者鳥山教授用高靈敏度的電位記錄儀對合歡樹進行生物電位測定,並認真分析了幾年來記錄的數據,發現合歡樹能感覺火山活動和地震前伴隨而來的物理信息,其中包括地球內部溫度、地下水、地球電位、地球磁場的變化,從而導致植物産生各種相應的奇特變化。
師生、生生相互交流實例,強化對信息傳遞在農業生産中應用的描述,培養學生網上查詢相關材料的能力和語言表達能力,學會資源共享,達成教學目標。
 
先让学生总结本节内容,教师再接着总结:生态系统中存在着精巧的信息传递和联络, 但是目前人们只能模糊地认识自然界的这种 “对话”。 信息传递是生态学研究的前沿领域之一, 随着研究的深入必定会取得更多的成果。
課堂鞏固練習:教材P108T一、二
學生總結本節內容。
(见教學設計思路“基础知识”部分)
 
 
 
 
學生完成教材上的練習。
教師幫助學生理出本節系統的和相對完整的知識,並學習用概念圖的形式進行總結。
 
⒋課外實踐
布置作業:
設計實驗,證明雌蛾能分泌性外激素吸引雄蛾前來交尾。教師作必要的提示。
 
 
 
 
其它問題及思考
4.1 關于“課外實踐:設計實驗,證明雌蛾能分泌性外激素吸引雄蛾前來交尾。”
4.1.1 由于学生缺乏性外激素方面的知识,在指导学生设计实验时教师应补充介绍相关背景知识。如,性外激素大多是由雌虫体表腺体向体外分泌的具有挥发性的一种激素,能借助空气的流动向周围散发;雄虫的触角可感受到这种哪怕是空气中数量极其微小、距离在几百米以外的化学物质,准确找到伴侣进行婚配;性外激素有特异性,仅对同种昆虫起作用;人们利用性外激素制成的性引诱剂或喷洒人工合成的性外激素类似物,干扰害虫的正常交尾,或聚而灭之。也可以提出下列问题,如性外激素由昆虫的什么部位分泌?有什么特性?有什么作用?有哪些应用?雌、雄虫怎样传递交尾信息?指导学生分组从网上查询或其它书籍中查阅相关材料。
4.1.2設計實驗,能力要求較高。教師應該對設計實驗的一般步驟、實驗原理的確定、材料用具的選擇、實驗的可行性和可操作性等方面進行適當的指導;指導學生會描述觀察到的實驗現象,並進行深入思考和討論,最終得出科學合理的探究結論。
4.1.3 在应试教育的背景下,要舍得花课内时间。除了动员学生尽可能地挤出课外时间如周日外,还要安排1-2节课时间让学生去交流、去协作完成,切实培养学生的实验探究能力。教师要及时检查完成情况,对较好的同学要表扬,对不愿意完成态度较差的同学要耐心引导和教育,直到完成为止。对一些实验细节,在交流和评价的过程中,教师要针对学生实验设计中不合理的环节提出相应问题让学生再思考或直接提出修改意见。如,根据生活经验,选择能捕到雌蛾的场所,就地捕获雌蛾,如有的同学写在教室里或家里捕获雌蛾行不行;在夜幕降临后,将笼子等距放在农田或林地附近的空地上,或者放在其他适宜的场所,距离大约30~50 m,假如有的同学设计成笼子的距离是1m行不行?等等。
4.2 本節內容難度不大,大多是記憶性的,如果在課堂教學中僅僅要求學生死記硬背,學生往往索然乏味,爲激發學生的學習興趣,教師應選擇生動有趣的實例讓學生理解,或利用網絡優勢讓學生課前查詢,提高課堂記憶的效果。在課堂教學中要充分調動學生的主動性,學生能夠歸納說出的,教師決不包辦代替,盡可能地聯系學生的日常生活和農業生産實際,讓學生自主構建知識結構,做到學以致用。
主要參考文獻:
[1] 潘瑞熾,董愚得.植物生理學.高等教育出版社
[2] 孫儒泳,李博,等.普通生態學.高等教育出版社
[3] 徐炳聲,諸一麟,等.植物之謎.文彙出版社
[4] 楊學志.植物行为趣谈.《中学生物教学》1995.3
該文發表在陝西師大雜志社《中學生物教學》上