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第1章 生物与环境的相互关系(1)

【教学目标】

一、知识目标

1.理解生态因素的概念。

2.理解主要非生物因素(光照、温度、水分)对生物的作用和影响。

3.理解生物因素(种内关系和种间关系)对生物的影响,理解生态因素的综合作用。

4.理解共生、寄生、捕食、竞争等有关重要词语的含义。

二、能力目标

1.通过对生态因素影响生物生存发展的事实的分析,培养学生对比、分析、综合和概括的思维能力,以及分析问题、解决问题的能力。

2.学会分析生物与环境间关系的相关图表,并学会用曲线图等形式表示生物之间的关系。

3.学会正确区分和使用种内互助、种内斗争、共生、寄生、捕食、竞争等有关重要词语。

三、情感目标

1.通过了解生物与环境的相互关系,使学生树立整体的、生态的生命科学观点。

2.通过理解各种生态因素对生物的影响,渗透事物普遍联系的观点,学会抓主要矛盾,辩证地分析问题。

【教学建议】

生物与环境的相互关系分成两部分:第一部分是要了解环境对生物的影响,并学会从众多综合作用的生态因素中发现并寻找出主要的影响因素。第二部分是了解生物是如何适应环境并影响环境的。要重点突出生物对环境适应的普遍性和相对性。

整个学习过程中应该注意结合高中各章节的相关知识进行教学。使学生在复习原有知识的基础上换个角度看问题,学会引用相关知识从本质上分析生命现象的能力。例如在学习非生物因素对生物的影响时,可以通过复习水在新陈代谢中的作用理解水对生物分布、以及水对生物体形态结构和生理行为的影响。水是生物体内重要的运输媒介,水分减少,物体与环境的交换以及生物体内代谢产物的运输就会受到影响,新陈代谢就会减缓。没有水新陈代谢就会中止,而这则意味着生命的中止。通过复习光合作用理解光照对植物和整个生物界物质和能量代谢的意义……通过复习温度影响酶的活性,进而影响新陈代谢,来加深理解温度对生命生存的意义。通过复习根对矿质元素的吸收和生物的呼吸作用类型来理解空气中的氧气对生物生命活动的影响……在学习过程中,应该运用自然选择的进化论观点对生物与环境的关系进行分析,科学准确地描述生物适应性的形成和产生原因。

应该使学生意识到对生命现象进行宏观分析的过程中,分子及细胞等的微观分析会使我们对生命现象的本质产生更清晰的理解,使学生体会知识之间密不可分的整体性。如果在本章的学习过程中完全与前面的知识相脱节,就不会体现高中学生应有的认知水平。

在环境对生物的影响这一部分,可以先让学生体会每一项生态因素都不是单一起作用的。各种生态因素之间彼此联系、互相促进、互相制约。生态因素的作用有直接和间接、主要和次要、重要和不重要之分,但是在一定条件下他们又能互相转化。然后再引导学生根据已有知识对生态因素的综合影响进行分析,从中找出主要的生态因素。

在学习非生物因素对生物的影响时,主要因素有时较难确定。例如同样是生命节律问题,甚至同是动物的迁徙行为主要因素都有可能不同。热带草原大型食草动物因为旱季的到来,水成了大型动物迁徙的主要原因;鱼类的洄游则是温度、养料、和光周期共同作用的结果;鸟类的迁徙行为则主要受光周期的影响。

在学习生物因素对生物的影响部分要学会正确区分共生、寄生、捕食和竞争的概念。首先要明确这些都属于种间关系。同种生物内部的生存斗争不应属于此范畴。

在学习生物对环境的适应部分要教会学生区分保护色、警戒色和拟态三个概念。

建议安排2~3课时

建议1:以复习导入新课。通过具体事例分析,引出生态因素的概念。

环境中有许多因素会影响生物的分布;影响生物体的生长、发育和生殖等行为;或者对生物体的形态结构和生理功能都会产生重要的影响。请用曲线图的形式描述环境中某些因素对生物体代谢或其他生命现象的影响,并对此进行分析说明。

建议2:根据课件中给出的图片,选择一或几幅图像进行分析。引导学生一起分析各种生态因素对生物的影响,并总结归纳出生态因素的概念。

建议3:生物对环境的适应部分可以由学生例举生物的适应性并对此进行讨论、总结、归纳,分析适应的相对性。

建议4:教学过程中尽量发动学生分析总结,启发学生用前面几个章节的知识带动对新知识的学习和理解。

建议5:可以适当布置学生进行生态环境的调查活动。通过调查研究分析环境中生态因素对生物的影响。

例如:对一个校园附近的池塘或河流进行调查。对自家观赏鱼的生活环境进行调查。对校园或小区内绿化环境区内生态因素进行调查。

要求学生写出详细的调查记录。通过对调查结果的分析了解生态因素对生物的影响,并通过对生态因素进行分析,从综合影响中找出主要影响因素。

建议6:可以引导学生用繁殖力较强生活周期较短的生物做实验,了解水分或温度等生态因素对生物的影响。

建议7:教学中要注意一些重要概念的区分。例如生存斗争与竞争的关系、捕食与寄生的关系、寄生与共生的关系以及保护色、警戒色和拟态之间的关系等。

建议8:运用现代生物进化理论,理解生物适应性形成的内外因关系。培养科学地看待和分析问题的能力。

【教学设计示例】

教学题目

生物与环境

生物与环境的相互关系一

教学重点

1.生态因素对生物的影响。

2.从生态因素的综合作用中发现主要生态因素。

教学难点

1.非生物因素的影响原因。

2.学会区分保护色、警戒色和拟态;区分种内斗争与种间斗争(捕食、竞争)。

教学过程

生物与环境

首先指出:研究生物与环境关系的学科就是生态学。

生物与环境之间存在着什么关系?(环境限制生物的生存范围;生物可以适应一定的环境)

生物与环境的相互关系

一、环境对生物的影响

讨论:环境主要是从哪些方面影响生物生存的?

下图表示将重量相同的小麦幼苗分别置于三支试管中。用棉花团将麦苗固定在试管中,同时也将试管口封住。

A.处于15℃、6000勒克斯光照之下。

B.处于20℃、400勒克斯光照之下。

C.处于20℃、6000勒克斯光照之下。

图1

1.判断:将它们培养若干天后,哪个会积蓄更多的有机物?依据是什么?

2.在这个实验中影响小麦生长发育的环境因素都有哪些?其中最主要的影响因素是什么?

3.如果在一个试管中同时培养几株小麦幼苗、或将小麦与水稻共同培养于同一个试管中时又会怎样?此时影响小麦生活的环境因素又发生了怎样的变化?这些说明了哪些问题?

讨论:以上影响因素是否存在什么共同之处?

直接影响生物生存的因素就叫生态因素。

生态因素非生物因素生物因素

当我们暑假去高海拔的青藏高原旅游时会有什么感受?这里哪些属于生态因素?哪些不属于生态因素?

分析解释环境因素与生态因素的区别……

我们人类的生存和生活主要受哪些生态因素影响呢?非生物因素和生物因素分别是哪些?在迅速奔跑的过程中,最重要的非生物因素是什么?

可以依据课件中展示的图片对生物的适应进行分析。对生物产生影响的生物因素和非生物因素分别有哪些?生态因素是如何对生物产生影响的?是否有什么实验结果作依据?

讨论:虽然影响生物生存的因素很多,但是总有最主要的因素。影响的仙人掌、菱、蚯蚓和海豚的主要因素分别是什么?这些生态因素分别是怎样影响生物的生存的?

(一)非生物因素

1.光照:对生命有重要影响的光包括哪些?光对于生物生存的意义?

依据课件进行分析讨论。

①是生物生命活动的最终能量来源:

最终得出结论:光合作用是生物界最基本的物质代谢也是最基本的能量代谢。光的强度及波长可以影响光合作用的效果。

结合光合作用部分知识进行学习。例如光照强度影响有机物的积累,影响叶绿体的形成。

②决定生物的形态结构、生理和分布:

光照影响生物的形态和结构如阴生和阳生植物各有适应性。

在陆地和水域只有可见光照射得到的地方才有植物生存。(例如:植物的向光性、叶镶嵌和植物的分层分布现象)为后面“生物群落的结构”作铺垫。

请根据下图判断植物A和植物B,哪一种生活在较深层的水域里?为什么?水生植物A面临的问题都有哪些?主要影响因素是什么?

图2

③影响生命节律和行为:

光周期会影响生物的生命节律,比如性成熟、昼夜节律、和生物钟调节等方面。

趋光性、昼夜活动时间。动物在形态结构方面都有适应性。

植物花期(长日照和短日照植物)、花钟(开花时间受日照、温度和湿度的共同影响);动物的繁殖活动、迁徙、洄游、换毛、换羽。(例如:反季节花卉、蔬菜的培养;控制动物的繁殖。)提示学生结合日照时间的规律性变化对动物性成熟的影响——激素调节部分知识进行分析。讲解为什么影响鸟类迁徙行为的非生态因素主要是光照而不是温度。

2.温度:是如何对生物产生影响的?

——影响新陈代谢过程中酶的活性;进而影响生物的新陈代谢;从而影响生命活动、分布……

一般情况下生物不能耐受高温的原因是什么?

①影响分布:

纬度、海拔不同造成温度差异——影响植物动物的分布。生物对此有相应的适应性。

生物在地球上的分布很广,同时每种生物对温度的适应范围很窄。结合酶活性受温度影响的曲线进行分析。

图3

②影响形态结构、生理和习性:

如果生物的生存环境不是出于该生物的最适温度时,生物是如何调节自己的呢?(蒸腾作用、体温调节、休眠、叶或芽的附属结构……)

不同地区动物的形态结构差异很大,是对保温、散热的适应。了解相对体表面积的概念。

冬眠、夏眠、熟睡等习性;沙漠动物的行为:夜行、穴居等行为;昆虫和蛇的活动特点;人体的体温调节过程;孵卵的温度要求等。

3.水:——生命的摇篮。

生物体的含水量一般都在60%~95%,有些生物含水量高达95%以上。水对于陆生生物更是重要。它决定着是否能有生物生存。

依据结合水、自由水的生理功能分析水对生命的影响。

对形态结构和生理的影响:散热、有利于矿质元素的吸收和运输、维持形态、休眠、萌发、排泄。

①地区年降水量决定植被类型:为生态系统类型的学习做准备。可结合科学绿化进行探讨。

②生物的保水能力:生活在沙漠、戈壁的植物吸水、保水、储水能力;骆驼、肺鱼等生物的适应性及其形成原因。通过讨论考查学生现代生物进化论的观点是否存在问题。

除此之外,空气、土壤、压力等非生物因素也对生物产生重要的影响……

讨论:为什么昼夜温差大的地区适宜植物体有机物的积累?白天和夜晚影响植物积累有机物的主要的非生物因素分别是什么?

生物不但要挑战非生物因素的影响,还要应付来自生物界的压力。

(二)生物因素

1.种内关系种内互助种内斗争

搞清楚“种和品种”的概念。

学生例举生物的种内互助现象,说明生物因素的影响……

社会性生活的生物表现比较明显。

(选讲):蜜蜂的家族分工;大雁的迁飞行动;狼群的进攻行为;大象的群体行为;军舰鸟的种内斗争;人类的集体行为等。

讨论:种内互助通常发生于什么情况下?它对生物的影响效果?意义?

同种生物个体之间是否会发生争斗现象?一般什么时候,什么情况下会发生种内斗争?学生例举生物的种内斗争现象……

总结:密度过大或者生存条件恶化时种内斗争激化。原因主要如下例所示:①生存空间狭小时,蝌蚪会通过肠道毒素抑制种群;人类会发生饥荒、疫病流行或战争。

②为了后代生存,生物有占区现象(录像)。人类同样也存在这个问题……

③由于争夺繁殖权,蛐蛐、鸟类、袋鼠、鹿等……

④争夺王位或者霸主权,猩猩争夺激烈;蜜蜂捣毁王台。

⑤植物合理密植问题。种内斗争对生物种群的影响是怎样的呢?意义?

进行哲学思想教育:不是所有事例都能简单地确定所属地位的。

例如,雌、雄鮟鱇鱼的行为(雌性可1米,雄性不足2厘米吸在鳃部吸血为生。)。

自然界不同种的生物之间关系又如何呢?

2.种间关系:

学生举例说明生物的种间的互助关系。

举例进行适应性教育:

动物与动物:清洁鸟与大型动物。导蜜鸟与蜜獾的合作伙伴关系。木匠蚁与蝶的幼虫。

动物与植物:虫媒花与传粉动物的适应关系。果实与动物的适应关系。

真菌等生物与动、植物:

互利共生:二者不能分离,互利。

举例讲解共生与共栖的异同。

选讲:①天麻和密环菌。②地衣的构成及特性。③根瘤菌的生活。④白蚁与披发虫的关系实验。⑤树栖蚁和蚁栖树。

寄生:共同生活,一方受害,一方获利。

学生举例说明生物的寄生现象。教师总结。

以人体或动物为寄主:线形动物、寄生蜂、冬虫夏草、细菌和病毒。)

以植物为寄主:植物(菟丝子、大王花、玉米黑穗病);以菌类为寄主:病毒。

适应性教育:寄生生物与寄主的关系?——微妙的依存关系。

选讲:类寄生、重寄生和寄生链。

寄生对于寄主都是有害的,但是人类经常利用生物的寄生现象举例说明:生物防治病虫害(白僵菌~松毛虫;苏云金杆菌与棉铃虫;赤眼蜂与害虫)

有的寄生现象比较特殊,例如杜鹃的巢寄生。

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