高中生物人教版 (2019)选择性必修2生态系统的信息传递教学设计

这是一份高中生物人教版 (2019)选择性必修2生态系统的信息传递教学设计，共7页。教案主要包含了生态系统中信息的种类，信息传递在生态系统中的作用，信息传递在农业生产中的作用等内容，欢迎下载使用。
教学目标
1.举例说出生态系统中的信息传递。
2.概述信息传递在生态系统中的作用。
3.描述信息传递在农业生产中的应用。
评价目标
1.通过对不同信息的认识和特征的描述,诊断学生对信息种类辨别的掌握情况。
2.通过对信息传递在生态系统中的作用知识延伸,诊断学生是否能对所学知识理解并应用。
教学重难点
重点:概述信息传递在生态系统中的作用。
难点:概述信息传递在生态系统中的作用。
教学方法
1.这节课的知识点来自现实生活,学生通过观看动画,小组讨论总结信息的种类。
2.采用直观教学法、讲述法、启示法、讨论法等教学方法,准备PPT、实验材料等教学用具。
课时安排
2课时。
教学准备
收集信息的种类、信息传递的例子,制作多媒体课件以及信息传递在农业生产中的应用的相关视频。
教学设计
导入新课
由思念父母会打电话、发短信等引出人类传递信息的方式,通过蜜蜂的“跳舞”视频引出生态系统中的信息传递,从而使师生快速进入本课的各环节。
(设计意图:由学生熟悉的现象导入,创设问题情境,激发学生的探究欲望,引导学生主动地参与学习过程。)
讲授新课
探究一:生态系统中信息的种类
教师设疑:能量是单向流动的,物质是循环往复的,信息是如何在生态系统中传递的呢?你能举出生活中属于信息传递的实例吗?
教师组织学生带着问题去阅读教材P68~69的内容,学生自主学习生态系统中信息的种类,并分类举例,然后小组合作,进行归纳总结,汇报交流。教师在这个过程中给予肯定并对存在的问题及时纠正,之后展示大量图片,并让学生进行分类,最后列表进行分析。
探究二:信息传递在生态系统中的作用
生态系统中含有各种各样的信息,这些信息的传递具有什么意义呢?
教师利用课件展示教材P70“思考·讨论”中的四则资料。
1.海豚进行捕食、探路、定位和躲避天敌等行为几乎都依赖于超声波。它们可使用频率超过100 kHz的超声波进行“回声定位”。近年来,屡有海豚出现“集体自杀”现象的报道。已有证据表明,人类的舰船、海洋开采活动、某些通信工具在海洋中产生了巨大的噪声,会直接干扰海豚的“定位系统”。
2.有些植物(如莴苣、茄、烟草)的种子必须接收某种波长的光信息,才能萌发生长。
莴苣种子萌发率与光的波长的关系示意图
3.在自然界中,植物开花需要光信息刺激,当日照时间达到一定长度时,植物才能开花。许多动物都能在特定时期释放用于吸引异性的信息素。经过研究,科学家已分离和鉴定了上千种昆虫信息素,其中大部分是用来传递性信号的。
4.2001年,科学家在研究植物与植食性昆虫之间的关系时,发现了一个有趣的现象。当烟草植株受到蛾幼虫攻击后,能够产生和释放可挥发的化学物质。这些化学物质,白天可以吸引蛾幼虫的天敌——捕食者,夜间能够驱除夜间活动的雌蛾,使它们不能在植物叶片上停留产卵。
学生小组讨论并回答以下问题。
1.根据资料,分析信息传递与生命活动的正常进行有什么关系。
提示:如果没有信息传递,海豚的生活、捕食难以进行,信息干扰会导致海豚出现“自杀”现象;莴苣、茄、烟草种子的萌发,植物的开花,动物的繁殖等生命活动,离开信息传递都不能正常进行。
2.信息传递在种群的繁衍过程中起什么作用?
提示:通过信息传递,雌雄个体间能相互识别、交配,这样才能保证种群的繁衍。
3.资料4中的化学物质能够将几种生物类群联系起来?
提示:将烟草、蛾和蛾幼虫的天敌三种生物联系起来。
4.烟草释放的化学物质,在白天与夜间是否都使它本身受益?
提示:是。因为这些化学物质白天能够吸引蛾幼虫的天敌,夜间又能驱除夜间活动的雌蛾。
5.请根据这些资料,总结信息传递对于生物生存的重要性。
提示:信息传递对生物个体生命活动的正常进行和种群的繁衍都具有重要意义。
根据上述讨论,教师组织学生小组总结信息传递对维持生态系统平衡和稳定的重要性。
回顾之前学的能量流动和物质循环,在此基础上,尝试绘制能量流动、物质循环和信息传递的模型。
通过构建模型,建立知识内在联系,进一步认识到生态系统是一个整体。
探究三:信息传递在农业生产中的应用
在人类的生产和生活中,能否利用信息传递来提高农畜产品的产量呢?
教师利用课件展示“合理的光照可提高蛋鸡的产蛋率”的图片和“利用信息素等诱捕有害动物”的图片,通过实例来进一步进行分析,说明这两个实例的原理。
提问:大多数被子植物的传粉都是由动物完成的。怎样提高果树的传粉效率和结实率呢?
小组讨论后回答问题:利用模拟的动物信息吸引大量的传粉动物,从而提高果树的传粉效率和结实率。
最后,教师利用教材中的“课外实践”给学生布置课后作业,要求学生验证昆虫之间是否存在化学信息的传递,建议学生以小组为单位展开研究,提升学生的学习思维和探究实践能力。
本节课设计意图
本节主要是对生物现象的描述,学生完全可以通过分析讨论来理解这些内容。因此,分析资料、组织学生讨论是良好的教学策略。同时,学习本节内容时,我们可以让学生通过不同的渠道自主地查阅有关信息传递在农业生产中的应用(如生物防治)的资料,以加深对教材知识的理解,同时也可以培养学生自主学习、分析问题、解决问题的能力和严谨的科学态度。
课堂小结
布置作业
1.巩固本节课所学知识。
2.完成学案中的核心素养专练。
教学反思
“生态系统的信息传递”这部分内容对学生来说并不难理解。现场教学,通过播放关于蜜蜂“摆尾舞”的视频,激发学生的学习兴趣,再逐步引导学生纷纷发挥观察、想象和思考的能力,说出视频中包含的与本节主题相关的信息及其含义。整个教学过程中,通过展示生动有趣的图片,使学生们始终保持高昂的学习热情,融入轻松的学习氛围,教师鼓励和创造机会,让学生们在课上主动积极发表自己的见解。整节课练习难度由浅入深,让每一学习层次的学生均有所收获。
教学设计整体上较为紧凑,学生能跟着老师一步一步地学,注意力都比较集中,由于对本节内容比较感兴趣,因此学生接受新知识的欲望也比较强。在整体教学过程中,对教师的语言组织和表达引导能力有较高要求,特别是引导学生得出某一结论的地方,若引导的不够恰当或词不达意,都将影响学生对于结论的理解和认同。若在教学中注意实时总结以及习题练习,加强学生对本节内容总体知识的掌握,可以取得良好的教学效果。
板书设计
第4节 生态系统的信息传递
一、生态系统中信息的种类
二、信息传递在生态系统中的作用
三、信息传递在农业生产中的作用
备课资源
1.生态系统中各种信息的其他实例
生态系统中信息的种类很多,依据信息的传递方式,一般可以划分为物理信息、化学信息、行为信息和营养信息四种类型。
(1)物理信息
①光信息
生态系统的维持和发展离不开光的参与,同样,光信息在生态系统中占有重要的地位。在光信息传递的过程中,信息源可以是初级信息源也可以是次级信息源。例如,夏夜中雌雄萤火虫的相互识别,雄虫就是初级信息源;老鹰在高空中通过视觉发现地面上的兔子,由于兔子本身不会发光,它是反射太阳的光,所以它是次级信息源。太阳是生态系统中光信息的主要初级信息源。
②声信息
在生态系统中,声信息的作用更大一些,尤其是对动物而言。动物更多是靠声信息来确定食物的位置或发现敌害的存在的。我们最为熟悉的以声信息进行通讯的当属鸟类,鸟类的叫声婉转多变,除了能够发出报警鸣叫外,还有许多其他叫声。植物同样可以接收声信息,例如当含羞草在强烈的声音刺激下,就会有小叶合拢、叶柄下垂等反应。
声信息的特点:多方位性,接收者不一定要面向信息源,声音可以绕过障碍物;同步性,发出声音信号时,动物的四肢躯干亦可发出信息;瞬时性,声信息可在一瞬间发出,也可在一瞬间停止;多变量,声音有许多变量,包括强度、频率、音质等,每个变量都可以提供一些信息,因此声信息的容量很大。
③电信息
在自然界中存在许多生物发电现象,因此许多生物可以利用电信息在生态系统中活动。大约有300多种鱼类能产生0.2~2 V的微弱电压,可以放出少量的电能,并且鱼类的皮肤有很强的导电力,在组织内部的电感器灵敏度也很高。鱼群在洄游过程中的定位,就是利用鱼群本身的生物电场与地球磁场间的相互作用而完成的。
由于植物中的组织与细胞间存在着放电现象,因此植物同样可以感受电信息。
④磁信息
地球是一个大磁场,生物生活在其中,必然要受到磁力的影响。候鸟的长途迁徙、信鸽的千里传书,这些行为都是依赖于自己身上的电磁场与地球磁场的作用,从而确定方向和方位。植物对磁信息也有一定的反应,若在磁场异常的地方播种,产量就会降低。不同生物对磁的感受力是不同的。
(2)化学信息
详见后面资料2“化学信息的物质组成和作用”。
(3)行为信息
动植物的许多特殊行为都可以传递某种信息,这种行为通常被称为行为信息。如教材中所述,蜜蜂的舞蹈行为就是一种行为信息。草原中有一种鸟,当雄鸟发现危险时就会急速起飞,并扇动两翼,给在孵卵的雌鸟发出逃避的信息。
(4)营养信息
在生态系统中,各营养级生物的能量和生物量存在一定的比例,即所谓的“生态金字塔”规律。根据这样一个规律,生态系统中的食物链就构成了一个相互依存、相互制约的整体。在畜牧业、饲养业上营养信息规律有很大的作用。若要饲养动物,起始饲养的数量要依据饲料的多少而定;若要在草原放牧,起始放牧的家畜数量更要与牧草生长量、总量相匹配。
动物和植物不能直接对营养信息进行反应,通常需要借助于其他的信号手段。例如,当生产者的数量减少时,动物就会离开原生活地,去其他食物充足的地方生活,以此来减轻同种群的食物竞争压力。
2.化学信息的物质组成和作用
化学信息主要是生命活动的代谢产物以及性外激素等,有种内信息素(外激素)和种间信息素(异种外激素)之分。种间信息素主要是次生代谢物(如生物碱、萜类、黄酮类)以及各种苷类、芳香族化合物等。
现在研究得比较清楚的有家蚕性信息素——蚕蛾醇,其化学式为:
在生态系统中,化学信息有着举足轻重的作用。
在群落中,可以通过化学信息来完成种间的竞争,也可以通过化学信息来调节种群的内部结构。有时,在同一植物种群内也会发生自毒现象。在这些植物的早期生长中,毒素可能降低幼小个体的成活率。然而,当这种毒素在土壤中积累时,它们就能使植物自身死亡,减少生态系统中的植物拥挤程度。
在动物群落中,可以利用化学信息进行种间、个体间的识别,还可以刺激性成熟和调节出生率。例如,猎豹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相遇。动物还可以利用化学信息来标记领域。群居动物能够通过化学信息来警告种内其他个体。鼬遇到危险时,由肛门排出有强烈臭味的气体,它既是报警信息素,又有防御功能。当蚜虫被捕食时,被捕食的蚜虫立即释放报警信息素,通知同类其他个体逃避。
许多动物分泌的性信息素,在种内两性之间起信息交流的作用。在自然界中,凡是雌雄异体,又能运动的生物都有可能产生性信息素。显著的例子是,雄鼠的气味可使幼鼠的性成熟大大提前。
3.课外实践的实验设计示例
实验原理:昆虫能通过特殊的腺体分泌信息素,这些信息素可以通过空气传播。通常是雌性分泌信息素引诱雄性,只有极少数的昆虫种类是雄性引诱雌性。
材料用具:雌性昆虫(如棉铃虫、玉米螟、松毛虫的雌性成熟个体),铁丝笼3个(大小约为0.5 m×0.5 m×0.5 m),窗纱(大约5 m2),遮光布(大约3 m2)。
方法步骤:
(1)根据生活经验,选择能捕到雌蛾的场所,就地捕获雌蛾,放在通气良好的容器中,留作实验用。
(2)将窗纱裁成3块,每一块包裹一个笼子,再将其中一个笼子用遮光布包裹。
(3)在夜幕降临后,将上述三个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,距离大约为30~50 m,再将捕获的雌蛾分别放入两个笼子中(其中应有一个是覆盖了遮光布的笼子),每个笼子放2~3只雌蛾。第三个笼子什么也不放。等待2~3 h,观察每一个笼子的情况,记录观察到的现象。
结果和结论:
描述观察结果并进行讨论,得出探究结论。