人工生態(tài)系統(tǒng)的模型教學

◆陳玉蓮

(江蘇省鹽城市建湖縣高級中學)

人工生態(tài)系統(tǒng)的模型教學

◆陳玉蓮

(江蘇省鹽城市建湖縣高級中學)

在生物學課程中，有豐富的模型資源，這為模型教學提供了基礎素材。在生物學教學中提倡運用模型教學來探究解決生物學問題。目前，課程標準、教材都已經將模型提升為高中生物學課程的基本內容之一，高考考試大綱也將建立模型的方法列入能力考核的目標與要求。顯然，模型教學是非常重要的。

模型教學 生態(tài)系統(tǒng) 高中生物

一、模型教學的優(yōu)點

在新課程改革中模型教學可以使研究對象直觀化、簡約化，能夠讓學生在探索科學現象的樂趣中發(fā)現科學規(guī)律，模型通常都比實物更加簡單，更便于理解和掌握。

二、模型教學的現狀

最近新課程教材研究所在部分高中進行的一項調查顯示:從未組織學生進行過模型建構活動的教師占調查總數的50%，僅組織過一次的占21%。90%的教師認為模型建構在實際教學時是可有可無的。事實上，課程標準、教材都已經將模型提升為高中生物學課程的基本內容之一，高考考試大綱也將建立模型的方法列入能力考核的目標與要求。顯然，模型教學是非常重要的。

三、教學模型的常見種類

模型通常分為以下幾種類型:

1.結構模型

為了解和說明研究對象的結構而設計或構造的模型。例如，要了解一個機構的組織結構，所依照的結構框圖就是結構模型。

2.功能模型

為了解和說明研究對象的功能特點而設計制造的模型。在生物學教學中接觸到人的眼睛有根據進光的多少和強弱，調節(jié)瞳孔大小的功能。為了更好地了解和更深入地理解這一現象，制造出一種模擬眼睛這一功能的模型。

3.數學模型

為了更好地理解和反映研究對象的各種變量之間的數量關系和空間位置關系，有時還要構造數學模型。在生物學上，有名的數學模型有:種群在理想環(huán)境中的增長模型，種群在有限環(huán)境中的增長模型。

4.實體模型

這是與研究對象最接近的一種模型。本質上它是研究對象的小樣本。但它還必須具有簡單、小型、易控制邊界條件、易操作等特點。我們模擬制作的生態(tài)缸模型，就是一種實體模型。

四、構建人工生態(tài)系統(tǒng)的模型

探究原理:為了更深入地了解和探索生態(tài)系統(tǒng)的本質、結構和功能，通常采用對邊界條件作嚴格控制的實驗方法來進行研究。但是，生態(tài)系統(tǒng)在空間上往往是一個非常龐大的體系，邊界條件不容易控制。于是人們想到:制造一個小型的生態(tài)系統(tǒng)模型，用以模擬生態(tài)系統(tǒng)的運動。

實驗材料:蚯蚓8～10條，蝸牛5～7個，小烏龜2～3只。

浮萍、水草、蕨類植物和一些矮雜草，仙人掌或仙人球2～3株。

玻璃板4～5m2，粘膠足量;沙土8～10kg，含腐殖質較多的花土40～50kg，自來水足量。

方法步驟:按100cm×70cm×50cm的標準制作生態(tài)缸框架;在生態(tài)缸內底部鋪墊沙土和花土，花土在下，一邊高，一邊低，沙土在上，沙土層厚5～10cm。在缸內底處倒進水;將收集或購買的動物和植物放在生態(tài)缸中，其中浮萍、水草與小烏龜放在水中，仙人掌或仙人球移植到沙土上，蕨類植物和雜草移植到花土上，蚯蚓與蝸牛也放置在花土上;封上生態(tài)缸蓋，將生態(tài)缸放置于室內通風、光線良好的地方，但要避免陽光直接照射。

教師行為:為保證生物的生存，需要注意的事項是什么?

學生行為:生態(tài)缸植物應是長得慢的物種，若生長過快，其他植物會因遮光而死亡，降低了物種多樣性;要盡量保證生態(tài)缸所有生物不受昆蟲和真菌感染，因為在潮濕、溫暖的環(huán)境中，病蟲害會迅速傳播

教師行為:為保證生物的生存，必需的兩項外界環(huán)境條件是什么?

學生行為:光照和適宜的溫度。

教師行為:在白天和夜間，生態(tài)缸內空氣成分的主要變化是什么?

學生行為:白天O2濃度高，夜間CO2濃度高

教師行為:生態(tài)缸內加入腐殖質的重要意義有哪些?

學生行為:提供分解者;為植物提供初始無機營養(yǎng);為分解者提供初始有機營養(yǎng)。

教師行為:引導學生比較分析評價作品，只表揚，不分好中差。

教師行為:為什么說生產者是生態(tài)系統(tǒng)的主要成分?

學生行為:生產者是自養(yǎng)型生物，能夠把無機物轉變成有機物，這些有機物一部分供給自身的生長和代謝的能量需要，另一部分維持著生態(tài)系統(tǒng)內除生產者以外的全部有機體的生命活動。因此生產者是生態(tài)系統(tǒng)存在和發(fā)展的基礎，是生態(tài)系統(tǒng)的主要成分。

教師行為:引導學生比較分析評價作品。

目的:加深學生對生產者的理解。

教師行為:怎樣理解分解者?

學生行為:分解者主要是指營腐生生活的細菌、真菌等微生物。但有些寄生的細菌，它們從活的生物體內吸取有機物，在生態(tài)系統(tǒng)中扮演小型消費者的角色，故不屬于分解者。而土壤中的一些腐食性動物，如蚯蚓、蜣螂以及微型動物，如鞭毛蟲、土壤線蟲等能使有機物分解，起到分解者的作用。故屬于分解者。

教師行為:引導學生比較分析評價作品。

目的:進一步加深對分解者的認識。

教師行為:怎樣理解三大功能類群的關系及在生態(tài)系統(tǒng)中的地位?

學生行為:無機環(huán)境為生物成分提供物質和能量。生產者主要是指綠色植物，是消費者和分解者能量的源泉，也是生態(tài)系統(tǒng)存在和發(fā)展的基礎，因此生產者是生態(tài)系統(tǒng)的主要成分。從物質循環(huán)角度看，分解者在生態(tài)系統(tǒng)中占有重要地位。

教師行為:食物鏈、食物網、營養(yǎng)級的區(qū)別與聯系。

學生行為:生態(tài)系統(tǒng)的食物鏈主要有三種類型:捕食鏈，生物之間通過捕食關系麗形成的食物鏈，如草→兔→狐;寄生鏈，生物體內以寄生方式而形成的食物鏈，如鳥類→跳蚤→原生動物→細菌→過濾性病毒;腐生鏈，某些生物專以動植物遺體為食物麗形成的食物鏈。如植物枯枝敗葉、纖維分解細菌、氧化細菌。

目的:對所學知識的拓展，培養(yǎng)學生的思維能力。

五、模型教學案例的教學反思

設計小型生態(tài)系統(tǒng)時除應對成分作符合生態(tài)系統(tǒng)自身規(guī)律的安排外，對重要物種的生理生活習性及各物種相互之間的影響應作詳盡的考慮。

一般而言，密閉的生態(tài)系統(tǒng)對外界環(huán)境的需求是光照和適宜的溫度。

目前已有人造的各種小型生態(tài)系統(tǒng)來作為美化人們的居室的裝飾。例如，熱帶珊瑚生態(tài)系統(tǒng)模型、兒童玩具生態(tài)球等，已投放市場，以滿足人們回歸自然的心理需要。