《跨学科融合教学案例——以“生态系统的奥秘”为例》
教学主题
“生态系统的奥秘”——融合生物学、地理学、化学等多学科知识，引导学生全面了解生态系统的组成、结构、功能以及生态平衡的重要性。
教学目标
（一）知识与技能目标
- 学生能够阐述生态系统的概念、组成成分及营养结构。
- 理解生态系统的能量流动和物质循环过程,掌握能量流动的特点和物质循环的规律。
- 运用地理知识分析生态系统的分布与环境的关系,了解不同生态系统的特点。
- 通过化学知识解释生态系统中的物质变化和循环过程。
（二）过程与方法目标
- 培养学生观察、分析和归纳的能力，通过对生态系统实例的观察和分析,总结生态系统的一般规律。
- 提高学生的实验探究能力，设计并实施简单的生态系统模拟实验,观察生态系统的变化。
- 发展学生的合作交流能力，在小组讨论和活动中，学会与他人合作,共同解决问题。
（三）情感态度与价值观目标
- 增强学生的环保意识，认识到生态平衡的重要性,树立可持续发展的观念。
- 培养学生对自然界的敬畏之心和热爱之情,激发学生探索自然奥秘的兴趣。
与活动设计
（一）导入环节：生态系统的初印象（地理与生物融合）
- 展示图片：展示不同类型生态系统的图片，如森林、草原、海洋、湿地等,引导学生观察并描述这些生态系统的特点。
- 提问讨论：从地理角度分析这些生态系统分布的环境特点，如气候、地形等因素对生态系统形成的影响，让学生思考这些生态系统中有哪些生物,引出生态系统的概念。
（二）知识讲解：生态系统的组成与结构（生物与化学融合）
- 生物成分分析：讲解生态系统中的生物成分，包括生产者、消费者和分解者，通过实例介绍各类生物在生态系统中的作用，如绿色植物通过光合作用制造有机物，为生态系统提供能量；动物作为消费者依赖植物或其他动物为生；分解者将有机物分解为无机物,回归自然环境。
- 营养结构构建：引入食物链和食物网的概念，用图形表示生态系统中生物之间的食性关系，结合化学知识，解释能量在食物链中的流动过程，如能量以有机物的形式沿着食物链传递,逐级递减。
（三）实验探究：生态系统的能量流动（生物与物理融合）
- 实验设计：设计一个简单的生态系统能量流动模拟实验，在一个透明玻璃缸中放入水、沙子、金鱼藻等，模拟一个小型生态系统，放入一些小鱼和虾,观察它们的生存情况和能量流动过程。
- 数据记录与分析：学生分组进行实验，记录小鱼和虾的活动情况、生存时间等数据，通过分析数据，探讨能量在生态系统中的流动特点，如能量的输入、传递、转化和散失。
（四）深入探究：生态系统的物质循环（生物与化学融合）
- 碳循环讲解：以碳循环为例，讲解生态系统中的物质循环过程，结合化学知识，解释二氧化碳在自然界中的来源和去路，如绿色植物通过光合作用吸收二氧化碳，释放氧气；动植物通过呼吸作用产生二氧化碳；微生物分解有机物也会产生二氧化碳。
- 模拟实验：设计一个碳循环的模拟实验，如利用氢氧化钠溶液吸收二氧化碳，模拟植物对二氧化碳的吸收；用盐酸与碳酸钙反应产生二氧化碳，模拟动植物呼吸和微生物分解产生的二氧化碳，通过实验,让学生直观地感受碳循环的过程。
（五）拓展延伸：生态系统的保护与可持续发展（生物、地理与社会融合）
- 案例分析：展示一些生态系统破坏的案例，如森林砍伐、草原退化、水污染等，引导学生分析这些行为对生态系统造成的影响，从地理角度分析生态系统破坏后对环境和人类生活的影响，如水土流失、气候异常等。
- 小组讨论：组织学生进行小组讨论，探讨如何保护生态系统，实现可持续发展，鼓励学生提出自己的想法和建议，如植树造林、减少污染、合理利用资源等。
教学评价
- 知识测验：通过选择题、填空题、简答题等形式,考查学生对生态系统相关知识的掌握情况。
- 实验报告：评价学生在实验探究中的表现，包括实验设计、数据记录与分析、结论总结等方面。
- 小组讨论评价：根据学生在小组讨论中的参与度、发言质量、合作能力等进行评价。
相关问题与解答
问题1：什么是生态系统？
解答：生态系统是指在一定空间内，生物成分和非生物成分通过物质循环和能量流动互相作用、互相依存而构成的一个生态学功能单位,它由生物群落和它的非生物环境相互作用而形成。
问题2：生态系统中的能量流动有什么特点？
解答：生态系统中的能量流动具有单向性和逐级递减的特点，单向性是指能量只能从生产者流向消费者，再流向分解者，不能倒流；逐级递减是指能量在沿食物链传递的过程中，逐级减少，因为每一营养级都有部分能量以呼吸作用的形式散失,还有部分能量未被利用。
问题3：为什么说生态系统的平衡是脆弱的？
解答：生态系统的平衡是建立在各种生物之间、生物与环境之间的复杂关系之上的，当外界干扰因素超过生态系统自身的调节能力时，如自然灾害、人类活动等，就会破坏生态系统的平衡，而且生态系统中的各种成分之间相互依存，一个环节的变化可能会引起整个生态系统的连锁反应，导致
