高中生物人教版必修3教案-4_生态系统的信息传递_教学设计_教案

教学准备
1. 教学目标
1、知识目标
举例说出生态系统中的信息传递；说出信息传递在生态系统中的作用；描述信息传递在农业生产中的作用。

2、能力目标
指导学生收集资料，使学生学会鉴别、选择、运用和分享信息；组织学生对资料进行分析、讨论，进一步提高学生的识图能力以及分析问题、解决问题的能力；通过联系日常生活和生产中的具体例子培养对知识的迁移应用能力。

3、情感态度与价值观
通过对自然现象本质的揭示、对自然之美的欣赏，感受大自然的奥妙，激发学生更加热爱自然，珍爱生命；学会如何与自然界和平相处，识生物科学的价值，乐于学习生物科学。

培养从系统角度认识生物学的正确观点。

2. 教学重点/难点
教学重点
1.信息的种类。

2.信息传递在生态系统中的作用。

教学难点
信息传递在生态系统中的作用。

3. 教学用具
多媒体
4. 标签
生物,教案
教学过程
导入新课
师上节课我们学习了生态系统的物质循环，下面先复习一下。

课件展示：
1.物质循环的概念。

2.简要叙述碳循环。

3.简要叙述能量流动与物质循环的关系。

4.探究实验的一般步骤是什么？
生回答（略）。

（教师对学生的回答作出评价和修改）
推进新课
师人类已经进入了信息时代，信息在社会中十分重要。

大家说说，在日常生活中有哪些信息？
生1 文字、语言、消息、情报。

生2 数据、信号、声音、感觉、光线。

生3 气味、动作、表情。

……
师很好。

信息的种类很多，在人类的日常生活中，一般将可以传播的消息、情报、指令、数据与信号等称作信息。

那这些信息是依靠哪些途径传播的呢？作用的对象是谁？
生电视等媒体、报纸、书本、广播、生物个体等途径。

作用于人。

师很好。

事实上，信息业广泛存在于生态系统中，而且时常发挥着奇妙的作用！下面我们就来学习生态系统的信息传递。

(视频播放：蜜蜂觅食)
师先请大家看一段视频。

想想蜜蜂是怎样传递蜜源远近这个重要信息的？
（学生观看视频，讨论）
师谁来回答一下？
生通过跳圆圈舞或摆尾舞来传递这一信息。

师好的。

那这两种舞有什么不同呢？
生圆圈舞蜜源在100 m以内，摆尾舞表示蜜源在100 m以外，摆尾的速度还可以表示距离究竟有多远。

师很好，看来蜜蜂依靠这种信息传递可以很好地确定蜜源的位置。

可见信息传递对生物的重要性。

那大家还能不能举出其他例子？
生1 雄性昆虫通过性外激素来吸引异性。

生2 人通过声音辨别生物的种类。

生3 蚂蚁通过触角的相碰，传递信息。

……
师不错，在生态系统中信息很多，我们来看一些例子。

（投影仪显示信息传递的例子）
师这些信息传递的一般过程是（一般信息传递有三个基本环节）：信源（信息产生）；信道（信息传输）；信宿（信息接收）。

师我们根据信源的不同可以把这些信息分成三类，即物理信息、化学信息、行为信息。

那什么是物理信息呢？
生生态系统中的光、声、温度、湿度、磁力等，通过物理过程传递的信息，称为物理信息。

师谁来举一个例子？
生1 蜘蛛网的震动频率。

生2 蛇通过热辐射来捕捉食物。

生3 蝙蝠通过声波来定位捕食对象。

生4 动物通过声音来确定捕食对象的位置。

生5 跳舞草能感受声音的刺激而跳舞。

……
师不错，那就书本的例子，你能说出信息传递的三个基本环节吗？
生1 信源：蜘蛛网的震动频率。

信道：蜘蛛网。

信宿：蜘蛛。

生2 不对。

我认为应该是这样，信源：昆虫。

信道：蜘蛛网。

信宿：蜘蛛。

师哪个正确呢？
（学生讨论，回答）
师我认为两位同学的回答都不错。

但如果按照我们对信息种类的分类来看，生1的回答比较好。

师信源可以分为初级信源和次级信源，这里昆虫就是初级信源，而次级信源是蜘蛛网的震动频率。

我们来看一段资料。

师
物理信息的种类是非常多的，希望大家在生活中多观察。

那生物怎样来接受物
理信息呢？
生动物的耳、眼、皮肤，植物的叶、芽以及细胞中的特殊物质（光敏色素等）等等
师很好。

物理信息的来源可以是无机环境，也可以是生物自身。

请大家各举一例。

生1 冬天来了，雷鸟要换上洁白细密的羽毛。

生2 人听见老虎的吼叫很害怕。

师很好。

我们来看一段视频，更形象地来了解物理信息。

（播放视频：光信息）
师可见，光对植物的开花和动物的繁殖起着决定性的作用。

物理信息对生物正常生命活动的进行起着重要的作用。

师很好。

下面我们来看一下第二类信息——化学信息，请大家看书本106页第一段。

（学生看书）
师那什么是化学信息呢？
生生物在生命活动的过程中，还产生一些可传递信息的化学物质，诸如植物的生物碱、有机酸等代谢产物，以及动物的性外激素，这就是化学信息。

师很好。

科学实验表明，昆虫、鱼类以及哺乳动物等生物体中都存在能传递信息的化学物质——信息素。

请大家举一些化学信息的例子。

生1 雄性昆虫通过性外激素来吸引异性。

生2 老虎根据气味寻找同伴。

生3 刺槐分泌某种化学物质来驱赶害虫。

生4 黄鼠狼释放臭气来赶走敌人。

……
师很好，注意化学信息一般来自于生物，也可以来自于无机环境（如环境中的化学物质）。

下面我们来看一段视频，更形象地来了解化学信息。

（播放视频：植物的化学信息）
师从中可以看出化学信息对植物驱赶害虫和吸引昆虫来传粉所起的作用。

可见，化学信息对生物正常生命活动的进行起着重要的作用。

师下面我们来看最后一类信息——行为信息，大家先看书。

（学生看书）
师什么是行为信息？
生动物的特殊行为，对于同种或异种生物也能够传递某种信息，即生物的行为特征可以体现为行为信息。

师这里要强调一下，行为信息可以是动物，也可以是植物。

行为信息应该是对所有生物来说的。

下面请大家举一些行为信息的例子。

生1 蜜蜂跳舞。

生2 孔雀开屏。

生3 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。

生4 蛇在遇到攻击时，会以把头竖起、吐信等行为吓走敌人。

……
师很好。

行为信息是生物，特别是动物传递信息的有效手段。

下面来看一段视频，更形象地来了解行为信息。

（播放视频：动物的行为信息）
师可见，行为信息对动物正常生命活动的进行起着重要的作用。

好，我们学习了三种信息：物理、化学、行为信息，希望大家能够区分。

其实，在生态系
统中还有一种信息——营养信息。

课件展示：
在生态系统中，沿食物链各级生物要求有一定的比例，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。

师这就是生态系统的四类信息，大家只要记住书上的三种就好了。

对营养信息只作了解。

师在生态系统中，各种信息传递虽然各有特点，但它们不是孤立地，而是相互联系在一起的。

它们共同来指导完成生物的生命活动。

一个生命活动的完成，可能需要多个信息传递。

如：孔雀开屏是一种行为信息，但这里也存在着物理
信息的体现，因为开屏这个行为要被雌孔雀看到，必然需要光线的反射。

一个
信息传递也可能作用于多个生命活动。

如：遇到敌害时，猴子的叫声，一方面
可以警告敌人；另一方面可以对其他同伴传递有敌人的信息。

师多个信息过程相连就使系统形成信息网，当信息在信息网中不断被转换和传递时，就形成了信息流。

信息只有通过传递才能体现其价值，发挥其作用。

可见，信息传递也把生态系统连接成了一个整体，它也是生态系统的一个基本
功能。

师下面来看一下“思考与讨论”。

（学生看书，讨论）
师谁来举几个我们身边物理信息的例子？并说明其作用。

生1 在发情季节，猫会用叫声来表达自己。

作用是吸引异性，进行交配。

生2 在黑夜里，猫良好的视力能发现狡猾的老鼠。

作用是捕食。

师很好。

那谁来举几个化学信息的例子？并说明其作用。

生1 闻到鱼腥味，猫会很快从远处跑来。

作用是帮助寻找食物。

生2 训练的狗会根据气味来追捕嫌疑犯或寻找毒品、危险物品等。

作用是帮
助人类。

师很好。

生2还举了帮助人类的例子，不错。

那谁来举几个行为信息的例子？并说明其作用。

生1 公鸡展示自己鲜艳的羽毛，向母鸡显耀。

作用是吸引异性。

生2 猫遇到狗时，浑身的毛竖起，以警告来犯之敌。

作用是吓退来敌。

师好的。

大家说得很好。

师可见，在我们的身边信息传递无处不在，其作用也非常多。

可以说信息传递的作用涵盖了生物的所有生命活动，所以信息传递对生物生命活动的正常完
成是非常必需的。

离开了信息传递，生物就不可能生存，生态系统就不可能存在。

下面我们一起来学习信息传递在生态系统中的作用。

首先，我们来看“资
料分析”。

请大家仔细浏览，思考问题。

（学生看书，讨论）
师资料1体现了哪种信息？
生物理信息中的声波。

师对。

那资料2呢？
生物理信息中光的波长。

师这些种子萌发所需要的最适宜的波长是多少呢？
生大约600~700nm。

师那讨论1如何回答？
生信息传递能保证生物生命活动的正常进行。

师很好。

资料3说明了光照时间这种物理信息对植物开花的影响，还说明了动物可以产生信息素这种化学信息来吸引异性，特别是昆虫的信息素。

这说明
了信息传递有什么作用呢？
生通过信息传递，植物开花、传粉、形成种子繁衍后代；动物的雌雄个体之间能相互识别、交配，保证种群的繁衍。

师是的，信息传递对物种的繁衍有重要作用。

那讨论的3、4、5题如何回答呢？
生1 将烟草、蛾和蛾幼虫的天敌三种生物联系起来。

生2 是。

生3 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。

师由此可见，生命活动的正常进行和种群的繁衍都离不开信息传递。

师此外，在生态系统中，食物链上的相邻物种之间存在着“食”与“被食”的关系，相邻物种的某些个体行为与种群特征为对方提供了大量的有用信息。

我们书上举了2个例子，第一个例子的“绿色”是什么信息？
生物理信息。

师好。

那第二个例子有哪些信息？
生化学信息和行为信息。

师不错。

其实这里还有我们补充的第四种信息——营养信息，因为这与食物关系有关。

可见，信息传递还能够调节生物的种间关系，以维持生态系统的稳定。

师在生态系统中，信息传递的方式是多种多样的，信息传递的作用也有很多。

但总的来说，它的作用与物质循环、能量流动一样，都是把生态系统各组分联
系成一个整体，维持生命活动的正常进行和种群的繁衍，以及调节生物的种间
关系，以维持生态系统的稳定。

生物间的信息传递是长期进化的结果。

师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”。

研究生态系统的信息传递是生态学新的研究领域，随
着科学技术的发展，人们已经认识到信息与物质、能量一样起着十分重要的作用。

尽管这一领域尚有许多问题有待发现和深入研究，但是我相信随着研究的
深入必定会取得更多的成果。

下面我们就来看一下信息传递的一些应用。

师信息传递在农业生产中的应用。

第一方面，提高农产品或畜产品的产量。

例如：模拟动物信息来吸引传粉动物帮助植物传粉。

（投影仪显示课本图5-1-4）
师这里的模拟信息是什么？
生是物理信息中电子频率和声音。

师在这里，我们可以把蜜蜂原来的行为信息转变为物理信息，成为一个模拟信息。

那大家可以再举一例吗？
生用昆虫性外激素或类似的化学物质来引诱昆虫前来，起到传粉的目的。

师很好。

看第二方面，对有害动物进行控制，然后回答问题。

课件展示：
1.防止害虫的方法有哪些？
2.书本中的例子用的是什么信息？
3.我们补充的营养信息可以用于防治害虫吗？
生1 化学防治、生物防治、机械防治。

生2 利用音响设备用的是物理信息；利用昆虫的信息素用的是化学信息；利用特殊的化学物质用的也是化学信息。

生3 可以。

利用营养关系，放养害虫的天敌，可以达到防治害虫的目的。

师大家回答得很好。

可见，信息传递的作用是很多的。

那除了书上的大家还能不能说说信息传递的其他应用？
生1 利用新鲜的饵料来引诱鱼儿上钩。

利用了化学信息。

生2 利用适当延长光照来增加鸡的产蛋量。

利用了物理信息。

生3 模仿蝙蝠的声波，发明了雷达。

利用了物理信息。

生4 古时通过对家畜行为的观察，预测地震等灾难。

利用了行为信息。

……
师很好。

信息传递的应用其实还有很多，我们来看一些资料。

课件展示：
利用光信息调节和控制生物的发育。

利用各种昆虫的趋光特点进行诱杀（昆虫都有趋光的特点，但不同昆虫对各种波长的光反应不完全相同，因此可用不同的光来诱杀害虫。

另外，各种害虫活动时间不同，例如，水稻二化螟、三化螟、玉米螟、棉红铃虫、梨小食心虫、小地蚕等，都在22时30分至次日凌晨4时30分活动频繁；草木蛾、桃褐斑夜蛾及葡萄实紫褐夜蛾，都在夜间飞入果园刺吸果汁，所以夜间点灯诱杀效果好）、养鸡业在给鸡增加营养的基础上延长光照时间可以提高产蛋率等。

生态系统中许多植物的异常表现和许多动物的异常行为所包含的行为信息，常常预示着灾变或反映着环境的变化。

迄今为止，人类对生态系统中的信息感知研究得还极其有限，目前在利用生物监测环境污染方面作了一些工作。

某些植物对某些污染环境的气体特别
敏感，往往当人尚未觉察时，这些植物就已经表现出受害的症状，传递出生态
污染的信息了。

利用敏感植物发出的污染信息监测空气污染是很有实际意义的。

师可见，信息传递的应用是非常广泛的。

有些信息传递的作用我们还不清楚，所以它需要我们去继续深入地探究。

师有些信息虽然我们的肉眼看不见，但可以用科学的方法去揭示。

下面我们就来看一下课外实践，这也是布置给大家的作业，希望大家课外完成，老师会
给你必要的帮助和指导。

课题：设计实验，证明雌蛾能分泌性外激素吸引雄蛾前来交尾。

背景知识介绍：
某些雌虫腹部末端能释放出性外激素来吸引雄虫，如家蚕、蛾等。

只要雌虫分泌数量极其微小的性外激素（每毫升空气中存在几千个，甚至几百个性
外激素分子，大约十亿分之一克左右），就能被距离数百米以外到千米左右的
雄蛾所感知，找到伴侣进行婚配。

各种昆虫的性外激素有其特异性，仅对同种的昆虫起作用。

目前，一些种类的
昆虫性外激素的化学结构已被搞清，它们大都属于酯类、醇类或有机酸类。

科
学家现已可以人工合成一些昆虫的性外激素，用作性引诱剂，与黑光灯物理方
法或杀虫剂相结合防治害虫，取得了显著的杀虫效果。

在科学史上，曾经有不少科学家做过该项课题研究。

例如：1904年，
法国著名科学家法布尔做了一个有趣的实验：在一个风雨交加的夜晚，在一所
被丛林包围的屋子里，他把一只雌蛾扣在一个纱罩里，尽管风雨交加，还是有
40多只雄蛾穿过风雨赶来交尾；第二天，法布尔在雌蛾周围撒满樟脑丸和汽油，但一点也不影响雄蛾找雌蛾，可见性外激素的作用有多大，昆虫感受性外激素
的能力有多强！
还有一个有趣的实验：科学家将快要化蛹的幼虫捕回实验室，置于饲养笼内，并留心观察其羽化的过程。

一般来说，雄蛾比雌蛾早羽化一两天，于是，科学家放掉雄蛾，将雌蛾养在笼内。

到了傍晚，打开窗户，奇异的现象出现了：很多雄蛾飞进实验室，成群地围在饲养笼的附近，有的干脆落在饲养笼上面，
有的绕着饲养笼飞来飞去。

显然，这些雄蛾是被笼中的雌蛾吸引而来的。

下一步，科学家捕捉一些雄蛾，剪断它们的触角：有的把两根触角全部剪掉，有的
剪掉一根，有的则剪去半截，结果，没有触角的雄蛾丧失了寻找雌蛾的能力，
而只有一根触角的雄蛾和触角剪短的雄蛾，还是向饲养笼飞去，在上面爬行！
师从中我们可以得出的结论是什么？
生性外激素由雌蛾分泌；雌蛾的性外激素只对雄蛾起作用；雄蛾依靠触角来接收性外激素这种化学信息。

师对，这些结论可以帮助我们来设计实验。

下面我简要说一下实验步骤，供大家参考。

1.实验原理
某些雌虫腹部末端能释放出性外激素来吸引雄虫，如家蚕、蛾等。

只要雌虫分泌数量极其微小的性外激素（每毫升空气中存在几千个，甚至几百个性外激素分子，大约十亿分之一克左右），就能被距离数百米以外到千米左右的雄蛾所感知，找到伴侣进行婚配。

2.材料用具
雌性飞蛾，铁丝笼2个（大小约0.5 m×0.5 m×0.5 m），窗纱（大约5 m2）。

3.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，留做实验用。

（2）将窗纱裁成2块，每一块包裹一个笼子。

（3）在夜幕降临后，将上述2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30～50m，再将捕获的2～3只雌蛾放入其中的一个笼子中，第二个笼子什么也不放。

等待2～3h，观察每一个笼子的情况，记录观察到的现象。

4.结果和结论
描述观察结果并进行讨论，得出探究结论。

课堂小结
在课程标准中，对该节内容的描述是“举例说出生态系统中的信息传递”。

该条内容标准属于了解水平，要求同学们能够对生态系统的信息传递举出例子，能从生态系统维持相对稳定的角度出发,说出信息传递在其中所起的作用，并能把信息传递与农业生产相联系，说出它在农业生产中的应用。

这样就能从宏观的角度，表述出信息传递的功能，进而体现它也是生态系统的重要功能之一。

课后习题
1．下列不属于生态系统的行为信息的是( )
A．雄孔雀在雌孔雀面前的频频开屏
B．工蜂中侦察蜂所跳的“圆圈舞”
C．某些鸟类的求偶炫耀
D．看家狗在外出时的频频撒尿
2．利用电子仪器产生与蜜蜂跳舞相同频率的声音。

当蜜蜂感受到这一信息后，就会飞
到花园采蜜，这是利用什么信息提高作物产量( )
A．物理信息 B．化学信息
C．生物信息 D．行为信息
3．具有警戒色的生物会向其他的生物发出不能捕食的信息，警戒色从信息传递的类型
分析属于( )
A．物理信息 B．化学信息
C．生物信息 D．行为信息
4．在生态系统中，信息传递发生在( )
A．种群和种群之间
B．种群内部个体和个体之间
C．生物和环境之间
D．以上三项都有
5．研究人员最近人工合成了雌蟑螂吸引雄蟑螂时分泌的性外激素。

研究人员把这种人
工合成的性外激素浸入纸中，放在距雄蟑螂55 cm的位置，在1 min内有60%的雄蟑螂
被这种激素所吸引。

以上材料不能说明( )
A．人工合成的蟑螂的性外激素具有挥发性
B．蟑螂的性外激素是一种信息素
C．信息能调节生物的种间关系，以维持生态系统的稳定
D．信息传递能在种群的繁衍过程中起作用
参考答案：1．D 2.A 3.A 4.D 5.C
板书
第4节生态系统的信息传递
一、生态系统中信息的种类
1.物理信息
2.化学信息
3.行为信息
4.营养信息
二、信息传递在生态系统中的作用
1.维持生物生命活动的正常进行和生物种群的繁衍
2.调节生物的种间关系，维持生态系统的稳定
三、信息传递在农业生产中的应用
1.提高农产品或畜产品的产量
2.对有害动物进行控制。