人教版高中生物选择性必修2
第3章 生态系统及其稳定性
第4节生态系统的信息传递教案
一、教材分析
《生态系统的信息传递》是人教版高中生物选择性必修二第3章第4节的内容。生态系统有三大功能，在此之前，已经学习了生态系统的前两个功能，即能量流动和物质循环，为本节课的学习做了铺垫。同时本节课的学习为后面生态系统的稳定性、生态环境的保护等建立了理论基础，所以说，本节课的内容在整个章节起到了一个承上启下的作用。本节内容主要包括生态系统中信息的种类、信息传递在生态系统中的作用及在农业生产中的应用。课程标准与本节对应的“内容要求”是：举例说出生态系统中物理、化学和行为信息的传递对生命活动的正常进行、生物种群的繁衍和种间关系的调节起着重要作用。对应的“学业要求”是：使用图示等方式表征和说明生态系统中信息传递的过程和特征，并对相关的生态学实践应用做出合理的分析和判断。本节课的内容与日常生活联系比较紧密，教材通过日常生活情境引导认识生态系统中信息的种类，了解其传递过程，总结信息传递的特征，然后通过具体实例，分析总结信息传递在生态系统中的作用，最后通过信息传递在农业生产中的应用，将知识与生产实践相结合，培养学生的社会责任意识。
二、学情分析
这节课主要是基于对生物现象的描述，学生完全可以通过分析讨论理解这些内容。因此，本节课将以分析资料并组织学生讨论开展教学，从而认识信息传递在生态系统中的作用。
三、教学目标和核心素养
生命观念：通过对案例的分析与讨论，概述生态系统中信息的种类及信息传递的过程及特点。
科学思维：通过对材料的分析，说明信息传递在生态系统中的作用。
科学探究：通过收集资料分析资料，提高学生分析归纳材料的能力。
社会责任：通过分析信息传递在农业生产中应用的案例，让学生认识到生物学的价值，培养学生的社会责任感。
四、教学重点
1、生态系统中信息的种类；
2、信息传递在生态系统中的作用。
五、教学难点
信息传递在生态系统中的作用。信息传递在生态系统中的作用。
六、教学方法
探究式教学法、多媒体辅助教学法
七、教学过程
【本节聚焦】
1.生态系统中的信息有哪些类型？
2.生态系统中的信息传递起着什么作用？
3.如何运用生态系统的信息传递原理提高农作物产量、进行有害动物的防治？
【教师】人类已经进入了“信息时代”，在生活中我们通常用电话或者短信和朋友们传递信息,同学们有没有思考过到底什么是信息呢？
一、生态系统中信息的种类
【概念辨析】
1、信息：人们通常将可以传播的消息、情报、指令、数据与信号等称作信息。信息可以帮助人们建立复杂的社会关系并更好的适应生活。
2、信息流：生态系统中的生物种群之间，以及它们内部都有信息的产生与交换，能够形成信息传递，即信息流。
【教师】那生态系统中是否也有信息传递呢？
【学生】有
【教师】对，信息也广泛存在于生态系统中。
提醒:生态系统的信息传递，不包括细胞内及细胞之间的信息传递。
【教师】一只蜜蜂在找到蜜源之后，如何告诉巢中的其他同伴蜜源的位置呢？
播放视频，问题探讨：1967年，荷兰一位生物学家在研究蜜蜂时，发现蜜蜂在找到蜜源后，可以通过跳圆圈舞或摆尾舞向同伴传递蜜源情况：圆圈舞表明蜜源较近，大约在距蜂箱百米以内；摆尾舞的意思是，蜜源在百米之外的远处，究竟距离多远与摆尾的速度有关。
讨论1.“100m以内”，对我们来说这几个字的含义就是信息。同样的信息，蜜蜂怎样传递的？
提示：通过跳圆圈舞传递的,
【教师】蜜蜂用圆圈舞和摆尾舞向同伴传递了蜜源的位置,头朝向的方向暗示蜜源的方向。
讨论2.你还能举出生物间传递信息的其它例子吗？
提示：孔雀开屏（俗话说孔雀开屏、自作多情，孔雀开屏是雄孔雀的一种求偶炫耀，）豪猪竖刺等
【教师】信息传递的过程是怎样的？
3.信息传递的过程：完整的信息传递过程包括产生信息的信源，传输信息的信道、接受信息的信息受体。缺少其中任意一项，信息传递都不能完成。
生态系统中信息的来源(信息源)：生物或非生物环境，
生态系统中信息传播的媒介(信道) :空气、水及其他介质
生态系统中接受信息的对象(信息受体):如动物的眼、鼻、耳、皮肤，植物的叶、芽以及细胞中的特殊物质(如光敏色素)等
【资料分析】科研人员发现，遭到污染的空气中臭氧、硝酸根、氢氧自由基等会改变花的香味分子，造成香味分子的传播距离变短，香味遗留减少，进而导致蜜蜂不能像以往那么轻松地找到花朵。据统计，2015—2016年间，美国超1/4的蜂群消失。
思考：信息传递的哪个环节出现了异常？这说明了什么？
提示：信道异常。说明信息传递对于生物的生存和种群延续至关重要！
【教师】蜜蜂通过花的颜色 、气味找到蜜源，并通过动作将蜜源位置告诉给其他同伴。植物花朵鲜艳的颜色提供了物理信息，花朵的芳香气味提供了化学信息，蜜蜂跳舞提供了行为信息。根据信息在生态系统中传递过程的差异，一般将信息分为3类：物理信息、化学信息和行为信息。
4.信息种类:物理信息、化学信息 、行为信息
【教师】请同学们仔细阅读课本P68-69. 完成下面的填空。
【教师】什么是物理信息呢？那么同学们能举出什么物理信息的例子呢?
（1）物理信息
-
概念: 自然界中的的光、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。
-
来源：可以是非生物环境，也可以是生物个体或群体。
-
感受物理信息的部位：可以位于动物的眼、耳、皮肤等；也可以是植物的叶、芽细胞中的特殊物质（光敏色素等）等
【教师】萤火虫和水母发出来的光属于物理信息。桃花需要一定的温度才能够绽放，种子也需要一定的温度和湿度才能发芽，其中的温度和湿度也属于物理信息。鸟的叫声和青蛙的叫声属于物理信息。一只昆虫撞上了蜘蛛网，引起了蜘蛛网的震动，这时一只蛛蜘蛛爬来。其中蜘蛛网的振动频率就是一种物理信息。大雁通过磁场可以判断方向，往南飞，其中磁场也属于物理信息。蝙蝠和海豚可以通过超声波来判断猎物方向和距离，其中超声波就属于物理信息。
【教师】下面我们来看一下第二类信息——化学信息.那什么是化学信息呢？
（2）化学信息
-
概念: 在生命活动中，生物还产生一些可以传递信息的化学物质。
-
来源: 生物体的代谢产物或分泌物。
-
实例:如植物的生物碱、有机酸等代谢产物以及动物的性外激素，昆虫、鱼类以及哺乳类等生物体中的信息素等。
那么同学们能举出什么化学信息的例子呢?
【教师】雄性昆虫通过性外激素来吸引异性。其中性外激素属于化学信息。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，其中报警信息数属于化学信息。警犬搜查证物时，主要利用证物发出的气味，那么其中的气味属于化学信息.蚂蚁之所以不会迷路，其神奇之处就在于它会沿途留下记号，这些记号便是化学信息尾迹素，水葫芦根部的分泌物可以明显抑制其他藻类的生长，水葫芦的分泌物也属于化学信息。下面我们来看最后一类信息——行为信息
【教师】什么是行为信息？同学们能举出什么行为信息的例子呢?
（3）行为信息
-
概念: 动物的特殊行为，主要指各种动作，这些动作也能够向同种或异种生物传递某种信息，即动物的行为特征可以体现为行为信息。
-
来源: 动物的特殊行为。
-
实例: 蜜蜂跳舞、孔雀开屏、鸟类的“求偶炫耀”等。
【教师】蜜蜂利用舞蹈传递信息，公鸡抖动鸡冠，羽毛吸引母鸡，这些属于行为信息。孔雀开屏、河豚气成了球，这些也都是行为信息。
辨别生态系统中信息的种类
5.生态系统中信息传递的特点
①生物可以通过一种或者多种信息类型进行交流；
② 生态系统中的信息传递既可存在于同种生物之内，也可发生在不同生物之间
例如：犀牛与牛椋鸟频繁的信息交流，鸟的鸣叫与跳跃提醒犀牛附近有危险情况
③多数情况下，信息传递为双向的。
【教师】接下来我们通过以上表格来比较生态系统中的这三种信息。其中，物理信息主要是指光、声、温度、湿度和磁力等，它来源于无机环境或者生物体，化学信息主要是植物中的有机酸、生物碱。或者动物中的性外激素等。性激素，它来源于生物体的产物或者分泌物。行为信息主要是指生物体的行为特征，它来源于生物体的动作行为。生态系统中的信息可以使生物与生物之间的传递也可以是生物和环境之间的传递。生态系统中的信息具有的特点是双向传递。
思考讨论：分析发生在身边的生态系统中的信息传递
如果留心观察就会发现，身边的猫、狗等动物的生活，就离不开信息的传递，其中既有物理信息，也有化学信息与行为信息。请就每种信息各举两个例子，并说明这些信息传递的意义。
【教师】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，请同学们阅读课本70页的资料分析，回答下面问题。
二、信息传递在生态系统中的作用
根据提供的资料，回答问题：
【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，他们可使用频率超过100KHz的超声波进行“回声定位”。
【资料2】有些植物像莴苣伽烟草的种子，必须接受某种波长的光信息才能萌发。
讨论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：生命活动的正常进行，离不开信息传递。（个体水平）
【资料3】
许多动物都能在特定时期释放用于吸引异性的信息素。经过科学家的研究，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。
讨论2：信息传递在种群繁衍过程中起什么作用？
提示：通过信息传递，雌雄个体才能相互识别、交配，这样才能保证种群的繁衍。说明:生物种群的繁衍，离不开信息的传递。（种群水平）
【资料4】2001年，科学家发现，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——寄生虫或捕食者，夜间又能驱除夜间活动的雌蛾，使它们不能在叶片上停留产卵。
讨论3：资料4中的信息素能够将几种生物联系起来？
提示：将烟草、蛾和蛾幼虫的天敌三种生物联系起来。
讨论4：烟草释放的信息素，在白天与夜间是否都使它受益？
提示：是
讨论5：信息传递对种间关系具有什么作用？
提示：调节生物的种间关系，以维持生态系统的稳定性。（群落和生态系统水平)
例：①当草原返青时，“绿色”为食草动物提供了可以开始采食的信息；
②在森林中，狼既能用眼睛辨别猎物，也可以根据耳朵听到的声音作出反应，以追捕猎物，兔同样能够依据狼的气味或行为特征躲避猎捕。
【教师】由此可知，信息传递在生态系统中有三个作用：生命活动的正常进行，离不开信息传递的作用，生物种群的繁衍，也离不开信息传递的作用。信息传递能调节生物的种间关系，以维持生态系统的平衡和稳定。
三、信息传递在农业生产中的应用
【教师】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。
【教师】如果你是一个农场经营者，种植了水稻、小麦、芝麻等作物，还栽培了莴苣、番茄、茄子、苹果等多种果蔬，同时还饲养这优质的家禽、家畜等。请结合以下几种情况，你该怎样解决困难，提高产量：
①如何提高莴苣等种子的萌发率?
提示：从影响莴苣等种子的物理因素（信息）考虑可以如提供适宜的阳光、水分、温度等 ；
②正值传粉季节，遭遇连续阴雨，放晴后，怎样吸引传粉动物?
提示：主要模拟动物信息吸引传粉动物，如使用信息素等
【教师】利用模拟的动物信息吸引大量的传粉动物，可以提高果树的传粉效率和结实率。养鸡时，在增加营养的基础上，延长光照时间，这会刺激鸡卵巢的发育和雌激素的分泌，这样可以大大提高产蛋率。这则材料说明信息传递在农业中的作用是什么？
【学生】提高农畜产品的产量
【教师】③农场遭受鼠害和鸟害，有哪些防治方法?
【学生】目前控制动物危害的技术有化学防治、生物防治和机械防治
【教师】2.对有害动物进行控制
(1)常用方法：机械防治、化学防治和生物防治
(2)对有害动物进行生物防治：
如：①利用光照、声音信号诱捕或驱赶某些动物；利用音响设备发出不同的声信号诱捕或驱赶某些动物，使其结群或远离农田。②利用昆虫信息素诱捕或警示有害动物，降低害虫种群密度；③利用特殊的化学物质，扰乱某些动物的雌雄交配，使有害动物种群的繁殖力下降，从而减少有害动物对农作物的破坏。
【教师】化学防治、生物防治和机械防治各有什么优缺点?
(3)对有害动物进行控制的方法的比较
化学防治：是利用农药的生物活性，将有害生物种群或群体密度压低到经济损失允许水平以下。化学防治优点：在一定条件下，能快速消灭害虫，降低种群密度，短期效果明显。化学防治缺点：长期使用易产生药害，使病虫产生抗药性，污染环境，杀伤天敌。
生物防治：借鉴生态系统三类信息的作用特点进行的防治，如利用音响设备发出结群信号吸引鸟类(借鉴物理信息),利用性引诱剂干扰蝗虫正常交尾(借鉴化学信息)等。最大优点不污染环境。
机械防治：是指利用物理因子或机械作用对有害生物生长、发育、繁殖等的干扰，以防治植物病虫害的方法。这类防治方法可用于有害生物大量发生之前，或作为有害生物已经大量发生为害时的急救措施，无污染，但杀伤力有限。
【教师】这些方法各有优点，但是目前人们越来越倾向于利用对人类生存环境无污染的、有效的生物防治。
【教师】信息传递在农业生产中的应用有哪些？
【学生】信息传递在农业生产中的应用：
1、提高农畜产品的产量
2、对有害动物进行控制
【教师】本堂课你学到了哪些知识？画出概念图进行总结。
【教师】生态系统中的信息主要有三种，包括物理信息、化学信息和行为信息。信息传递在生态系统中的作用有三个，1、生命活动的正常进行离不开信息传递的作用。2、生物种群的繁衍离不开信息的传递，3、调节生物的种间关系，以维持生态系统的平衡和稳定。信息传递在农业生产中的应用，主要有两方面，一方面、提高农产品的产量，另一方面是、对有害动物进行控制。
【教师】生态系统有三大功能：物质循环、能量流动、信息传递。三者在生态系统中分别处于什么地位？
【学生】物质循环是生态系统的基石；能量流动是生态系统的动力；信息传递调节能量流动和物质循环的方向与状态。
【教师】生态系统中信息传递与物质循环和能量流动存在哪些差异？
【学生】差异主要体现在：
（1）途径不同。物质循环与能量流动通过食物链（网）进行，信息传递通过多种途径进行。
（2）特点不同。物质循环具有循环性、全球性的特点，能量流动具有单向流动、逐级递减的特点，信息传递往往是双向的。
（3）范围不同。物质循环的范围是整个生物圈，能量流动的范围是食物链（网）的各营养级，信息传递的范围是生物与生物之间、生物与非生物环境之间。
【板书设计】生态系统的信息传递
【教学反思】
本节课在课前让学生通过网络等其他途径收集信息，培养学生获取信息的能力。在课堂教学中将学生收集的案例创设为课堂情境，贯穿于信息分类和信息传递的作用，突破重难点，并且联系社会生活实际教学，创造一个良好的教学氛围，激发学生参与教学的热情，拉近学生和社会自然的距离，最后创设经营农场的情境，引导学生利用所学知识解决实际问题的同时也增强了学生的社会责任感。通过让学生阅读，小组讨论、表达，使学生变被动学习为主动学习，培养了学生自主学习和互助学习的能力。
【练习与应用】
一、概念检测
1.黄鼬（俗称“黄鼠狼”）主要捕食鼠类，它们体内有臭腺，在遇到威胁时可排出臭气麻痹敌人，鼠类闻到臭气时往往选择逃离。以下有关解释不合理的是（D ）
A.释放的臭气是一种化学信息
B.这种气味信息只对黄鼬有利
C.释放臭气有利于黄鼬躲避危险
D.臭气作为信息可调节种间关系
2.“燕燕于飞，差池其羽” “燕燕于飞，上下其音”（《诗经·国风》），燕子表达的是哪一类 信息？行为信息和物理信息
二、拓展应用
机场附近的鸟类严重危害飞行安全，因此有必要进行人工驱鸟。请将以下人工驱鸟的措施按原理进行归类。
①播放鸟类天敌的鸣叫声，②放置无公害的驱鸟剂，③燃放爆竹，④使用激光，⑤架设煤气炮（模拟猜枪的响声和火光），⑥布设鸟类害怕的图案，⑦声光威吓（将爆竹、猎枪声、激光、驱鸟火焰等方法结合）,⑧遥控航模模拟天敌。
上述方法利用物理信息的有① ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧
化学信息的有 ② ，
利用行为信息的有 ⑧