5.1 植被教师教学用书
第五章 植被与土壤
5.1 植被
【教学目标和要求】
1.通过实地观察或运用视频、图像识别主要植被类型。
2.运用图文资料,说明森林、草原、荒漠等植被与自然环境的关系。
3.通过实地调查或观看影像,体会珍惜爱护天然植被、因地制宜营造人工植被的重要性。
【教材设计思路】
根据课程标准的要求,本节教材重点落实“植被与环境的关系”和“识别主要植被”两个相互联系的内容,方法是“通过野外观察或运用视频、图像”。从必修课程地理1的主题“地球科学常识”的内容范围看,课程标准要求的“植被”是指天然植被。
对于“植被与环境的关系”,可以从以下几方面理解。其一,关注植被整体与环境的关系,而非具体植物与环境的关系。其二,限于学生的知识基础,以及突出地理性的要求,植被的建群种、种群、群落等概念不宜涉及。其三,由于气候、自然带等内容安排在选择性必修1中学习,因此,不能从地理地带性分布的角度讲述此内容,但可将初中课程中的气候类型分布、干湿地区划分等作为基础知识。其四,在环境各要素中,对植被影响较大的是热量和水分,因此,可从热量、水分条件的差异讲述植被与环境的关系其五,植被的特点,如垂直结构、生态特征,是植被适应环境而形成的,可作为植被与环境关系的具体表现。
分析“识别主要植被”,其要求主要包括以下几个方面。其一,所介绍的“植被”应重点关注地带性植被。其二,“主要植被”类似于“举例”,即教材编写选择一些典型的植被作为案例,而不是系统介绍所有植被。其三,“识别”的重点在“区别”,即让学生通过视频、图片等对比不同植被的生态特征,从而区分它们的类型。因为,第一,从实际情况看,每一种地带性植被占有的空间范围较大,即当人们处于一个地方时,其地带性植被不需要识别就可很方便地查到;第二,教学主要在课堂上进行,有可能的课外实践活动多局限于当地,在野外对其他地区地带性植被的识别很难做到。
课程标准指出达成本部分教学要求的方法是“通过野外观察或运用视频、图像”。教材编写时,可采用的方法只能是图像。当然,教材应该介绍野外观察植被的一般方法,以帮助学生提高地理实践力这一核心素养。
综合上述分析,本节教材为落实课程标准的要求,便于教学,分“植被与环境”“森林”“草原与荒漠”三个标题,重点说明植被与环境的关系和如何识别主要植被。
“植被与环境”部分在介绍植被概念后,从自然演替的角度说明植被与环境的相互关系。然后介绍植被垂直结构,既说明了光照在植被垂直方向上的衰减与植被的垂直分层现象,为“识别主要植被”提供一种方法;又描述了垂直结构与气温、降水的关系,进而指出“天然植被一般按类型有规律地分布在适宜其生长的地方,并具有适应当地环境的特征”。这句话既是对植被与环境关系的概括,也指明了识别主要植被的主要依据(环境适应性特征),引领后面主要植被内容的学习,是本节内容的核心。为落实地理实践力的培养,加强地理野外观察、调查训练,教材安排了“通过调查,了解校园树木与环境的关系”的活动,旨在引导学生通过对校园树木调查、观察,分析“当地树种”和“引进树种”对气温、湿度、光照、土壤的适应情况,加深对植被与环境关系的理解。
“森林”“草原与荒漠”两个标题共同落实课程标准关于“主要植被”的要求,并通过主要植被类型特点的介绍,重点说明植被与环境的关系。教材内容选择及编排主要考虑以下几个方面:一、选择在世界上分布较广且学生相对较为熟悉的天然植被类型。二、把森林作为重点,介绍了四种类型的森林;对草原只分热带草原和温带草原对比介绍特点;对荒漠则概括介绍其特点。三、每种植被特点的介绍主要抓住三个方面:第一,突出植被的环境适应性特征,这是理解植被与环境关系以及区别各种植被的主要依据;第二,用比较的手法,说明不同植被的高度和垂直结构,这是区别不同植被的另一依据;第三,以气候类型的分布为基础,结合温度带和干湿地区等初中地理的基础知识,描述各植被类型的地区分布,以加强学生对地带性植被分布的认知,为学习选择性必修课程“自然地理基础”中自然环境的整体性和差异性打下基础。四、除地带性植被外,地球上还有具有垂直分异规律的各类山地植被,以及沼泽、红树林、水生植被等非地带性植被,教材设计以“分析红树林植物特征的环境适应性”为主题的活动,既引导学生具体分析植被的环境适应性特征与环境条件的关系,又引导教学适当关注非地带性植被。
本着学以致用的目的,教材安排了题为“精品公园‘精’在何处”的自学窗。这是因为,在很长一段时间内,无论国内还是国外,在基于生态环境建设而进行的植树造林方面,都走过一些弯路:无论什么地方都植树,植树只栽一种或少数几种树,即使在南方也大片栽种松树,栽种非本地的地带性树种……自21世纪初,这些做法的弊端逐渐为人们认识,参照天然植被的生态建设思路得以付诸实践,如宜林则林、宜草则草、自然恢复等。北京皇城根遗址公园值得称道的几个方面的绿化设计,就为宜林地区城市景观营造和植树造林给出科学有效的建设指导。通过此自学窗,学生可感知地理学在指导实际工作中的作用,并深化对协调人地关系的认识。
本节内容总体结构如图5-2所示。
情境设计
1.阿塔卡马沙漠位于南美大陆西部太平洋沿岸地区、18°S-28°S之间,南北长1100千米,主体位于智利境内。受副热带高压控制、安第斯山脉对来自大西洋湿润气流的阻挡和秘鲁寒流的综合影响,阿塔卡马沙漠成为世界上最干燥的地区之一,被称为世界的“干极”。智利西北部的阿里卡镇,在1903年10月至1918年1月期间没有任何降雨,创造了世界上最长的“无降雨时间”纪录。
2.近些年,由于全球气候变化,阿塔卡马沙漠发生暴雨的概率增加,甚至因暴雨引发洪水。同时,关于阿塔卡马沙漠花海的报道渐多,究其原因,一般认为是全球气候变化导致的极端降水事件引起的。
3.短生命植物,也称短营养期植物,指生命周期较短的浅根系草本耐旱植物,多分布于干旱的荒漠(沙漠)地区。短生命植物的种子可以长期蛰伏常年干旱的沙漠中,一旦获得足够的水分,即可在相对较短的时间内完成生命周期。典型的短生命植物常见于一些温带荒漠地区。例如,在我国的古尔班通古特沙漠,短生命植物因春季积雪融水和雨水而萌发、生长、开花、结果,之后随着夏季的干热而枯萎。
植被与环境
1.对于植被概念的解释多种多样,如“地球表面一定地区覆盖的植物群落”“地球表面在自然界成群生长的各种植物群”等。可从以下三个方面理解植被的概念:其一,植被是植物组合,具有一定的种类组成、结构和生产量,其植物之间以及植物和环境之间,构成一定的相互关系,即内部结构具有一定的规律性;其二,植被的空间分布具有规律性,即一定地区会有相应的植被,而某种植被会分布在具有相应环境特点的地方;其三,植被是指植物的整体,并是地表景观的重要组成部分。教材为避免引入植物种群、植物群落等概念,只是把植被通俗地解释为“自然界成群生长的各种植物的整体”。在本标题最后,教材概述“天然植被一般按类型有规律地分布在适宜其生长的地方,并具有适应当地环境的特征”,是对植被概念内涵的丰富。
2.植被与环境关系可从静态和动态两个角度认识。从静态来看,植被所具有的环境适应性特征正是植被与环境关系的具体印证,这在后续主要植被类型中将作为重点内容介绍。从动态来看,植被的环境适应性特征是植被在与环境相互作用的过程中逐渐形成的。这个相互作用过程,就是植被(植物群落)的演替。植被从原生裸地上开始的演替称为原生演替;当植被受到破坏后重新恢复起来的演替称为次生演替。教材简要介绍了原生演替的过程,主要说明了三个问题:第一,植被在演替(形成)过程中,不断与土壤、水分等相互作用;第二,演替的终点是形成一定环境(特别是气候)条件下稳定的植被,即顶级群落;第三,植被的原生演替时间漫长。后面介绍的各类植被,意指顶级群落。植被演替时间与第二节讲述土壤形成的时间相呼应,也说明了植被与土壤间的紧密关系。相对而言,次生演替因为全部或部分保存了土壤,所需时间要短得多。例如,美国黄石公园的部分森林被一场大火烧毁,15年后,年轻的森林即长成。
3.裸地是地理学概念,分原生裸地和次生裸地。教材采用原生裸地的含义,并用脚注说明。原生裸地如火山喷岀的岩浆新覆盖的地方、人类开矿新形成的裸露地面等。次生裸地是指植被遭破坏后形成的裸露地面。
4.植被的垂直分层是不同种植物争夺阳光的结果,植被的高度是指植被顶层与地面的相对高度。植被垂直分层与植被高度与气候条件关系密切,教材表述为“一般而言,气温越高、降水量越多的地方,植被高度越大,植物种的数量越多,垂直结构越丰富”,可用以区别不同类型植被。教材限定为“一般而言”,是指不可绝对化。例如,热带雨林高度达30米以上,常绿阔叶林的高度很少超过25米,但是,有的单一树种的针叶林(如红松林)高度也达30米。
5.关于校园植物调查的“活动”,教材按观察、记录、整理、分析的地理学一般野外工作程序设计。考虑到不同学校校园面积和种植植物差异较大,为降低活动难度,教材将调查对象限定为树木,并强调具体活动方式可灵活处理。教材围绕地带性树种(当地树种)与非地带性树种(引进树种)在当地的环境适应性设计探究活动,旨在强化学生对植被与环境关系的认识,理解因地制宜在校园绿化中的意义,引导学生思考城市景观营造以至大范围植树造林活动的科学性。
森林
1.森林类型多样,分类方法也不同。为与将在选择性必修中要学习的自然带知识相一致,这里将森林主要分为热带雨林、亚热带常绿阔叶林、亚热带常绿硬叶林、温带落叶阔叶林、温带针阔叶混交林、亚寒带针叶林等。在中学阶段,热带雨林包括热带季雨林。亚热带常绿硬叶林主要分布在我国学生较少接触的地中海气候区,温带针阔叶混交林可以看作温带阔叶林与亚寒带针叶林的过渡类型,因此,教材没有介绍这两种森林。
2.在主要森林植被中,只有热带雨林和亚寒带针叶林在地球表面呈大面积带状分布,其他类型的森林受人类活动的影响在小比例尺地图上往往只呈点状分布。例如,理论上常绿阔叶林在亚热带季风气候区和亚热带湿润气候区应有广泛分布,但是在现实世界中,这两个气候区中天然的常绿阔叶林往往只保存于少数的山地中。因为热带雨林和亚寒带针叶林的分布图在第一章已有安排,而常绿阔叶林、落叶阔叶林,以及草原、荒漠等植被难以绘出分布图,所以,教材讲述植被的分布主要按初中已有的知识,对应气候类型和温度带、干湿地区的分布,而没有出现植被的分布图。需要特别说明的是,不可按照自然带分布图、植被区划图等说明植被的分布。
3.植被的生态特征是环境适应性的表现。在高校有关植物地理学的教材中,一般将植被的生态特征称为群落的生活型,教材避免引入新概念给教学带来不必要的障碍,采用了“生态特征”来表述。教材选择植被的生态特征,主要把握以下两个方面:其一,从整体上介绍某类植被区别于其他植被的生态特征,以便于识别不同类型的植被;其二,从地理的角度介绍植被适应冷热干湿条件所表现的特征,以说明植被与环境的关系。由于教材选择介绍的植被类型较少,所以,选择介绍的生态特征以有利于学生识别这些植被类型为基本目的。
4.森林分布地区较广,从五带看,热带和温带都有分布;从干湿地区看,主要分布在湿润、半湿润地区。在干旱、半干旱地区,一些水分条件较好的地区也有森林分布。所以,在地球上,除寒带外,只要水分条件适宜,就会生长森林。
5.森林的垂直结构一般都有乔木、灌木和草本三层。热带雨林的垂直结构最为复杂,一般分为5-8层,其中乔木层一般分为三个亚层,灌木层也有多个亚层。热带雨林中高大乔木下除灌木、草本外还有乔木的小树和幼苗,且有众多的藤本植被、附生植物,因此,各层之间的界限不是很清晰。发育良好的常绿阔叶林,乔木层可分三个亚层,灌木层也可分出亚层,但垂直结构较雨林简单,藤本植物和附生植物较少。落叶阔叶林乔木层可分为两个亚层,灌木层只有一个。亚寒带针叶林的垂直结构一目了然,表现为高大的针叶树与低矮的林下植物。
6.不同类型森林中藤本植物有很大差异。热带雨林中的木本藤本植物形状多样,长度惊人,为争夺阳光,可攀缘至植被顶端,茎干粗壮。林下也有草本藤本植物,但在雨林中不显著。常绿阔叶林中的常绿木本藤本植物常可攀缘至植被中上层,茎干粗大,也有落叶的且不占优势的木本藤本植物。落叶阔叶林中的藤本植物多为以草质或半木质为主,种类少,攀缘能力弱。
7.附生植物是指附着于其他植物而生长的一类植物,其与所附着植物间没有营养和水分交换,只是“借住”而已。热带雨林中的附生植物除藻类、菌类和苔藓植物外,还有大量的蕨类和有花植物,多附生于树干或树枝上,也有附生在叶片上的。常绿阔叶林中的附生植物相对较少,没有叶附生的现象。落叶阔叶林的附生植物主要是苔藓、地衣,且多数附生在树干上。附生植物和藤本植物又统称为森林的层间植物。
8.不同类型森林的外貌及其季节变化有较大差异。热带雨林里植物全年旺盛生长,季节变化不明显。常绿阔叶林有的树种冬季落叶,花期较为集中于春夏季。落叶阔叶林四季分明,春季发叶、抽枝、开花,夏季旺盛生长,秋季结果,树叶转黄脱落。
9.主要森林植被的特征、分布以及与环境的关系可用表5-1归纳。
表5-1 主要森林植被的特征、分布以及与环境的关系
10.红树林是一种非地带性的植被。教材选择红树林为案例设计活动,旨在引导学生在学习地带性植被与环境关系的基础上,自主分析非地带性植被的环境适应性特征。红树林主要分布在热带地区,并延伸至亚热带纬度较低的地区。潮汐、海风、海浪、高盐、深厚淤泥是红树林分布地区的隐域环境特点,红树林植物也相应形成了自己独特的环境适应性特征。教材选择了支柱根和板状根、呼吸根、“胎生”、可排盐分的腺体四种特点,前三种特点都做了详细的解释,最后一种已点出“可排盐分”,要求学生分别解释这些特点所适应的环境条件。为扩展学生的思维空间,教材进一步设问红树林对所在海岸地区生态环境的意义,将植被学习与生态环境保护联系起来。
草原与荒漠
1.从植被的角度,与森林相对应,教材将草原和荒漠合在一个标题下讲述。由于初中所学的气候类型分布知识不能很好地解释温带草原和荒漠的分布,所以,教材主要从干湿状况来描述草原与荒漠的分布。在适宜的热量条件下(热带和温带),水分条件决定了森林、草原、荒漠的分布。水分条件是相对概念,主要取决于降水和蒸发的差,综合的表现就是干湿状况。在初中阶段的中国地理中,简单地以800毫米、400毫米、200毫米多年平均等降水量线为标准,划分湿润地区、半湿润地区、半干旱地区和干旱地区。其中湿润地区和半湿润地区适宜森林生长,半干旱地区多为草原,干旱地区多为荒漠。然而,在不同的温度带,衡量干湿状况的年降水量是不一样的,因为相同面积水面的蒸发量与气温呈正相关。所以,低纬度地区,由于气温越高,蒸发越旺盛,维持森林生长所需的降水量就越多。
2.按植被特点,教材将草原分为热带草原和温带草原进行描述。教材将热带草原的分布描述为“一般分布在热带雨林一带的南北两侧”,其一是回避气候类型和自然带的内容;其二也说明除热带草原气候区外,还有其他分布地区(如印度半岛)。热带草原和温带草原的分布也可以通俗地理解为分布在热带的草原和温带的草原。根据水分条件的差异,热带草原和温带草原也分为不同的类型,而且不同类型的草原特点不同。草原的不同类型,可以理解为从森林至荒漠过渡的不同部分,常可分为森林草原、稀树草原、草原、荒漠草原等类型。限于教学课时且为了突出森林,教材只笼统介绍了热带草原和温带草原。
3.由于非洲热带稀树草原景观经常出现在电影、电视中,为人们所熟悉,教材在描述热带草原时,补充“有的热带草原中散生着乔木或灌木”,并选用了热带稀树草原的景观照片。由于热带草原干季较长(4-6个月),所以,其中的乔、灌木都具有抗旱、储水的生态特征。景观照片显示的是热带草原的干季景观,在枯黄的草原背景下,葱绿的乔木格外醒目。也是出于人们对于典型温带草原的认知,教材选用的是典型温带草原的景观照片,并补充介绍“也会见到一些较为矮小的灌木”。同样道理,温带草原中的灌木也具有适应干旱环境的特征。
4.热带草原和温带草原的差异除分布地区外,教材主要介绍了以下两方面。其一,热带草原植被比温带草原高,这是热量条件差异的反映。其二,热带草原干季草类枯黄,是适应干旱气候的结果;温带草原冬季草枯木凋,是适应寒冷气候的结果。
5.相对而言,教材对荒漠的介绍更为简单,仅说明了其分布地区(干旱地区)和“以旱生的灌木为主”的特点。实际上,荒漠的类型也较多,且植被差异也较大,教材分别安排了热带和温带的一类荒漠的景观照片,目的只是便于区别森林和草原。
6.在有些荒漠地区,短生命植物具有年际周期性变化的特点。例如,在我国的古尔班通古特沙漠,春季有季节性积雪融水和短暂的降雨,短生命植物即会生长、开花、结果,到了夏季即会枯萎,完成一个生命周期。教材在此介绍短生命植物,既呼应了节前的情境设计,也说明了植物对于环境的适应性。
7.皇城根遗址公园位于北京市中心的黄金地带。这是建在明清北京城的第二重城垣之“东皇城根”遗址上的公园。该公园很小,南起长安街,北至平安大街,呈南北长、东西窄的狭窄长条状。自1998年起,北京开始在中心城区建设街心、路边公园,并改造街道两侧的人行道,以打造美好的人居环境,为市民提供更多的休闲场所。20世纪末,北京市首先在商业中心的西单长安街北侧建设西单文化广场,曾经引起轰动。然而,该广场建成后,因硬化地面所占比例过大、所植树种单一、树木分植在硬化广场之中等情况,饱受争议。其后,皇城根遗址公园的设计则完全不同,建成后无论是景观设计还是生态效益,好评如潮。教材在“自学窗”中只是介绍了其生态效益的一面,有兴趣的学生可查找其文化景观的设计。
【教学建议】
教学思路与方法建议
本节教学总体上可以遵循“情境感知-案例分析-分组探究-共同建构”的思路展开。首先要利用或借鉴“沙漠花海”等情境,提出核心问题:什么是植被?植被有哪些类型?如何识别它们?它们与自然环境有怎样的关系?接着要以某一典型地带性植被为例,阐明它的分布地区、垂直结构、生态特征及其与自然环境的关系。然后以调查、展示活动为基础,分组探究不同类型的植被如何合理保护、人工植被营造如何因地制宜。最后师生共同总结知识框架和核心结论。具体教学过程中,要注意以下三点。
一、注重实践性和直观性
多数学生在日常生活中对当地植被有或多或少的了解,但对远离家乡的地带性植被如热带雨林、热带荒漠等缺乏直观认识。因此,课堂上一方面要注重调动学生对周围植被的直接感知,另一方面又要注意拓宽视野,充分展示热带雨林、红树林等学生不常见的植被景观图片,同时要把学生对植被的直接经验和间接经验结合起来,引导学生对比家乡植被和其他地区植被的差异。课下要联系当地实际,切实把教材安排的校园树木调查等活动做起来,在培养学生的地理实践力的同时,为课堂活动提供鲜活的探究素材。课上要充分利用现代信息技术,展示异地植被景观的视频、图像,增强学生对全球要地带性植被的直观感受,从而为学生识别主要植被、说明植被与环境的关系、认识植被在自然环境中的重要作用提供生动、具体的素材。
二、突出案例教学,强化知识迁移
识别植被及其特征的目的是说明植被与环境的关系。由于植被类型复杂多样,因此教学中要注意选取学生相对熟悉的典型植被,紧扣植被对自然环境的适应和改造,给出描述、分析植被特点与环境关系的基本方法,引导学生开展小组合作学习,举一反三,提高学习效率。要避免罗列所有植被类型以及平铺直叙地逐一讲解植物生态特征的做法。同时,要适当提供世界气候类型分布图、主要气候类型气温曲线与降水量柱状图等资料,引导学生回顾初中区域地理知识,结合典型地区理解植被与自然地理环境诸要素的关系,体现区域认知和综合思维。教学中可适当联系光合作用等知识,但要避免纠缠于植物本身分析植被特征、过多补充植物学方面的知识等偏离地理学科视角的做法。
三、体现思想性,引导学生发现规律
无论是开展校园树木调查的活动,还是“自学窗”的学习,教学中要始终引导学生关注人类与植被的关系,引导学生立足人地协调观思考天然植被保护和人工植被营造的问题。同时本节内容综合性强,既是气候、地质地貌等知识的应用,也是土壤、农业等内容学习的基础。教学中可以适当渗透自然环境整体性与差异性的思想,一方面运用示意图,结合植被与自然环境的关系,阐释生物在自然环境形成和发展中的作用,为下一节学习“土壤的主要形成因素”做好知识铺垫。另一方面对比不同地带性植被所在地区,重点突出气候、土壤特点,说明植被指示环境特点,是自然地域分异重要标志,为学习选择性必修1中的“自然地带”等奠定基础。
重点和难点
本节内容的教学重点是“识别主要植被类型”和“说明植被与自然环境的关系”。难点是“植被生态特征的环境适应性”。
课时建议 2课时。
实施建议
第一课时
【导入】
教学中,引入的情境要实现两个功能:一是引发学生注意特定地区植被类型、景观变化特点等;?是引发学生思考植被变化与环境各要素变化的关系。具体方式可结合教学实际灵活安排。
方式一:利用教科书提供的智利沙漠中的花海的情境设计,进行拓展。教师提供该沙漠通常的景观图片,对比教科书中的图片,引起学生兴趣。然后提问:这片平常几乎看不到植物的“死亡之地”为什么会短时间内变成花的海洋?其他沙漠中也会出现类似的现象吗?可让学生稍作讨论,随后告诉学生:“要回答这两个问题,让我们先学习本节内容。”有条件的学校,可以让学生在课后自己搜索相关信息。为提高学生的兴趣,对于其他沙漠类似现象,教师可列举我国古尔班通古特沙漠中短生命植物的案例。
方式二:展示我国的卫星地图,提醒学生注意卫星地图上不同地区的颜色差异,引导学生思考原因并得出结论:东南部的绿色多为森林,中西部的浅绿色为草原,西北内陆的黄色是荒漠。这样不仅引出植被的概念,也为后面不同自然植被类型的学习埋下伏笔。
方式三:展示本地植被冬夏差异或与本地植被差异悬殊的植被景观图片,提出问题:为什么会发生这样的变化或这种差异?组织学生思考、讨论,引出植被的概念、类型等内容,并为校园树木调查活动做好铺垫。
【植被与环境】
这部分内容教学的重点是引导学生从总体上把握植被与环境的关系,为后面分析不同类型植被的特征及其环境适应性打下基础。可分三个层次展开。
一、阐明植被概念,分析植被与自然环境的关系
1.对植被概念的理解要引导学生把“植被”同“植物”区分开来。教学中一方面要通过图片展示一定地区覆盖的植物群落与单一树木、草丛的差异,另一方面要强调概念中的三个要点:一定的地方、成群共同生长、各种植物的整体。
2.对教材中“天然形成的植被”“稳定的植被”的理解有一定的难度。教学中可展示矿山、火山等裸地复绿的实例帮助学生理解植物群落的演替过程,先锋植物、顶级群落等事物和现象可涉及,但不宜多。要着重运用示意图等方式阐释先锋植物改造其生长环境的土壤、水分条件,进而为更多种的植物生长提供可能。同时要强调,植被与自然环境相互作用达到稳定状态的时光漫长,因而自然植被一旦遭到破坏,恢复起来难度大、时间长。
二、阐释植被垂直结构及其成因,理解天然植被的环境适应性
1.对“垂直结构”的理解要把读教材中图5.2与学生的直观感受结合起来。教学中可展示当地森林内部景观图片,引导学生观察乔木、灌木、草本等层次。然后对照教材中图5.2判读:自上而下分为几层?各层高度和光照强度有怎样的对应关系?各层植物种类和形态有什么特点?进而思考:这与本地植被垂直结构一致吗?这种垂直结构仅与光照有关吗?不同地区植被垂直结构存在哪些差异?最后要强调:植被垂直分层通过争夺光照实现,但植被垂直结构中的植株高度、种群数量、层级数量等主要取决于所在地区的气温和降水。
2.从植被垂直结构地区差异性自然引出天然植被的环境适应性。教学时,可先小结:不同地区由于气温和降水不同,天然植被垂直结构不一样。然后可联系第一章中热带雨林和亚寒带针叶林生物量的差异,说明不同热量带植被类型的差异。也可以引导学生结合从我国沿海到内陆旅行的感受,验证不同干湿地区植被类型的差异。教学中要强调不同类型植被的具体特点与环境具体特征如气温、降水等的对应关系,从而得出结论:天然植被一般按类型有规律地分布在适宜其生长的地方;特殊植被类型(如红树林)的生境也很特殊。
三、渗透保护天然植被和因地制宜营造人工植被的思想
1.结合形成稳定的植被“往往需要百年以上的漫长时光”强调保护天然植被的重要性。教学中可列举天然植被破坏后环境恶化的实例加以说明,如南方毁林引发水土流失或北方开垦草原引发荒漠化。这也为理解保护红树林的重要性埋下伏笔。
2.结合天然植被“具有适应当地环境的特征”,强调因地制宜营造人工植被的重要性。教学中可列举淮河流域暴雪损毁香樟林等案例加以说明,为分析校园“引进树种”生长状况、皇城根遗址公园“精”在何处埋下伏笔。
【活动:通过调查,了解校园树木与环境的关系】
教学中,该活动的开展要实现两个功能。一是带领学生融入真实的问题情境,即校园绿化如何做到因地制宜;二是改变学生的学习方式,引导学生在实践活动中应用植被与环境的知识,思考解决校园绿化中存在的问题。
为取得实效,建议让学生课前完成调查,课上师生共同整理和分析调查结果。教师先将学生分组,以小组合作的形式开展活动。(提醒:如果校园面积较大,树木数量和种类较多,可以将校园分成若干区域,由各小组分头完成调查,最后进行汇总。)提醒学生可以充分利用现代信息技术开展调查。下面提供开展本活动的参考方案。
一、做好调查前准备工作
1.明确考察任务,合理进行组间和组内分工。
2.提供辨别植物的软件或植物图鉴,教学生使用方法。
3.利用事先从校园里摘取的植株或树枝,展示识别、填写记录、绘制图表。
二、组织实地观察并记录
1.各小组根据分工,按教材“活动”第1项开展实地观察活动并记录。
2.师生通过一定的方式,实时进行交流合作。教师最好全程陪同,对学生及时指导并进行有效管理。
三、室内整理资料
1.各小组对于不认识的树木,可先通过相关软件或查阅资料,自行辨识。在这个过程中,各小组要及时交流信息,相互帮助。对个别难以辨识的树木,可以请教相关老师或园艺人员。
2.各小组将数据汇总后,按照一定的植物分类标准(可请教生物老师),按教材“活动”第2项第(2)款进行统计。
四、拓展研究
1.为了提高研究效率,树木种类比较繁多的学校,分组选取几种典型树种进行研究。
2.树木生长习性也可以通过查阅原产地气候、土壤资料了解。
3.“引进树种”和“当地树种”树木的生长状况比较要在同一个层次进行比较,即乔木跟乔木比,灌木跟灌木比。
五、提出合理化建议
建议呈现的方式可以多样化。可以写一篇调查报告,报告内容可以包括校园绿化的总体状况,“当地树种”和“引进树种”的生长状况、影响因素,并进行评价,提出合理建议等。也可以协调学校分管领导组织召开绿化工作座谈会,面对面提出合理化建议。
第二课时
【承转】
可以参考以下两种方式。
方式一:展示我国的卫星地图,让学生结合自己到过的地方,描述其植被的特点,教师事先准备相对应的照片或视频,配合学生的介绍。(有条件的学校,可以播放学生自己拍摄的照片或视频。)然后设问:不同地区植被类型有何不同?不同类型的植被有何特点?这与当地的自然环境有什么关系?
方式二:结合学校所在地理位置和上节课活动的相关材料,让学生说说学校所在地的天然植被类型及特征。然后设问:还有哪些植被类型?它们有什么特点?这与当地的自然环境有什么关系?
【森林】
本部分内容教学的重点是以森林植被为案例,具体分析植被与环境的关系,特别是森林植被特征与自然地理要素特征之间的关系。教学中注意把握好三个要点。
一、紧扣森林与气候的关系开展教学
1.教师可提供世界气候分布图,指出每类森林分布的大致范围,让学生找出森林与气候之间的关系,得出森林主要分布在热带和温带的湿润和半湿润地区的结论。同时可对比后文“草原与荒漠”,突出水分条件对森林植被形成的影响。
2.注意引导学生思考不同森林的景观特征、生态特征和自然环境(特别是气候)的关系。建议给出热带雨林气候、亚热带季风气候、温带海洋性气候等气候类型代表地的气温曲线和降水量柱状图,结合课本给出的森林景观图,分析森林具体生态特征与具体气候要素特点的对应关系,如常绿、落叶与气温的关系等。
二、拓展学生对森林景观的感性认识
1.通过分析教材提供的景观照片(图5.3-图5.6),引导学生从植被外貌、垂直结构和生态特征等方面了解不同森林的差异。这部分内容浅显有趣,可以先让学生自读景观图,然后以知识竞赛的形式检测学生的学习成果。
2.教学过程中,教师可以补充一些比较典型的森林图片或视频材料,特别是课本上涉及的森林其他季节的景观,增强学生对森林景观时空变化的感性认识,展示大自然的丰富多彩,激发学生对自然的热爱。
三、比较不同类型森林植被的差异
1.可以先引导学生讨论、确定比较的指标:分布地区、垂直结构、生态特征等。列出比较表。
2.归纳课本图文信息,填写比较表(表5-2)。
表5-2 不同类型森林植被的比较
1.建议以小组合作的形式开展活动。
2.针对课文列出的红树林植物特点,给出相应景观图片或视频,帮助学生理解红树林植物的特点。(有条件的学校可以让学生通过网络自己获取相关信息。)
3.建议指导学生围绕“植被与环境的关系”,用思维导图等图文结合的形式表达研究成果。具体关系为:支柱根和板状根—适应和防止风浪冲击;呼吸根—退潮时甚至潮水淹没时用以通气,促淤保滩,净化空气;胎生—适应滩涂和海流,增强生存能力;排盐腺体—适应海水浸泡,净化海水。
4.各小组交流汇报研究结果时,教师要给予针对性的点评,具体方式可参照评价建议。
【草原与荒漠】
这部分内容是植被与环境关系的进一步展开,其教学重点是在了解森林与环境关系的基础上,阐明草原、荒漠与环境的关系。具体教学可采用两种方式进行。
方式一:与森林植被结合在一起进行,即学过热带雨林,指出热带雨林南北两侧,由于水分条件的变化,一般会出现热带草原。以此类推引出温带草原、热带荒漠、温带荒漠。教学时对比森林、草原、荒漠的植被特点及其与水分条件之间的关系。
方式二:引导学生运用森林植被的分析方法,迁移运用,自学“草原和荒漠”,教师提供相应资料,予以指导和点评。
1.教师可展示中国卫星地图,引导学生观察我国从东部沿海向西北部内陆植被的变化情况,提出问题:当一个地区的水分条件不能满足森林生长时,会出现何种类型的植被?它们有什么特点?
2.引导学生借鉴不同类型森林植被的比较方法,读教材中图5.8和图5.9,列表比较温带草原和热带草原的差异(表5-3)。
表5-3 温带草原与热带草原的比较
【自学窗:精品公园“精”在何处】
1.可以安排学生在课堂阅读学习。引导学生联系家乡的公园,并与皇城根遗址公园进行比较,分析其优势和不足。
2.可提示学生,从植被和自然环境关系及城市公园的生态效益两方面,领会精品公园“精”在何处。
3.可作为“校园树木调查”活动的拓展阅读材料,指导学生在活动的“相关研究”中加以借鉴。
评价建议
一、评价目标
根据教学目标,参照学业质量标准,可制定本节评价目标(表5-4)。
表5-4 第五章第一节教学与评价目标
1.纸笔测验。
命制试题时不能过度注重植被类型及其特征的识记,而是要关注植被概念理解、垂直结构分析、生态特征描述以及植被与环境关系分析等。例如在评价学生是否掌握了植被垂直结构概念时,不能仅看能否说出课本相应文字,而是要结合光照、气温、降水等要素,运用文字和图像等多种方式表达。
2.课堂观察。
要紧扣重难点观察评估学生的认知方法和思维水平。本节内容重在对植被与环境关系的分析。课堂上要关注学生从景观图提取信息的方法,以及能够围绕“植被是环境的产物”建立对应关系。例如在说明荒漠植被特征时,学生要从景观图发现多个要素特征信息,同时围绕“干旱”进行关联分析,说明植物如何从“结构”和“周期”两个方面进行适应。
3.表现记录。
情感态度价值观评价要放在具体情境中进行,本节根据校园树木调查活动的目标设计活动表现记录表,进行等级评定。
三、评价示例(以教材中活动为例)
活动1:校园树木调查(根据原主题概括,材料略)
本活动评价为表现性评价。活动过程中教师全程关注各小组的活动,同时适当记录学生的表现,采用等级评定的方式对学生进行评价。评价目标及评价方式可参考表5-5。
表5-5 活动评价目标及评价方式
1.针对上述红树林植物的特点,分别说明其适应的环境条件。
对本活动中学生的表现评价可参考表5-6。
表5-6 活动表现评价及样例
对本活动中学生的表现评价可参考表5-7。
表5-7 活动表现评价及样例
5.1 植被
【教学目标和要求】
1.通过实地观察或运用视频、图像识别主要植被类型。
2.运用图文资料,说明森林、草原、荒漠等植被与自然环境的关系。
3.通过实地调查或观看影像,体会珍惜爱护天然植被、因地制宜营造人工植被的重要性。
【教材设计思路】
根据课程标准的要求,本节教材重点落实“植被与环境的关系”和“识别主要植被”两个相互联系的内容,方法是“通过野外观察或运用视频、图像”。从必修课程地理1的主题“地球科学常识”的内容范围看,课程标准要求的“植被”是指天然植被。
对于“植被与环境的关系”,可以从以下几方面理解。其一,关注植被整体与环境的关系,而非具体植物与环境的关系。其二,限于学生的知识基础,以及突出地理性的要求,植被的建群种、种群、群落等概念不宜涉及。其三,由于气候、自然带等内容安排在选择性必修1中学习,因此,不能从地理地带性分布的角度讲述此内容,但可将初中课程中的气候类型分布、干湿地区划分等作为基础知识。其四,在环境各要素中,对植被影响较大的是热量和水分,因此,可从热量、水分条件的差异讲述植被与环境的关系其五,植被的特点,如垂直结构、生态特征,是植被适应环境而形成的,可作为植被与环境关系的具体表现。
分析“识别主要植被”,其要求主要包括以下几个方面。其一,所介绍的“植被”应重点关注地带性植被。其二,“主要植被”类似于“举例”,即教材编写选择一些典型的植被作为案例,而不是系统介绍所有植被。其三,“识别”的重点在“区别”,即让学生通过视频、图片等对比不同植被的生态特征,从而区分它们的类型。因为,第一,从实际情况看,每一种地带性植被占有的空间范围较大,即当人们处于一个地方时,其地带性植被不需要识别就可很方便地查到;第二,教学主要在课堂上进行,有可能的课外实践活动多局限于当地,在野外对其他地区地带性植被的识别很难做到。
课程标准指出达成本部分教学要求的方法是“通过野外观察或运用视频、图像”。教材编写时,可采用的方法只能是图像。当然,教材应该介绍野外观察植被的一般方法,以帮助学生提高地理实践力这一核心素养。
综合上述分析,本节教材为落实课程标准的要求,便于教学,分“植被与环境”“森林”“草原与荒漠”三个标题,重点说明植被与环境的关系和如何识别主要植被。
“植被与环境”部分在介绍植被概念后,从自然演替的角度说明植被与环境的相互关系。然后介绍植被垂直结构,既说明了光照在植被垂直方向上的衰减与植被的垂直分层现象,为“识别主要植被”提供一种方法;又描述了垂直结构与气温、降水的关系,进而指出“天然植被一般按类型有规律地分布在适宜其生长的地方,并具有适应当地环境的特征”。这句话既是对植被与环境关系的概括,也指明了识别主要植被的主要依据(环境适应性特征),引领后面主要植被内容的学习,是本节内容的核心。为落实地理实践力的培养,加强地理野外观察、调查训练,教材安排了“通过调查,了解校园树木与环境的关系”的活动,旨在引导学生通过对校园树木调查、观察,分析“当地树种”和“引进树种”对气温、湿度、光照、土壤的适应情况,加深对植被与环境关系的理解。
“森林”“草原与荒漠”两个标题共同落实课程标准关于“主要植被”的要求,并通过主要植被类型特点的介绍,重点说明植被与环境的关系。教材内容选择及编排主要考虑以下几个方面:一、选择在世界上分布较广且学生相对较为熟悉的天然植被类型。二、把森林作为重点,介绍了四种类型的森林;对草原只分热带草原和温带草原对比介绍特点;对荒漠则概括介绍其特点。三、每种植被特点的介绍主要抓住三个方面:第一,突出植被的环境适应性特征,这是理解植被与环境关系以及区别各种植被的主要依据;第二,用比较的手法,说明不同植被的高度和垂直结构,这是区别不同植被的另一依据;第三,以气候类型的分布为基础,结合温度带和干湿地区等初中地理的基础知识,描述各植被类型的地区分布,以加强学生对地带性植被分布的认知,为学习选择性必修课程“自然地理基础”中自然环境的整体性和差异性打下基础。四、除地带性植被外,地球上还有具有垂直分异规律的各类山地植被,以及沼泽、红树林、水生植被等非地带性植被,教材设计以“分析红树林植物特征的环境适应性”为主题的活动,既引导学生具体分析植被的环境适应性特征与环境条件的关系,又引导教学适当关注非地带性植被。
本着学以致用的目的,教材安排了题为“精品公园‘精’在何处”的自学窗。这是因为,在很长一段时间内,无论国内还是国外,在基于生态环境建设而进行的植树造林方面,都走过一些弯路:无论什么地方都植树,植树只栽一种或少数几种树,即使在南方也大片栽种松树,栽种非本地的地带性树种……自21世纪初,这些做法的弊端逐渐为人们认识,参照天然植被的生态建设思路得以付诸实践,如宜林则林、宜草则草、自然恢复等。北京皇城根遗址公园值得称道的几个方面的绿化设计,就为宜林地区城市景观营造和植树造林给出科学有效的建设指导。通过此自学窗,学生可感知地理学在指导实际工作中的作用,并深化对协调人地关系的认识。
本节内容总体结构如图5-2所示。
情境设计
1.阿塔卡马沙漠位于南美大陆西部太平洋沿岸地区、18°S-28°S之间,南北长1100千米,主体位于智利境内。受副热带高压控制、安第斯山脉对来自大西洋湿润气流的阻挡和秘鲁寒流的综合影响,阿塔卡马沙漠成为世界上最干燥的地区之一,被称为世界的“干极”。智利西北部的阿里卡镇,在1903年10月至1918年1月期间没有任何降雨,创造了世界上最长的“无降雨时间”纪录。
2.近些年,由于全球气候变化,阿塔卡马沙漠发生暴雨的概率增加,甚至因暴雨引发洪水。同时,关于阿塔卡马沙漠花海的报道渐多,究其原因,一般认为是全球气候变化导致的极端降水事件引起的。
3.短生命植物,也称短营养期植物,指生命周期较短的浅根系草本耐旱植物,多分布于干旱的荒漠(沙漠)地区。短生命植物的种子可以长期蛰伏常年干旱的沙漠中,一旦获得足够的水分,即可在相对较短的时间内完成生命周期。典型的短生命植物常见于一些温带荒漠地区。例如,在我国的古尔班通古特沙漠,短生命植物因春季积雪融水和雨水而萌发、生长、开花、结果,之后随着夏季的干热而枯萎。
植被与环境
1.对于植被概念的解释多种多样,如“地球表面一定地区覆盖的植物群落”“地球表面在自然界成群生长的各种植物群”等。可从以下三个方面理解植被的概念:其一,植被是植物组合,具有一定的种类组成、结构和生产量,其植物之间以及植物和环境之间,构成一定的相互关系,即内部结构具有一定的规律性;其二,植被的空间分布具有规律性,即一定地区会有相应的植被,而某种植被会分布在具有相应环境特点的地方;其三,植被是指植物的整体,并是地表景观的重要组成部分。教材为避免引入植物种群、植物群落等概念,只是把植被通俗地解释为“自然界成群生长的各种植物的整体”。在本标题最后,教材概述“天然植被一般按类型有规律地分布在适宜其生长的地方,并具有适应当地环境的特征”,是对植被概念内涵的丰富。
2.植被与环境关系可从静态和动态两个角度认识。从静态来看,植被所具有的环境适应性特征正是植被与环境关系的具体印证,这在后续主要植被类型中将作为重点内容介绍。从动态来看,植被的环境适应性特征是植被在与环境相互作用的过程中逐渐形成的。这个相互作用过程,就是植被(植物群落)的演替。植被从原生裸地上开始的演替称为原生演替;当植被受到破坏后重新恢复起来的演替称为次生演替。教材简要介绍了原生演替的过程,主要说明了三个问题:第一,植被在演替(形成)过程中,不断与土壤、水分等相互作用;第二,演替的终点是形成一定环境(特别是气候)条件下稳定的植被,即顶级群落;第三,植被的原生演替时间漫长。后面介绍的各类植被,意指顶级群落。植被演替时间与第二节讲述土壤形成的时间相呼应,也说明了植被与土壤间的紧密关系。相对而言,次生演替因为全部或部分保存了土壤,所需时间要短得多。例如,美国黄石公园的部分森林被一场大火烧毁,15年后,年轻的森林即长成。
3.裸地是地理学概念,分原生裸地和次生裸地。教材采用原生裸地的含义,并用脚注说明。原生裸地如火山喷岀的岩浆新覆盖的地方、人类开矿新形成的裸露地面等。次生裸地是指植被遭破坏后形成的裸露地面。
4.植被的垂直分层是不同种植物争夺阳光的结果,植被的高度是指植被顶层与地面的相对高度。植被垂直分层与植被高度与气候条件关系密切,教材表述为“一般而言,气温越高、降水量越多的地方,植被高度越大,植物种的数量越多,垂直结构越丰富”,可用以区别不同类型植被。教材限定为“一般而言”,是指不可绝对化。例如,热带雨林高度达30米以上,常绿阔叶林的高度很少超过25米,但是,有的单一树种的针叶林(如红松林)高度也达30米。
5.关于校园植物调查的“活动”,教材按观察、记录、整理、分析的地理学一般野外工作程序设计。考虑到不同学校校园面积和种植植物差异较大,为降低活动难度,教材将调查对象限定为树木,并强调具体活动方式可灵活处理。教材围绕地带性树种(当地树种)与非地带性树种(引进树种)在当地的环境适应性设计探究活动,旨在强化学生对植被与环境关系的认识,理解因地制宜在校园绿化中的意义,引导学生思考城市景观营造以至大范围植树造林活动的科学性。
森林
1.森林类型多样,分类方法也不同。为与将在选择性必修中要学习的自然带知识相一致,这里将森林主要分为热带雨林、亚热带常绿阔叶林、亚热带常绿硬叶林、温带落叶阔叶林、温带针阔叶混交林、亚寒带针叶林等。在中学阶段,热带雨林包括热带季雨林。亚热带常绿硬叶林主要分布在我国学生较少接触的地中海气候区,温带针阔叶混交林可以看作温带阔叶林与亚寒带针叶林的过渡类型,因此,教材没有介绍这两种森林。
2.在主要森林植被中,只有热带雨林和亚寒带针叶林在地球表面呈大面积带状分布,其他类型的森林受人类活动的影响在小比例尺地图上往往只呈点状分布。例如,理论上常绿阔叶林在亚热带季风气候区和亚热带湿润气候区应有广泛分布,但是在现实世界中,这两个气候区中天然的常绿阔叶林往往只保存于少数的山地中。因为热带雨林和亚寒带针叶林的分布图在第一章已有安排,而常绿阔叶林、落叶阔叶林,以及草原、荒漠等植被难以绘出分布图,所以,教材讲述植被的分布主要按初中已有的知识,对应气候类型和温度带、干湿地区的分布,而没有出现植被的分布图。需要特别说明的是,不可按照自然带分布图、植被区划图等说明植被的分布。
3.植被的生态特征是环境适应性的表现。在高校有关植物地理学的教材中,一般将植被的生态特征称为群落的生活型,教材避免引入新概念给教学带来不必要的障碍,采用了“生态特征”来表述。教材选择植被的生态特征,主要把握以下两个方面:其一,从整体上介绍某类植被区别于其他植被的生态特征,以便于识别不同类型的植被;其二,从地理的角度介绍植被适应冷热干湿条件所表现的特征,以说明植被与环境的关系。由于教材选择介绍的植被类型较少,所以,选择介绍的生态特征以有利于学生识别这些植被类型为基本目的。
4.森林分布地区较广,从五带看,热带和温带都有分布;从干湿地区看,主要分布在湿润、半湿润地区。在干旱、半干旱地区,一些水分条件较好的地区也有森林分布。所以,在地球上,除寒带外,只要水分条件适宜,就会生长森林。
5.森林的垂直结构一般都有乔木、灌木和草本三层。热带雨林的垂直结构最为复杂,一般分为5-8层,其中乔木层一般分为三个亚层,灌木层也有多个亚层。热带雨林中高大乔木下除灌木、草本外还有乔木的小树和幼苗,且有众多的藤本植被、附生植物,因此,各层之间的界限不是很清晰。发育良好的常绿阔叶林,乔木层可分三个亚层,灌木层也可分出亚层,但垂直结构较雨林简单,藤本植物和附生植物较少。落叶阔叶林乔木层可分为两个亚层,灌木层只有一个。亚寒带针叶林的垂直结构一目了然,表现为高大的针叶树与低矮的林下植物。
6.不同类型森林中藤本植物有很大差异。热带雨林中的木本藤本植物形状多样,长度惊人,为争夺阳光,可攀缘至植被顶端,茎干粗壮。林下也有草本藤本植物,但在雨林中不显著。常绿阔叶林中的常绿木本藤本植物常可攀缘至植被中上层,茎干粗大,也有落叶的且不占优势的木本藤本植物。落叶阔叶林中的藤本植物多为以草质或半木质为主,种类少,攀缘能力弱。
7.附生植物是指附着于其他植物而生长的一类植物,其与所附着植物间没有营养和水分交换,只是“借住”而已。热带雨林中的附生植物除藻类、菌类和苔藓植物外,还有大量的蕨类和有花植物,多附生于树干或树枝上,也有附生在叶片上的。常绿阔叶林中的附生植物相对较少,没有叶附生的现象。落叶阔叶林的附生植物主要是苔藓、地衣,且多数附生在树干上。附生植物和藤本植物又统称为森林的层间植物。
8.不同类型森林的外貌及其季节变化有较大差异。热带雨林里植物全年旺盛生长,季节变化不明显。常绿阔叶林有的树种冬季落叶,花期较为集中于春夏季。落叶阔叶林四季分明,春季发叶、抽枝、开花,夏季旺盛生长,秋季结果,树叶转黄脱落。
9.主要森林植被的特征、分布以及与环境的关系可用表5-1归纳。
表5-1 主要森林植被的特征、分布以及与环境的关系
| 森林类型 | 温度带 | 气候类型 | 年均温 | 年降水量 | 生态特征 |
| 热带雨林 | 热带 |
热带雨林气候 热带季风气候 |
高 ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ 低 |
多 ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ 少 |
全年生长、开花,深绿,茎花、板状根 |
| 常绿阔叶林 | 亚热带 |
亚热带季风气候 亚热带湿润气候 |
常绿,花期集中,多革质叶片 | ||
| 落叶阔叶林 | 温带 |
温带季风气候 温带海洋性气候 |
叶片宽阔,春季发叶,秋冬季落叶 | ||
| 亚寒带针叶林 | 亚寒带 | 温带大陆性气候 | 针状树叶 |
由上表可知,教材所选的四种主要森林分布在不同纬度地带。自热带至亚寒带,由于热量和水分条件逐渐减少,森林的物种、垂直结构、层间植物逐渐减少,生长季越来越短,花期、树叶等也相应发生变化。例如,落叶阔叶林树木的叶片宽阔,利于在相对较短的生长季充分生长;亚寒带针叶林树木形成针状叶片,利于抵御干冷而漫长的冬季。
10.红树林是一种非地带性的植被。教材选择红树林为案例设计活动,旨在引导学生在学习地带性植被与环境关系的基础上,自主分析非地带性植被的环境适应性特征。红树林主要分布在热带地区,并延伸至亚热带纬度较低的地区。潮汐、海风、海浪、高盐、深厚淤泥是红树林分布地区的隐域环境特点,红树林植物也相应形成了自己独特的环境适应性特征。教材选择了支柱根和板状根、呼吸根、“胎生”、可排盐分的腺体四种特点,前三种特点都做了详细的解释,最后一种已点出“可排盐分”,要求学生分别解释这些特点所适应的环境条件。为扩展学生的思维空间,教材进一步设问红树林对所在海岸地区生态环境的意义,将植被学习与生态环境保护联系起来。
草原与荒漠
1.从植被的角度,与森林相对应,教材将草原和荒漠合在一个标题下讲述。由于初中所学的气候类型分布知识不能很好地解释温带草原和荒漠的分布,所以,教材主要从干湿状况来描述草原与荒漠的分布。在适宜的热量条件下(热带和温带),水分条件决定了森林、草原、荒漠的分布。水分条件是相对概念,主要取决于降水和蒸发的差,综合的表现就是干湿状况。在初中阶段的中国地理中,简单地以800毫米、400毫米、200毫米多年平均等降水量线为标准,划分湿润地区、半湿润地区、半干旱地区和干旱地区。其中湿润地区和半湿润地区适宜森林生长,半干旱地区多为草原,干旱地区多为荒漠。然而,在不同的温度带,衡量干湿状况的年降水量是不一样的,因为相同面积水面的蒸发量与气温呈正相关。所以,低纬度地区,由于气温越高,蒸发越旺盛,维持森林生长所需的降水量就越多。
2.按植被特点,教材将草原分为热带草原和温带草原进行描述。教材将热带草原的分布描述为“一般分布在热带雨林一带的南北两侧”,其一是回避气候类型和自然带的内容;其二也说明除热带草原气候区外,还有其他分布地区(如印度半岛)。热带草原和温带草原的分布也可以通俗地理解为分布在热带的草原和温带的草原。根据水分条件的差异,热带草原和温带草原也分为不同的类型,而且不同类型的草原特点不同。草原的不同类型,可以理解为从森林至荒漠过渡的不同部分,常可分为森林草原、稀树草原、草原、荒漠草原等类型。限于教学课时且为了突出森林,教材只笼统介绍了热带草原和温带草原。
3.由于非洲热带稀树草原景观经常出现在电影、电视中,为人们所熟悉,教材在描述热带草原时,补充“有的热带草原中散生着乔木或灌木”,并选用了热带稀树草原的景观照片。由于热带草原干季较长(4-6个月),所以,其中的乔、灌木都具有抗旱、储水的生态特征。景观照片显示的是热带草原的干季景观,在枯黄的草原背景下,葱绿的乔木格外醒目。也是出于人们对于典型温带草原的认知,教材选用的是典型温带草原的景观照片,并补充介绍“也会见到一些较为矮小的灌木”。同样道理,温带草原中的灌木也具有适应干旱环境的特征。
4.热带草原和温带草原的差异除分布地区外,教材主要介绍了以下两方面。其一,热带草原植被比温带草原高,这是热量条件差异的反映。其二,热带草原干季草类枯黄,是适应干旱气候的结果;温带草原冬季草枯木凋,是适应寒冷气候的结果。
5.相对而言,教材对荒漠的介绍更为简单,仅说明了其分布地区(干旱地区)和“以旱生的灌木为主”的特点。实际上,荒漠的类型也较多,且植被差异也较大,教材分别安排了热带和温带的一类荒漠的景观照片,目的只是便于区别森林和草原。
6.在有些荒漠地区,短生命植物具有年际周期性变化的特点。例如,在我国的古尔班通古特沙漠,春季有季节性积雪融水和短暂的降雨,短生命植物即会生长、开花、结果,到了夏季即会枯萎,完成一个生命周期。教材在此介绍短生命植物,既呼应了节前的情境设计,也说明了植物对于环境的适应性。
7.皇城根遗址公园位于北京市中心的黄金地带。这是建在明清北京城的第二重城垣之“东皇城根”遗址上的公园。该公园很小,南起长安街,北至平安大街,呈南北长、东西窄的狭窄长条状。自1998年起,北京开始在中心城区建设街心、路边公园,并改造街道两侧的人行道,以打造美好的人居环境,为市民提供更多的休闲场所。20世纪末,北京市首先在商业中心的西单长安街北侧建设西单文化广场,曾经引起轰动。然而,该广场建成后,因硬化地面所占比例过大、所植树种单一、树木分植在硬化广场之中等情况,饱受争议。其后,皇城根遗址公园的设计则完全不同,建成后无论是景观设计还是生态效益,好评如潮。教材在“自学窗”中只是介绍了其生态效益的一面,有兴趣的学生可查找其文化景观的设计。
【教学建议】
教学思路与方法建议
本节教学总体上可以遵循“情境感知-案例分析-分组探究-共同建构”的思路展开。首先要利用或借鉴“沙漠花海”等情境,提出核心问题:什么是植被?植被有哪些类型?如何识别它们?它们与自然环境有怎样的关系?接着要以某一典型地带性植被为例,阐明它的分布地区、垂直结构、生态特征及其与自然环境的关系。然后以调查、展示活动为基础,分组探究不同类型的植被如何合理保护、人工植被营造如何因地制宜。最后师生共同总结知识框架和核心结论。具体教学过程中,要注意以下三点。
一、注重实践性和直观性
多数学生在日常生活中对当地植被有或多或少的了解,但对远离家乡的地带性植被如热带雨林、热带荒漠等缺乏直观认识。因此,课堂上一方面要注重调动学生对周围植被的直接感知,另一方面又要注意拓宽视野,充分展示热带雨林、红树林等学生不常见的植被景观图片,同时要把学生对植被的直接经验和间接经验结合起来,引导学生对比家乡植被和其他地区植被的差异。课下要联系当地实际,切实把教材安排的校园树木调查等活动做起来,在培养学生的地理实践力的同时,为课堂活动提供鲜活的探究素材。课上要充分利用现代信息技术,展示异地植被景观的视频、图像,增强学生对全球要地带性植被的直观感受,从而为学生识别主要植被、说明植被与环境的关系、认识植被在自然环境中的重要作用提供生动、具体的素材。
二、突出案例教学,强化知识迁移
识别植被及其特征的目的是说明植被与环境的关系。由于植被类型复杂多样,因此教学中要注意选取学生相对熟悉的典型植被,紧扣植被对自然环境的适应和改造,给出描述、分析植被特点与环境关系的基本方法,引导学生开展小组合作学习,举一反三,提高学习效率。要避免罗列所有植被类型以及平铺直叙地逐一讲解植物生态特征的做法。同时,要适当提供世界气候类型分布图、主要气候类型气温曲线与降水量柱状图等资料,引导学生回顾初中区域地理知识,结合典型地区理解植被与自然地理环境诸要素的关系,体现区域认知和综合思维。教学中可适当联系光合作用等知识,但要避免纠缠于植物本身分析植被特征、过多补充植物学方面的知识等偏离地理学科视角的做法。
三、体现思想性,引导学生发现规律
无论是开展校园树木调查的活动,还是“自学窗”的学习,教学中要始终引导学生关注人类与植被的关系,引导学生立足人地协调观思考天然植被保护和人工植被营造的问题。同时本节内容综合性强,既是气候、地质地貌等知识的应用,也是土壤、农业等内容学习的基础。教学中可以适当渗透自然环境整体性与差异性的思想,一方面运用示意图,结合植被与自然环境的关系,阐释生物在自然环境形成和发展中的作用,为下一节学习“土壤的主要形成因素”做好知识铺垫。另一方面对比不同地带性植被所在地区,重点突出气候、土壤特点,说明植被指示环境特点,是自然地域分异重要标志,为学习选择性必修1中的“自然地带”等奠定基础。
重点和难点
本节内容的教学重点是“识别主要植被类型”和“说明植被与自然环境的关系”。难点是“植被生态特征的环境适应性”。
课时建议 2课时。
实施建议
第一课时
【导入】
教学中,引入的情境要实现两个功能:一是引发学生注意特定地区植被类型、景观变化特点等;?是引发学生思考植被变化与环境各要素变化的关系。具体方式可结合教学实际灵活安排。
方式一:利用教科书提供的智利沙漠中的花海的情境设计,进行拓展。教师提供该沙漠通常的景观图片,对比教科书中的图片,引起学生兴趣。然后提问:这片平常几乎看不到植物的“死亡之地”为什么会短时间内变成花的海洋?其他沙漠中也会出现类似的现象吗?可让学生稍作讨论,随后告诉学生:“要回答这两个问题,让我们先学习本节内容。”有条件的学校,可以让学生在课后自己搜索相关信息。为提高学生的兴趣,对于其他沙漠类似现象,教师可列举我国古尔班通古特沙漠中短生命植物的案例。
方式二:展示我国的卫星地图,提醒学生注意卫星地图上不同地区的颜色差异,引导学生思考原因并得出结论:东南部的绿色多为森林,中西部的浅绿色为草原,西北内陆的黄色是荒漠。这样不仅引出植被的概念,也为后面不同自然植被类型的学习埋下伏笔。
方式三:展示本地植被冬夏差异或与本地植被差异悬殊的植被景观图片,提出问题:为什么会发生这样的变化或这种差异?组织学生思考、讨论,引出植被的概念、类型等内容,并为校园树木调查活动做好铺垫。
【植被与环境】
这部分内容教学的重点是引导学生从总体上把握植被与环境的关系,为后面分析不同类型植被的特征及其环境适应性打下基础。可分三个层次展开。
一、阐明植被概念,分析植被与自然环境的关系
1.对植被概念的理解要引导学生把“植被”同“植物”区分开来。教学中一方面要通过图片展示一定地区覆盖的植物群落与单一树木、草丛的差异,另一方面要强调概念中的三个要点:一定的地方、成群共同生长、各种植物的整体。
2.对教材中“天然形成的植被”“稳定的植被”的理解有一定的难度。教学中可展示矿山、火山等裸地复绿的实例帮助学生理解植物群落的演替过程,先锋植物、顶级群落等事物和现象可涉及,但不宜多。要着重运用示意图等方式阐释先锋植物改造其生长环境的土壤、水分条件,进而为更多种的植物生长提供可能。同时要强调,植被与自然环境相互作用达到稳定状态的时光漫长,因而自然植被一旦遭到破坏,恢复起来难度大、时间长。
二、阐释植被垂直结构及其成因,理解天然植被的环境适应性
1.对“垂直结构”的理解要把读教材中图5.2与学生的直观感受结合起来。教学中可展示当地森林内部景观图片,引导学生观察乔木、灌木、草本等层次。然后对照教材中图5.2判读:自上而下分为几层?各层高度和光照强度有怎样的对应关系?各层植物种类和形态有什么特点?进而思考:这与本地植被垂直结构一致吗?这种垂直结构仅与光照有关吗?不同地区植被垂直结构存在哪些差异?最后要强调:植被垂直分层通过争夺光照实现,但植被垂直结构中的植株高度、种群数量、层级数量等主要取决于所在地区的气温和降水。
2.从植被垂直结构地区差异性自然引出天然植被的环境适应性。教学时,可先小结:不同地区由于气温和降水不同,天然植被垂直结构不一样。然后可联系第一章中热带雨林和亚寒带针叶林生物量的差异,说明不同热量带植被类型的差异。也可以引导学生结合从我国沿海到内陆旅行的感受,验证不同干湿地区植被类型的差异。教学中要强调不同类型植被的具体特点与环境具体特征如气温、降水等的对应关系,从而得出结论:天然植被一般按类型有规律地分布在适宜其生长的地方;特殊植被类型(如红树林)的生境也很特殊。
三、渗透保护天然植被和因地制宜营造人工植被的思想
1.结合形成稳定的植被“往往需要百年以上的漫长时光”强调保护天然植被的重要性。教学中可列举天然植被破坏后环境恶化的实例加以说明,如南方毁林引发水土流失或北方开垦草原引发荒漠化。这也为理解保护红树林的重要性埋下伏笔。
2.结合天然植被“具有适应当地环境的特征”,强调因地制宜营造人工植被的重要性。教学中可列举淮河流域暴雪损毁香樟林等案例加以说明,为分析校园“引进树种”生长状况、皇城根遗址公园“精”在何处埋下伏笔。
【活动:通过调查,了解校园树木与环境的关系】
教学中,该活动的开展要实现两个功能。一是带领学生融入真实的问题情境,即校园绿化如何做到因地制宜;二是改变学生的学习方式,引导学生在实践活动中应用植被与环境的知识,思考解决校园绿化中存在的问题。
为取得实效,建议让学生课前完成调查,课上师生共同整理和分析调查结果。教师先将学生分组,以小组合作的形式开展活动。(提醒:如果校园面积较大,树木数量和种类较多,可以将校园分成若干区域,由各小组分头完成调查,最后进行汇总。)提醒学生可以充分利用现代信息技术开展调查。下面提供开展本活动的参考方案。
一、做好调查前准备工作
1.明确考察任务,合理进行组间和组内分工。
2.提供辨别植物的软件或植物图鉴,教学生使用方法。
3.利用事先从校园里摘取的植株或树枝,展示识别、填写记录、绘制图表。
二、组织实地观察并记录
1.各小组根据分工,按教材“活动”第1项开展实地观察活动并记录。
2.师生通过一定的方式,实时进行交流合作。教师最好全程陪同,对学生及时指导并进行有效管理。
三、室内整理资料
1.各小组对于不认识的树木,可先通过相关软件或查阅资料,自行辨识。在这个过程中,各小组要及时交流信息,相互帮助。对个别难以辨识的树木,可以请教相关老师或园艺人员。
2.各小组将数据汇总后,按照一定的植物分类标准(可请教生物老师),按教材“活动”第2项第(2)款进行统计。
四、拓展研究
1.为了提高研究效率,树木种类比较繁多的学校,分组选取几种典型树种进行研究。
2.树木生长习性也可以通过查阅原产地气候、土壤资料了解。
3.“引进树种”和“当地树种”树木的生长状况比较要在同一个层次进行比较,即乔木跟乔木比,灌木跟灌木比。
五、提出合理化建议
建议呈现的方式可以多样化。可以写一篇调查报告,报告内容可以包括校园绿化的总体状况,“当地树种”和“引进树种”的生长状况、影响因素,并进行评价,提出合理建议等。也可以协调学校分管领导组织召开绿化工作座谈会,面对面提出合理化建议。
第二课时
【承转】
可以参考以下两种方式。
方式一:展示我国的卫星地图,让学生结合自己到过的地方,描述其植被的特点,教师事先准备相对应的照片或视频,配合学生的介绍。(有条件的学校,可以播放学生自己拍摄的照片或视频。)然后设问:不同地区植被类型有何不同?不同类型的植被有何特点?这与当地的自然环境有什么关系?
方式二:结合学校所在地理位置和上节课活动的相关材料,让学生说说学校所在地的天然植被类型及特征。然后设问:还有哪些植被类型?它们有什么特点?这与当地的自然环境有什么关系?
【森林】
本部分内容教学的重点是以森林植被为案例,具体分析植被与环境的关系,特别是森林植被特征与自然地理要素特征之间的关系。教学中注意把握好三个要点。
一、紧扣森林与气候的关系开展教学
1.教师可提供世界气候分布图,指出每类森林分布的大致范围,让学生找出森林与气候之间的关系,得出森林主要分布在热带和温带的湿润和半湿润地区的结论。同时可对比后文“草原与荒漠”,突出水分条件对森林植被形成的影响。
2.注意引导学生思考不同森林的景观特征、生态特征和自然环境(特别是气候)的关系。建议给出热带雨林气候、亚热带季风气候、温带海洋性气候等气候类型代表地的气温曲线和降水量柱状图,结合课本给出的森林景观图,分析森林具体生态特征与具体气候要素特点的对应关系,如常绿、落叶与气温的关系等。
二、拓展学生对森林景观的感性认识
1.通过分析教材提供的景观照片(图5.3-图5.6),引导学生从植被外貌、垂直结构和生态特征等方面了解不同森林的差异。这部分内容浅显有趣,可以先让学生自读景观图,然后以知识竞赛的形式检测学生的学习成果。
2.教学过程中,教师可以补充一些比较典型的森林图片或视频材料,特别是课本上涉及的森林其他季节的景观,增强学生对森林景观时空变化的感性认识,展示大自然的丰富多彩,激发学生对自然的热爱。
三、比较不同类型森林植被的差异
1.可以先引导学生讨论、确定比较的指标:分布地区、垂直结构、生态特征等。列出比较表。
2.归纳课本图文信息,填写比较表(表5-2)。
表5-2 不同类型森林植被的比较
| 类型 | 分布地区 | 垂直结构 | 生态特征 | 气候特点 |
【活动:分析红树林植物特征的环境适应性】
1.建议以小组合作的形式开展活动。
2.针对课文列出的红树林植物特点,给出相应景观图片或视频,帮助学生理解红树林植物的特点。(有条件的学校可以让学生通过网络自己获取相关信息。)
3.建议指导学生围绕“植被与环境的关系”,用思维导图等图文结合的形式表达研究成果。具体关系为:支柱根和板状根—适应和防止风浪冲击;呼吸根—退潮时甚至潮水淹没时用以通气,促淤保滩,净化空气;胎生—适应滩涂和海流,增强生存能力;排盐腺体—适应海水浸泡,净化海水。
4.各小组交流汇报研究结果时,教师要给予针对性的点评,具体方式可参照评价建议。
【草原与荒漠】
这部分内容是植被与环境关系的进一步展开,其教学重点是在了解森林与环境关系的基础上,阐明草原、荒漠与环境的关系。具体教学可采用两种方式进行。
方式一:与森林植被结合在一起进行,即学过热带雨林,指出热带雨林南北两侧,由于水分条件的变化,一般会出现热带草原。以此类推引出温带草原、热带荒漠、温带荒漠。教学时对比森林、草原、荒漠的植被特点及其与水分条件之间的关系。
方式二:引导学生运用森林植被的分析方法,迁移运用,自学“草原和荒漠”,教师提供相应资料,予以指导和点评。
1.教师可展示中国卫星地图,引导学生观察我国从东部沿海向西北部内陆植被的变化情况,提出问题:当一个地区的水分条件不能满足森林生长时,会出现何种类型的植被?它们有什么特点?
2.引导学生借鉴不同类型森林植被的比较方法,读教材中图5.8和图5.9,列表比较温带草原和热带草原的差异(表5-3)。
表5-3 温带草原与热带草原的比较
| 种类 | 分布地区 | 气候特征 | 植被特征 |
| 热带草原 | |||
| 温带草原 |
3.播放图片和相关视频,拓展教材中图5.10和图5.11的信息,呈现不同荒漠植被的具体生态特征,引导学生回顾教材情境设计中提到的智利花海,并尝试回答情境设计中提出的问题。本部分教学重点是分析荒漠植被特征和干旱环境的关系。
【自学窗:精品公园“精”在何处】
1.可以安排学生在课堂阅读学习。引导学生联系家乡的公园,并与皇城根遗址公园进行比较,分析其优势和不足。
2.可提示学生,从植被和自然环境关系及城市公园的生态效益两方面,领会精品公园“精”在何处。
3.可作为“校园树木调查”活动的拓展阅读材料,指导学生在活动的“相关研究”中加以借鉴。
评价建议
一、评价目标
根据教学目标,参照学业质量标准,可制定本节评价目标(表5-4)。
表5-4 第五章第一节教学与评价目标
| 评价目标 | 水平1 | 水平2 | 水平3 | 水平4 |
| 了解植被的概念和植被垂直结构 | 能再现植被的概念。能据图说出森林成层现象及其影响因素 | 能扣住关键词阐释植被概念,并能简述稳定植被的形成过程。能绘制简图说出森林成层现象及其影响因素 | ||
| 识别主要植被类型 | 能根据图片或视频判别主要植被类型 | 能根据图片或视频判别主要植被类型,并能说出主要植被类型的特点 | 能根据图片或视频判别主要植被类型,并能列表比较主要植被类型的特点 | |
| 说明森林、草原、荒漠等植被与自然环境的关系 | 能根据植被景观图,结合气候资料图等,说出植被类型与气候类型等的对应关系 | 能根据植被景观图,结合气候资料图等,说出主要植被类型的具体特点与气候等自然环境特征的对应关系 | 能根据植被景观图,结合气候资料图等,分析主要植被类型的特点及其与自然环境特征的关系 | 能根据植被景观图,结合气候资料图等,分析主要植被类型的特点及其与自然环境特征的关系,并结合实例说明植被如何适应和改造自然环境 |
| 体会保护天然植被、因地制宜营造人工植被的重要性 | 能够意识到稳定植被的天然形成过程非常漫长。能够发现人工植被与当地自然环境的不协调现象 | 能够认同保护天然植被的法规和措施。能够结合调查活动提出因地制宜营造人工植被的具体措施 |
二、评价方法
1.纸笔测验。
命制试题时不能过度注重植被类型及其特征的识记,而是要关注植被概念理解、垂直结构分析、生态特征描述以及植被与环境关系分析等。例如在评价学生是否掌握了植被垂直结构概念时,不能仅看能否说出课本相应文字,而是要结合光照、气温、降水等要素,运用文字和图像等多种方式表达。
2.课堂观察。
要紧扣重难点观察评估学生的认知方法和思维水平。本节内容重在对植被与环境关系的分析。课堂上要关注学生从景观图提取信息的方法,以及能够围绕“植被是环境的产物”建立对应关系。例如在说明荒漠植被特征时,学生要从景观图发现多个要素特征信息,同时围绕“干旱”进行关联分析,说明植物如何从“结构”和“周期”两个方面进行适应。
3.表现记录。
情感态度价值观评价要放在具体情境中进行,本节根据校园树木调查活动的目标设计活动表现记录表,进行等级评定。
三、评价示例(以教材中活动为例)
活动1:校园树木调查(根据原主题概括,材料略)
本活动评价为表现性评价。活动过程中教师全程关注各小组的活动,同时适当记录学生的表现,采用等级评定的方式对学生进行评价。评价目标及评价方式可参考表5-5。
表5-5 活动评价目标及评价方式
| 评价目标 | 自评 | 组评 | 师评 | 典型表现记录 |
| 观察、调查中能够按照要求记录和整理树木信息,有发现问题、探究问题的兴趣 | ||||
| 能够与人合作设计观察、识别、统计树种的方案,独立思考并选择适当的记录、统计方法 | ||||
| 能够坚持调查活动,主动反思、及时发现调查中的问题,有克服困难的勇气和方法 |
活动2:分析红树林植物特征的环境适应性
1.针对上述红树林植物的特点,分别说明其适应的环境条件。
对本活动中学生的表现评价可参考表5-6。
表5-6 活动表现评价及样例
| 水平 | 表现 | 样例 |
| 水平1 | 仅能将植物特点与环境特点加以分类罗列,但不能表明对应关系 | 呼吸根,潮汐 |
| 水平2 | 能够表明植物特点与环境条件的对应关系,但不能说明环境条件的综合影响 | 呼吸根,退潮时通气,涨潮时储存空气 |
| 水平3 | 能够表明植物特点与环境条件的对应关系,且能结合景观图说明环境条件的综合影响 | 红树林生长在淤泥深厚的潮间带,呼吸根凸出淤泥,有通气和储气构造,便于退潮时通气,涨潮时储气,保证植物体的持续呼吸 |
2.说明红树林对所在海岸地区生态环境的意义。
对本活动中学生的表现评价可参考表5-7。
表5-7 活动表现评价及样例
| 水平 | 表现 | 样例 |
| 水平1 | 仅能列出红树林可能影响到的海岸生态环境要素,但不能说明影响的过程和方式 | 防风浪 |
| 水平2 | 能说明红树林影响海岸生态环境要素的过程和方式,但不能说出海岸因此具备的特征或产生的变化 | 有密集的支柱根,可以防风浪 |
| 水平3 | 能说明红树林对海岸生态环境的综合影响,且能说明海岸因此产生的生态功能 | 有密集的支柱根,可以防风消浪,缓解潮流对滩涂的冲刷,促淤保滩、固岸护堤;发达的呼吸根具有净化海水和空气的功能 |
