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1、生态系统的能量流动教学设计北屯高中生物组 苟健朝1、教材分析本节内容是人教版必修3“稳态与环境”中第五章第二节的内容。本小节内容包括：“生态系统中能量流动的过程，能量流动的特点和研究能量流动的意义”三部分。教材首先概括性地指出了“生态系统能量流动的概念”，即：生态系统中能量的输入、传递和散失的过程叫做生态系统的能量流动。那么，生态系统的能量是如何输入、传递和流动的，就成了能量流动这一问题的切入点，也就引出了本小节要解决的三个主题内容。关于“能量流动的过程”，教材以“光合作用”知识为基础，清楚地讲述了生态系统中用于能量流动的“能量”来源，并详细地分析了第一营养级(生产者)获得能量的全过程，定性地
2、阐述了该营养级的能量变化。接着笔锋一转又以图示的形式分别说明了第二营养级(初级消费者)中能量的来源和去向，并以类推的方式讲述了能量在第三、第四等营养级中的变化。特别是这种图解类推法的应用，既一目了然地说明了生态系统中能量在各营养级中的变化，又避免了文字上的重复，同时更有利于发展学生的思维能力。最后，教材总结性地概括了生态系统的能量来源和流动渠道。关于“能量流动的特点”，教材从历史唯物主义的观点出发，列举了美国生态学家林德曼(R.L.1indeman，19151942)对一个天然湖泊赛达伯格湖的能量流动定量分析图例。采用提纲式的手法让学生动脑动手、分析计算，导出能量在此生态系统各营养级之间传递的
3、数量关系，并进一步得出相邻营养级之间能量传递的百分比，可贵的是一环扣一环地提出了为什么流入某营养级的能量不能百分之百地流人后一个营养级?看图时虽一目了然，但表达起来却比较困难，自然地激起了学生的求知欲。此时，教材顺水推舟地导入了能量流动的特点之话题，这也是强调重点的一手高招大手笔，然后，教材详细地讲述了能量流动的两大特点：一是单向流动，二是逐级递减。为了更好地阐明这两大特点，教材灵活地采用了两种手法，一方面逻辑推理，归纳出了能量在相邻两营养级之间的传递效率为10%20%；另一方面直观形象地以单位时间内各营养级获得的能量数值，由低到高绘制出了一个能量金字塔。这样既可以发展学生的逻辑思维和形象思维
4、，又有效地说明了生态系统中，营养级越高，获得的能量越少。关于“研究能量流动的意义”，教材先概要说明了能量流动的研究可以帮助人们合理地调整生态系统中能量流动的关系，使能量持续高效地流向对人类最有益的部分。然后以事实说话，列举了“草原生态系统”和“农田生态系统”中能量流动的变化情况。特别是人类活动在各生态系统中的作用，教材以假设的手法说明了合理调整生态系统能量流动渠道的重要性。这里需要说明的是，教材的假设确实存在，根据生态系统能量流动的特点和生态学规律，可持续发展的重要性已不言而喻。所以，教材通过两个实例的分析，旨在提示人们在开发利用能源的同时，一定要遵循生态学规律，坚持可持续发展的原则。教学时自
5、然而然地要渗透生态学观点，注重生态道德的教育与培养。2、教学目标的确定21知识目标：（1）分析生态系统能量流动的过程和特点（2）概述研究能量流动的实践意义（3）尝试调查农业生态系统中的能量流动情况22能力目标：通过引导学生定量地分析某个具体生态系统的能量流动过程和特点，培养学生分析、综合和推理的思维能力。23情感目标：通过讨论“研究生态系统能量流动的意义”这一教学内容，使学生理解科学是第一生产力的观点。3、教学重点、难点分析生态系统的能量流动过程及特点既是本节的重点也是本节的难点。能量是一切生态系统的动力，也是生态系统存在和发展的基础，生物圈中每一个完整的生态系统都是一个能量输入、传递和输出的
6、系统，这是生态系统功能的一个重要体现；其重点知识是：能量流动的起点、流经生态系统的总能量、能量流动的途径和特点。这部分知识起着承上启下的作用，它与第三章新陈代谢（同化作用、异化作用、光合作用、呼吸作用等）有一定的联系，它又直接关系到物质循环和生态系统稳定性的学习。研究能量流动过程和特点，一方面可巩固前面学习的食物链和食物网的知识，另一方面也为研究生态系统的目的服务于人类自身（使能量流向对人类最有益的部分）打好基础。指导学生分析生态系统能量流动过程和特点的过程，也就是培养学生分析综合和推理的思维能力的过程，同时，还渗透着物质运动和物质普遍联系的辨证观点，是渗透辨证唯物主义观点教育的极好素材。能量
7、本身是一个抽象的概念，能量流动也是抽象的，而且各营养级中能量的来源和去路比较复杂，在学生原有的认知结构中，对于能量的认识不是很充分，对于能量流动的过程和特点更是生疏，因而成为认知上的难点。教师引导学生分析时，应首先提示学生“能量是一切生态系统的动力”，“生态系统的存在和发展”也需能量，再引导学生分析生态系统的能量输入、传递和输出的过程。对于能量流动特点的分析，引导学生从具体的能量流动过程分析出抽象的能量流动的特点。组织学生分析必须有很好的切入点，采用设计合理的问题或提示分析的角度和方式引导学生分析能量流动的特点，是教师组织教学的难点。4、教学过程的实施学生活动教师的组织和引导教学意图学生讨论，
8、画出概念简图，并进行交流。提出问题：（1）在已学过的生物学知识中与能量相关的概念有哪些？（2）请用概念图的形式，建立这些概念之间的联系。 在学生已有的基础上建构能量流动的概念。阅读课本，思考回答。多媒体播放“生态系统的能量流动”图解，并提出问题：（1）生态系统中能量流动的起点是从什么地方开始的?（2）生态系统中能量是如何输入的，为什么起点不可以是动物?通过这些问题的分析、讨论，使“能量流动”这一较为抽象的概念具体化，便于深入理解，同时也激发学生学习的兴趣。以草与兔两者之间能量的关系讨论能量流动的途径。多媒体播放一段兔吃草及兔被狼捕食的录像。展示：流经第二营养级示意图，并组织讨论：(1)能量在沿
9、食物链传递的过程中，是如何传递和散失的?(2)流经一个生态系统的总能量是多少?练习用口头语言表达的方式，叙述能量流经生态系统的全过程，着重阐述生态系统能量的来源、传递、散失几个环节。 生态系统存在着：生产者初级消费者次级消费者的营养结构。提出问题：（1）能量流动的渠道是什么？ （2）能量流动的过程是怎样的？达成本节教学目标。学习“思考与讨论“的素材，并进行交流。小结：在生态系统中，能量的形式不断转换，如太阳辐射能通过绿色植物的光合作用转变为储存于有机物化学键中的化学能；动物通过消耗自身体内储存的化学能变成爬、跳、飞、游的机械能。在这些过程中，能量既不能凭空产生，也不会消灭，只能按严格的当量比例
10、由一种形式转变为另一种形式。提示：能量在生态系统中的流动，很大部分被各个营养级的生物利用，通过呼吸作用以热的形式散失。散失到空间的热能不能再回到生态系统参与流动。引入：赛达伯格湖的能量流动认同能量守恒定律。学生阅读，讨论完成教师提出问题。提出问题：从前面关于能量流动过程的阐述，可以对能量的流动方向以及能量在数量上的变化有一个感性上的认识，那么能量在流动的过程中能否进行定量分析呢?展示：赛达伯格湖的能量流动图解。提出问题：(1)计算赛达伯格湖的生态系统中，能量从第一营养级流入第二营养级占生产者所固定能量的百分比是多少?第二营养级流人第三营养级的能量，占初级消费者所同化的能量总量的百分比是多少?(
11、2)流入某个营养级的能量，为什么不能百分之百地流向后一个营养级?（3）通过以上分析，你能总结出什么规律？小结：林德曼的研究发现生态系统的能量流动具有两个明显的特点。引出：能量金字塔。这是本节教学的重点与难点。引导学生通过自主学习，理解能量流动的过程与特点。请学生总结归纳生态系统的能量流动具有两个明显的特点。思考回答问题。展示：某一个湖的能量金字塔。多媒体演示课本图5-9提出问题：什么叫能量金字塔？能量金字塔说明了什么问题？思考回答。提出问题：请从能量流动的角度解释为什么食物链一般不超过五个营养级？这个问题可加深学生对生态系统中能量流动特点的认识。阅读课本，学生讨论，交流。设计方案。讨论：“问题
12、探讨”中的素材，引出“研究能量流动的实践意义”。请你设计一个改进“桑基鱼塘”的方案，使能量更充分有效地得到利用。提出问题：（1）草原如何放牧，才能达到既产畜量高又不会导致草场退化的目的？（2）农田的农作物怎样经营才能给人类提供更多的产品？ 尝试将所学知识运用于新情景中，解决实际问题，理解研究能量流动的实践意义。总结：通过学习生态系统的能量流动，我们知道生态系统必须不断地从外界获取能量。能量是一切生命的动力，是生态系统的基础。能量流动维持各个营养级的生命和繁殖后代，使得一个生态系统得以存在和发展。5、板书设计第2节：生态系统的能量流动一、能量流动的概念二、能量流动的过程三、能量流动的特点1、能量流动的特点是：单向流动、逐级递减2、能量传递效率是：10%20%四、 研究能量流动的意义6、课后反思生态系统的能量流动这一节主要讲述了能量流动的过程、能量流动的特点和研究能量流动的意义。在课堂上通过互相讨论，学生的思维被充分调动起来，主动参与学习，成为学习的主人。从而使复杂性的内容演变成简单易懂的内容。并加以多媒体课件，能够最大限度地发挥学生的主动性和创造性，使学生的思维能力，阅读理解能力和观察能力都有了很大提高，同时教师的适当总结，也使他们对知识有了更深更全面的认识。
