生态系统的能量流动教学设计 高二上学期生物人教版选择性必修2

第2节生态系统的能量流动
一、教材分析
“生态系统的能量流动”是新教材人教版选择性必修二第3章“生态系统及其稳定性”第2节内容。

课程标准对本节的内容要求是“分析生态系统中的能量在生物群落中单向流动并逐级递减的规律；举例说明利用能量流动规律，人们能够更加科学、有效地利用生态系统中的资源；解释生态金字塔表征了食物网各营养级之间人个体数量、生物量和能量方面的关系”。

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物质循环、能量流动和信息传递的过程和特征，并对相关的生态学实践应用作出合理的分析和判断”。

本节正文内容主要包括“能量流动的过程”“能量流动的特点”“生态金字塔”“研究能量流动的实践意义”和“调查当地某生态系统中的能量流动情况”五部分。

除此还包括“科学方法--研究能量流动的基本思路”和“思维训练---分析和处理数据”两部分内容。

本教材内容的知识要点较易掌握，但由于该内容往往把分析和应用结合在一起，学生还是有一定的困难。

教学中运用多媒体课件不仅形象的说明了能量流动过程的两大特点，还以实例，习题对该节所学知识进行巩固。

本节内容以“生态系统结构”为基础，且与细胞代谢中光合作用、呼吸作用等知识有一定的综合度。

二、教学目标
1.通过分析能量在营养级间的流动情况和赛达伯格湖的能量流动，概述生态系统中能量流动的过程和特征。

2.用生态金字塔表征生态系统中各营养级间的能量、生物量或数量等关系。

3.概述研究生态系统能量流动的意义。

4.尝试调查当地某生态系统的能量流动情况。

三、核心素养
1.生命观念：一切生命活动都离不开能量，能量摄入并在生态系统中流动，这个过程伴随着物质的变化，保证了生命活动的进行，渗透物质与能量观。

2.科学思维：利用图示(3-5、3-6、3-7、3-8)、模型建构生态系统能量流动的过程，培养学生的建模思想。

3.社会责任：认同利用能量流动规律，更加科学、有效地利用生态系统中的资源。

四、教学重难点
1.重点：生态系统的能量流动过程。

授课人：
个人提升与运用：
2.难点：分析生态系统能量流动的过程；尝试调查当地某生态系统的能量流动情况。

五、教学方法：互动式、启发式、探究式、体验式、诱导式
六、教学课时: 2
七、教学过程
环节一：问题探讨，引入新课。

情景引入：假设你像小说中的鲁滨逊一样，被流落到一个荒岛上，那里除了有饮用的水，几乎没有任何食物。

你身边尚存的食物只有1只母鸡、15千克玉米。

你认为以下哪种生存策略能让你维持更长的时间来等待救援？（1）先吃鸡，再吃玉米；（2）先吃玉米，同时一部分玉米喂鸡，吃鸡产下的蛋，最后吃鸡。

（让学生站在鲁滨逊的角度去思考，作出选择，接着再展示出鲁宾逊的选择，他要先吃鸡，再吃玉米。

可是他的这个选择得到了老母鸡的抗议，请同学们分析这两条途径的能量变化来帮助鲁宾逊向老母鸡作出合理的解释。

并以此为目标导入新课。

）
环节二、新知探究，达成目标。

一、能量流动的概念
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。

3、请学生阅读和勾画能量流动的概念要点。

（指生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程。

输入、传递、转化和散失）
4、请学生阅读教材第54页科学方法“研究能量流动的基本思路”：能量输入、能量散失和能量储存三个方面去分析。

二、能量流动的过程
1、活动1：阅读课本55页第一、二自然段内容，结合图3-6，思考以下问题：
（1）生态系统的能量来源是？
（2）流经生态系统的总能量是？
（3）生产者(第一营养级) 能量的去路有哪些？
2、请以生产者(第一营养级)为例:说明生产者的能量的来源：一来源----生产者通过光合作用固定的太阳光能）
去路：（三去路----自身呼吸作用消耗一部分能量；一部分随残枝败叶等流入分解者；还有一部分流量流入下一营养级）（图示如下：）
3、强调易错点并及时巩固强化。

流经生态系统的总能量是生产者通过光合作用固定在所制造的有机物中的化学能。

（固定不等照射）
4、活动2：根据图3-5思考下列问题并总结摄入量和同化量的关系。

（1）初级消费者粪便中的能量包括在初级消费者同化的能量中吗？
（2）初级消费者粪便中的能量属于哪个营养级的能量？
（3）流入初级消费者的能量（初级消费者的同化量）有哪几个去向？
A、摄入量=同化量+粪便量
B、同化量=呼吸消耗量+用于生长、发育和繁殖的能量
（下一营养级同化+分解者分解利用）
5、根据上述分析，说明能量在第三、第四营养级的变化，与第二营养级的情况大致相同。

生态系统的能量流动图解可以概括为图3-6，总结能量在生态系统的流动过程。

小结：概括流动过程图解再次强调生态系统能量流动概念要点（输入、传递、转化和散失）的具体内容。

强调：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
三、能量流动的特点
1、展示：赛达伯格湖景观图（图见PPT），深1米，面积为14480平方米，湖岸线长500米。

湖底深度一致、性质均一，没有大的波浪。

总结其优点：小、简单、稳定。

2、展示：赛达伯格湖能量流动图解，并组织讨论：
（1）根据赛达伯格湖能量流动图解，请用表格的形式，将图中的数据进行整理。

（2）根据“赛达伯格湖的能量流动图解”，计算相邻两个营养级间能量传递效率。

各营养级之间的传递效率在多大范围内?
（3）流入某一营养级的能量，为什么不会百分之百流到下一个营养级？
（4）通过讨论，总结能量流动的两个特点。

（单向流动；逐级递
减）请学生分析其原因。

强调：能量传递效率的计算公式：能量传效率=输入下一营养级的同化量与本营养级同化量的比值。

答题语句：能量在沿食物链流动的过程中逐级减少的，营养级越多，在能量流动过程中消耗的能量越多。

因此，生态系统中的能量流动一般不超过5个营养级。

任何生态系统需要不断得到来自系统外的能量补充，以便维持生态系统的正常功能。

3、典例巩固：例3、
4、5(题见PPT）
四、生态金字塔
1、能量金字塔。

展示：图3-7“某个湖泊生态系统的能量金字塔示图。

讨论：什么叫作能量金字塔？能量金字塔说明了什么问题？
（1）如果将单位时间内各个营养级所得到的能量数值转换为相应的面积（或体积）的图形，并将图形按照营养级的次序排列，可形成一个金字塔图形，叫作能量金字塔。

（2）从能量金字塔可以看出，在一个生态系统中，营养级越多，在能量流动过程中消耗的能量就越多。

（3）我们再次回到导课的问题探讨，指出从能量流动的角度有两种生存策略？请同学们根据这节课所学的知识分析那种策略能让你等待更长的时间等待救援？A、先吃鸡，再吃玉米。

B、先吃玉米，同时用一部分玉米喂鸡，吃鸡产下的蛋，最后吃鸡。

根据题目意思画出食物链进行分析。

2、生物量金字塔：
生态学家调查了不同生态系统中的生物个体数量和生物量(调查数据中排除了微生物和土壤动物)，所得数据如下面表格所示。

P代表生产者，C1、C2、C3依次代表初级、次级和三级消费者。

资料1：夏季两个生态系统的生物量统计表，单位为g·m－2。

根据表解数据绘制生物量金字塔图形。

3、数量金字塔：
生态学家调查了不同生态系统中的生物个体数量和生物量(调查数据中排除了微生物和土壤动物)，所得数据如下面表格所示。

P代表生产者，C1、C2、C3依次代表初级、次级和三级消费者。

资料2：夏季两个生态系统的生物个体数量统计表，单位为个·hm －2。

根据表解数据绘制数量金字塔图形。

4、总结：能量金字塔、数量金字塔、生物量金字塔统称为生态金字塔。

其中，能量金字塔通常都是上窄下宽的金字塔形，能更客观、准确的表示能量在各营养级间的传递规律。

五、研究能量流动的实践意义
1、任务：结合探究·实践栏目活动建议，调查当地生态系统的能量流动。

应用生态金字塔原理分析，提出使该地生态系统中能量得到最大利用的改进建议。

（一）前期准备
某小组同学准备对当地稻田生态系统进行调查，他们设计的调查问题如下：
1、该稻田除水稻外，还有哪些生产者？农民用什么方法控制这些生产者的数量？
2、初级消费者有哪些？他们对水稻有利还是有害？对这些初级消费者农民分别采取了哪些措施？
3、次级消费者有哪些？他们与水稻是什么关系？
4、家民对水稻秸秆是如何处理的？
5、农民利用什么方法提高水稻的光能利用率？
（二）调查结果
资料1：拍摄的稻田生态系统中部分生物的照片。

（见PPT）
资料2：当地农民对害虫、杂草、秸秆的处理措施。

（对水稻秸秆的处理：部分喂牛、部分焚烧；水稻的根在田中沤肥。

对杂草与害虫使用除草剂与杀虫剂处理。

）
（三）调查结果分析
1、通过查阅调查的图片资料，分析该生态系统的组成成分有哪
些？
2、绘制该生态系统的部分能量流动图，思考稻田生态系统中生产者的主体是什么？其他生产者、初级消费者、次级消费者分别有哪些？它们与农作物是什么关系？有害还是有益？
3、将害虫与益虫进行归类，简化表示该生态系统能量流动关系。

4、结合以上分析，提出提高稻田产量，使稻田能量最大限度流入人类的新措施。

（提高水稻光合效率、减少杂草的竞争、减少害虫取食造成能量流失。

）
设问：是否有将害虫与杂草中能量通过二次转化，被人类利用的方法呢？
5、三种措施进行分析。

措施1：稻-鸭共作稻田生态系统；措施2：稻-萍-鸭共作稻田生态系统；措施3：水稻秸秆养殖蘑菇、生产沼气。

6、根据上述分析，请同学们阅读教材第58页最后三个自然段的内容，并勾划理解三大意义。

（1）可以帮助人们将生物在时间、空间上进行合理配置，增大流入生态系统的总能量。

（2）可以帮助人们科学规划和设计人工生态系统，使能量得到最有效的利用。

(实现对能量的多级利用，提高能量利用率）（3）还可以帮助人们合理的调整生态系统的能量流动关系，使能量持续高效地流向人类最有益的部分。

7、小组活动：教材第59页“思维训练”中的“分析和处理数据”。

结果见下图：
小结：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。

环节三、总结新课，夯实基础
一、能量流动的概念
二、能量流动的过程
三、能量流动的特点
四、生态金字塔
五、研究能量流动的实践意义
环节四、课堂检测
1、教材60页：练习与应用一概念检测1、
2、3；二拓展应用1
2、课后完成《步步高》相应作业
课后反思。