第2节生态系统的能量流动教学设计

第2节生态系统的能量流动教学设计

摘要运用学案教学，学生课前就知道了自己的学习任务，目标明确，认真预习，并能与同伴积极讨论，探究。学案课堂，课前师生就有了准备，课堂变成了学生的舞台，真正成为了教师观察学生，了解学生，评价学生，引导学生的场所。以下是笔者在参阅大量资料并认真学习课标，研究教材，分析学生等的前提下，把学生所要掌握的知识和要培养的能力及情感，设计成有效问题的形式进行导学，所有内容均强调“面向全体学生”。

关键词：能量流动

1．设计理念

“自主，合作，探究，高效”的“学案课堂”和“环型座位法”，体现教为主导，学为主体，师生互动，共同发展。促使学生在更高水平上“改变学习方式”和“提高生物科学素养”。

2．教材分析

该课时介绍了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内容。教材首先概括性地指出了生态系统中能量流动的概念，即生态系统中能量的输入，传递和散失的过程。接着以图解的形式展示了能量流动的过程，通过对赛达伯格湖能量流动的定量分析，得出了能量流动的特点：单向流动和逐级递减。最后简要说明了研究能量流动的意义：是为了提高生态系统能量转化的效率，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。

本小节内容的重点是能量流动的过程和特点，也是难点，学习时应注意联系食物链和食物网的知识。研究能量流动的过程和特点，一方面可以巩固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打下坚实的基础。

3．教学目标

3．1 知识目标

分析生态系统中能量流动的过程；得出能量流动的特点；概述能量流动的意义；应用能量流动规律进行相关的计算。

3．2 能力目标

通过对“赛达伯格湖能量流动图解”的积极思维，培养学生耐心细致的观察能力和识图能力；通过分析能量的来源和去路，发展学生的思维和迁移能力；应用“传递效率”解决相关问题，进而培养学生的运算能力和思维能力。

3．3 情感态度与价值观目标

通过分析生态系统能量流动的特点，体验用普遍联系的观点来分析事物的方法；探究能量流动的特点及形成原因，探究能量流动的实践意义，参加一些生物知识的讨论，形成合理利用资源应遵循生态学原理和可持续发展的观念。

4．教学重点和难点

4．1 重点：生态系统中能量流动的过程和特点。

4．2 难点：生态系统中能量流动的特点及形成原因。

5．教学流程

6．教学内容

6.1 激趣设疑，引入新课

（1）俗话讲，“大鱼吃小鱼，小鱼吃虾米，虾米吃青泥”。“青泥”指的是什么？

（2）你见过生态球吗？小生态球（封闭的玻璃球内有水草、观赏鱼等）已成为办公场所和家庭的时尚装饰用品。它一方面美化了人们的工作、生活环境，另一方面能使人们产生对自然的热爱之情和关爱之心，起到陶冶人们情操的作用。但要使小生态球长时期保持原状，需要把它放到有适宜阳光的地方。你知道为什么吗？

6．2 自学提炼，梳理要点

生态系统中能量流动的概念和作用

1．概念：生态系统中能量的输入，传递和散失的过程，称为生态系统中的能量流动。

2．作用：在生态系统中，各营养级的生物都需要能量，能量是维持生态系统稳态的动力。

生态系统中能量流动的过程和特点

1．生态系统中能量流动的过程（对赛达伯格湖内各营养级之间能量流动的定量分析）

①生态系统的能量来源于太阳能。在单位时间内输入生态系统的总能量即是该生态系统中全部生产者在单位时间内所固定的太阳能总量。

②能量输入：生态系统中能量流动的起点是生产者（主要是植物）通过光合作用固定的太阳能开始的。能量流动的渠道是食物链和食物网。

③能量传递：生态系统能量流动中，能量以太阳光能→生物体内有机物中的化学能→热能散失的形式变化。能量在食物链的各营养级中以有机物（食物）中化学能的形式流动。

④能量散失：生态系统能量流动中能量散失的主要途径是通过食物链中各营养级生物本身的细胞呼吸及分解者的细胞呼吸，主要以热量的形式散失。

2．生态系统中能量流动的特点：具有单向流动和逐级递减的特点。

研究生态系统中能量流动规律的目的

为了调整能量流动的关系，提高生态系统的能量利用效率，使其朝向对人类有益的方向进行。

6．3互动展示，解难释疑

介绍美国生态学家林德曼及赛达伯格湖：赛达伯格湖是一个天然的高原湖泊，气候较为寒冷，人口稀少，保留了原始景观，大约50公顷，是一个较小且封闭的湖泊。

美国有许多湖泊，为什么林德曼会选择这样一个小湖来研究呢？

（湖小，生物少；较为封闭，自然的，人为的干扰因素较少，可降低研究难度）

介绍林德曼的研究方法：湖区生态系统实地研究和实验室水生生态箱试验相结合，对湖中各种生物所含的能量进行定量测定。林德曼还从中国谚语“大鱼吃小鱼，小鱼吃虾米”中得到启发：要从食物链的角度来进行研究。

1942年，林德曼发表了《生态学的营养动态概说》，他的这项研究具有极为重要的意义，奠定了现代生态学的基础，在他的研究成果中一个重要的贡献就是给出了赛达伯格湖的能量流动图解。

请同学们现在像科学家林德曼那样来分析赛达伯格湖的能量流动图解，各小组要结合教材，讨论问题，得出结论。

1．能量流动的过程

⑴能量流动的起始点是生产者固定的太阳能开始。

⑵流经一个生态系统的总能量是生产者固定的太阳能总量。

从图4—9可以看出，流经赛达伯格湖的总能量为 464．6 J/（cm2﹒a）

⑶能量流动的渠道是食物链和食物网。

2．每个营养级的能量来源和去路

⑴能量来源

①生产者的能量来自固定的太阳能。

②各级消费者的能量来自上一个营养级。

⑵能量去路。以植食性动物为例，其能量来自生产者，总能量为62．8 J/（cm2．a）。其能量去路为：

① 18．8 J/（cm2﹒a）的能量是细胞呼吸消耗的能量，其中一部分用于生物代谢活动，一部分以热量的形式散失。

② 12．6 J/（cm2﹒a）能量流入到肉食性动物（下一个营养级）。

③ 2．1 J/（cm2﹒a）能量为其尸体、粪便被微生物分解后释放出来。

④ 29．3能量是未被利用的部分。

3．能量流动的特点

⑴单向流动

单向流动是指能量只能从前一个营养级流向后一个营养级，而不能反向流动。

单向流动的原因是：

①食物链中各营养级的顺序是不可逆转的，这是长期自然选择的结果。

②各营养级的能量大部分以呼吸作用产生的热能形式散失，这些能量是生物无法利用的。

⑵逐级递减

逐级递减是指输入到一个营养级的能量不能百分之百地流入到下一个营养级，能量在沿食物链流动的过程中逐级减少。

逐级递减的原因：

①各营养级的生物都因呼吸消耗了绝大部分能量。

②各营养级总有一分生物未被下一营养级利用。

4．“赛达伯格湖能量流动图解”中，生产者的总能量为 464．6 J/（cm2﹒a），植食性动物的总能量为 62．8 J/（cm2﹒a），肉食性动物的总能量为 12．6 J/（cm2﹒a）。由第一营养级到第二营养级的传递效率为 13．5% ，由第二营养级到第三营养级的传递效率为 20% 。