《生态系统的能量流动》教学案例1

《生态系统的能量流动》教学案例

一、设计理念和思路：

新课程改革的一个重要理念就是把学生的个人知识、直接经验、生活世界看成是重要的课程资源，这也是建构主义的重要思想；建构主义认为：知识不是通过教师传授得到，而是学生在一定的情境，即社会性背景下，借助他人（包括教师和学习伙伴）的帮助，利用必要的学习材料，通过意义建构的方式而获得。本教学案例就是在这种理念指导下设计实施的，并且收到了良好的教学效果和获得同行的一致肯定。

二、教材与概念结构分析：

《生态系统的能量流动》，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。生态系统的能量流动是生态系统的基本功能之一，能量流动的结构基础是食物链和食物网，生态系统中能量的输入和输出涉及到生物新陈代谢过程中光合作用和呼吸作用的知识，能量在各个营养级上的逐级传递关系到生态系统的稳定性、可持续发展和生态农业等问题。课程标准中相关内容标准为“分析生态系统中能量流动的基本规律及其应用”，属应用水平，即学生应能够将能量流动的基本规律运用于新的情境中，解决实际问题。为了达到这一目标，首先应当使学生把握能量流动的过程及其特点，懂得研究生态系统能量流动的一些基本方法；其次，结合具体的实例，让学生得出能量流动的基本规律。

三、学情分析：

这节课是笔者于2005年4月份在市直中学高二生物教研活动中所上的一堂交流课，所带班级是瓯海中学高二（9）班，据了解该班是该重点中学的重点班级，学生基础好，思维敏捷，回答积极和课堂气氛活跃；同时，“生态系统的能量流动”一课又是容量大、教学要求高、时间紧。鉴于此，笔者在备课和上课时，根据学生以形象思维为主的特点，提供各种教学素材，运用多种教学媒体，通过不同的教学方式，使学生对学习的兴趣在情景交融中唤起，对生物学的热爱在师生互动中产生。

四、教学目标：

1、分析生态系统能量流动的过程和特点（D：应用）。

2、概述研究能量流动的实践意义（D：应用）。

五、重点和难点：

1、教学重点生态系统能量流动的过程和特点。

2、教学难点生态系统的能量流动具有单向性和逐级递减的原因。

六、教学资料或媒体：POWERPOINT课件（见附件）

七、教学过程：

“问题探讨”：《孤岛生存》

假设你像电影中的鲁滨逊那样，流落在一个荒岛上，那里除了有饮用的水以外，几乎没有任何食物。你随身尚存的食物只有一只母鸡、15kg玉米。

讨论：你认为以下哪种生存策略能让你维持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。

学生积极思考，热烈讨论的兴趣很高，他们的答案有选A的也有选B的，但多数学生选B。

讲述：合理答案到底是A还是B呢，我想我们学了这节课后自然能见分晓。

引出新课：三生态系统的能量流动

讲述：生态系统中能量的输入、传递和散失的过程，称为生态系统的能量流动。

阅读课本P89，看屏幕“草原生态系统”图思考下列问题：

1、该生态系统中能量流动从什么地方开始，生产者（草）在该过程中的作用是什么？

2、该生态系统中能量流动能否从动物开始，为什么？

3、输入该生态系统的总能量是多少？

4、该生态系统中初级消费者（羊群）中的能量的来源和去路？

学生逐一回答：略

师生总结：生态系统中的能量流动是从绿色植物的光合作用固定太阳能开始的，当然不能从动物开始了，输入该生态系统的总能量就是绿色植物固定的太阳能总量；生态系统中的能量流动是通过食物链和食物网传递的。（屏幕逐一显示“能量流动的过程图”）

讲述：流入一营养级的能量是指该营养级的同化量；能量的去路包括自身呼吸作用消耗和生长发育繁殖，后者能量的去路包括流入下一个营养级、被分解者利用和未利用部分。

（屏幕显示“生态系统的能量流动图解”）

提问：请同学们依图，定性分析为什么生态系统能量流动的图解中方框逐级变小，箭头越来越细？这说明生态系统能量流动有什么特点？

学生回答：生态系统中的能量是单向流动不循环并且是逐级递解的。

定性分析后，让学生利用教材中“赛达伯格湖的能量流动图解”，对能量传递进行定量计算。

1、从第一营养级流入第二营养级的能量，占生产者所固定的太阳能总量的百分比是多少？

答案是：13.5%

2、从第二营养级流入第三营养级的能量，占第二营养级所同化的总能量的百分比是多少？

答案是：20.1%

3、某个营养级的能量，不能百分之百地流向下一个营养级，这样是否与能量守恒定律相矛盾呢？

答案是：在生态系统中，能量的形式不断转换，既不能凭空产生，也不会消灭，只能按严格的当量比例由一种形式转变为另一种形式。因此，对于生态系统中的能量转换和传递过程，都可以根据热力学第一定律进行定量计算，并列出能量平衡表。

师生总结：林德曼的研究发现生态系统的能量流动具有两个特点：1、单向不循环流动；2、逐级递减：传递效率为10%—20%。（“十分之一”定律）

引出：（屏幕显示“某湖的能量金字塔”）

讲述：生态系统中的营养级越多，在能量流动过程中消耗的能量就越多。

思考题：鱼D获得1kj能量，至少需浮游植物A kj，最多需浮游植物A kj。

学生解释如下两个现象：1、一条食物链一般不会超过5个营养级；2、“一山不容二虎”。

思考题：除了能量金字塔以外，能不能从生物的数量或质量上反映出个营养级间的数值关系？是不是也是呈金字塔形？如果是，有没有例外？

例子：绘制一个海洋生态系统的生物量金字塔；一个有树木、昆虫和小鸟组成的生态系统的个体数量金字塔。观察它们和能量金字塔的区别。

讲述：学习了刚才的内容，请同学们再回到《孤岛生存》的问题上，那么你会再选择哪种策略？

学生一致回答：A

讲述：研究能量流动可以帮助人们合理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部分。但是在人类利用资源的过程中持续和高效常常会发生矛盾，例如，渔业、林业、畜牧业和农业的高产带来的是鱼类资源的枯竭、森林的破坏、草原的退化和环境的污染。因此，要实现社会经济和生态环境的可持续发展，必需研究生态系统中能量的流动规律。

思考题：如何让农田生态系统中的水稻果实和秸杆持续高效地流向人类？

这是联系实际的开放性问题，让学生通过热烈的讨论，学会利用生态系统能量流动的特点在实际中的应用，初步了解生态农业的优越性主要在于物质的良性循环和能量的多级利用。

八、教学反思：

本节课的教学构思就是想从生命的高度来体现并用动态生成的观点建构课堂教学，改变以往传统教学中的“奉送真理”方式，采用以学生为主体，教师为主导的教学方法，提出与学生感兴趣的问题——《孤岛生存》，通过思考、学习再最终完满解决问题，其目的就是创设一种与学习相联系的一定社会文化背景，激发学生的联想思维，使学生能利用自己原有认知结构中的有关经验，去同化和索引当前学习到的新知识，从而在新旧知识之间建立起联系。这种教学设计做到了首尾呼应，一气呵成，既解决问题又传授新知，让学生收获颇多，与座的听课教师也都表示出一致肯定和鼓励。

本节课的教学内容本来是相当枯燥乏味的，鉴于此，本人在上课前就作好充分准备以及教学过程中充分运用现代化的多媒体的优化组合，通过传授与启发、问题教学相结合，引导学生积极思考，完成知识的系统学习的同时也与学生有多次“碰撞”，产生了精彩的思想火花，语言表达也相当幽默、相当成功的，很好地完成这堂课的教学内容。

在教学过程中，笔者注重在教的情境中评价学生的学习，激发学生的学习积极性和持久性。如：学生有问题的提出或对问题的解决，不管对错与否都给予精神上的鼓励和肯定，并且充分调动其他学习伙伴对回答完整而准确的学生给予集体鼓掌的鼓励。因此这节课所有的学生都保持极浓的学习兴趣和极高的学习积极性，充分体现出了学生是具有生命意识的主体，是教育教学活动的主体的建构主义理念。

同时，由于课前准备时间有限、首次上公开课而经验不足和对学生有陌生感等诸多原因，导