高中生物 第五章 生态系统及其稳定性 5_2 生态系统的能量流动教学设计 新人教版必修3

“讲忠诚、严纪律、立政德”三者相互贯通、相互联系。忠诚是共产党人的底色，纪律是不能触碰的底线，政德是必须修炼的素养。永葆底色、不碰底线生态系统的能量流动教学设计一、设计理念本节课运用建构主义教学理念组织教学过程。本节课之前已有良好的知识铺垫，学习过程中若是简单地由教师讲解重难点，学生被动接受知识，学生在课堂上也能清晰说出书本上的基本概念。看似简单快速高效的同时，学生在具体应用中却还是要连连犯错，其根本原因是学生并没有真正完成对知识的重新构建。正确构建新的知识结构，必须先对原有知识结构有一个清晰准确的认识，在此基础还要发现认知上的缺陷与不足，并通过自主参与到活动中引发更深层次的思考，形成新的正确认识，建立新的知识结构。本节课的课堂组织，主要分为两种情况。基础知识部分强调生态系统结构有关知识的利用，通过简单的设问、图片的展示引出食物链、食物网、光合作用等相关知识，从而较好的解决能量转化的渠道、转化形式等问题。重难点部分，通过丰富有趣的素材提供学生充分的讨论空间，教师围绕寻找错误（学生讨论过程中产生的不同观点）展示错误（将讨论中的典型问题传递给全体学生进一步思考）解决错误（学生进一步讨论形成新的统一看法）的过程组织教学。二、教材分析本课选自浙科版普通高中生物必修三第6章第3节。本节课是在学习了生态系统的结构的基础上，对生态系统功能的继续学习。食物链、食物网是能量流动的渠道，而能量流动和物质循环是生态系统自我调节维持稳态的基础。这节课在整个生态系统的学习中，起到承上启下的作用，是生态系统中的核心概念。同时这节课还需要结合必修一新陈代谢的有关知识，学科综合性强。教材上讲述的内容较为简单，但在具体应用上需要对摄入量、同化量、传递效率的计算等知识有更深入的理解，因此需要再精选一些内容充实教学素材。三、学情分析本课授课对象为高二年级的学生，在之前生态系统营养结构的学习当中，已经基本掌握了生态系统的成分包括生物群落以及非生物环境，生态系统的营养结构为食物链、食物网。在生态金字塔的学习中，已经了解到其中的能量金字塔是不可能倒的，并能做简单的解释。所以对生态系统中能量流动基本特点是较为了解的。因此本节课的教学，应在充分利用原有知识结构的基础上加以突破，进一步理解能量流动的源头、渠道、具体形式；同化量与摄入量的关系；某一营养级同化量的具体去向；能量的传递效率。其中同化量与摄入量的关系、某一营养级同化量的具体去向、能量的传递效率用摄入量还是同化量计算这些问题相对都比较抽象，在具体应用中容易出错。在学生的认识当中落叶对作物是有帮助的，可以为其提供营养成分。但在部分学生的前概念当中，对营养成分的理解是模糊的，枯枝落叶为作物提供的是能量还是物质并不是很清楚。学生认知上的一些缺陷，需要教师创造机会暴露问题，才能在课堂上有效解决。四、教学目标（一）知识目标1.说出生态系统中能量的源头、渠道、具体形式；2.能概述摄入量与同化量两者的关系；3.能概述能量流动过程和基本特点。（二）能力目标1.能根据能量流动图，进行能量传递效率的计算；2.通过写出食物链与食物网并结合能量的传递效率，进行相关问题的计算。（三）情感态度与价值观目标】1.通过小组讨论、合作等学习方式，培养学生的合作互助精神，提高学生分析问题和解决问题的能力。2.通过桑基鱼塘、稻田养鱼等生态农业中充分利用能力例子的分析，认识到我国的优秀历史文化遗产。五、教学重难点及解决措施（一）教学重难点教学重点：能量流动的过程和基本特点教学难点：某一营养级同化量的去向；通过写出食物链与食物网并结合能量的传递效率，进行相关问题的计算。（二）解决措施在教学上选择合适的例子激发学生的兴趣，多鼓励引导学生开展讨论学习。在深入学习能量流动的过程中，以青菜小美，青菜兔子狐狸为主线，开展每一营养级能量来源与去向的分析讨论，逐步总结出某一营养级同化量去向的共同点，进一步总结生态系统能量流动全过程。再结合赛达伯格湖能量流动图补充补充说明未同化的部分。利用赛达伯格湖能量流动图中的具体数字计算能量传递效率，初步得出能量传递效率的计算，再此基础上再次结合青菜兔子狐狸的例子，计算兔子到狐狸的传递效率，通过学生不同分析的讨论，明确不能用摄入量计算传递效率，而是利用同化量计算。在之后的问题讨论当中，始终坚持充分保障学生讨论时间。讨论时间以能暴露学生产生的问题，并在讨论中解决问题为标准。在学生的讨论过程中教师要及时寻找出现的错误，并将典型错误加以引导供更多的学生深入分析。六、课型与课时安排本节课为新课教授，安排一课时，计45分钟七、教法与学法结合问题讨论学习为主八、教学流程教学环节教师活动学生活动设计意图设置情境引入新课【展示】图片假如你独自一人漂流到一座荒岛，你又很幸运，岛上留有一些一些玉米，同时还有以这些玉米为食的鸡。【设疑】为了更好地生存下去你会怎么做？备选策略1：先吃鸡，再吃玉米；备选策略2：先吃玉米，同时用一部分玉米喂鸡，吃鸡产下的 蛋，最后吃鸡。思考与讨论较多的学生选择策略2：先吃玉米，同时用一部分玉米喂鸡，吃鸡产下的蛋，最后吃鸡。引起学生的兴趣，引导初步思考。希望学生产生不同的观点，但不深入讨论。以此引出课堂主题：生态系统中的能量流动初步学习能量的基本转化过程【讲解】生态系统不仅有基本机构组成，还有其基本功能：能量流动和物质循环。【设疑提示】生态系统的基本机构包括哪两个方面？生物如何从无机环境中活动？能量进入生产者之后又会进入哪里？传递过程是否会有能量损耗？各生物都要进行什么过程？【小结】能量流动包括基本的三个环节：输入、传递、散失。【展示】PPT展示具体某一生态示意图【设疑提示】生态系统的能量源头是什么？能量又是怎样流入生态系统的？【补充说明】流入生态系统的总能量即为生产者固定的太能能【提问】能量流动的渠道是什么？能量如何散失？【提问】从以上过程看能量的转化形式是什么？有哪些不同的能量形式？提示：从能量源头、生物体内的存在形式、散失形式三个方面思考【板书】光能化学能热能学生回答：生物群落和无机环境生产者能进行光合作用生产者被消费者利用或被分解者分解生物要呼吸作用学生回答：太阳能通过生产者光合作用流入食物链和食物网生物要进行呼吸作用不同的回答：太阳能 热能 化学能形成统一表述：光能化学能热能通过一系列紧密的师生问答互动，回顾生态系统的基本组成、生产者与消费者分解之间的关系。以更具体的例子进一步讨论，从学生的不同回答当中选出较为严谨的表述。通过原有知识的回顾，稍作引导便可得出能量流动的渠道、转化形式深入思考 循序渐进【引出话题讨论】小美为了减肥，今天的早餐只吃了一些青菜。1. 讨论青菜中能量的来源和去向。（注意结合新陈代谢的有关内容）引导学生得出青菜的能量流动来源与去向。2. 讨论当青菜被小美取食以后的去向。（例如：小美取食的蔬菜都被她消化吸收进入她体内了吗？）引导学生得出小美的能量流动来源与去向明确摄入量与同化量之间的关系： 同化量=摄入量-粪便量（未同化）3.假设不是小美吃蔬菜，而是兔子吃蔬菜，那又有什么异同点呢？在学生能快速讲出兔子与小美的共同点后，进一步引导学生思考兔子还可能有什么不一样的过程。补充得出进一步思考兔子如果被狐狸吃掉，接下来能量怎么流动？【思考】大家能找出能量在每一营养级流动的共同点吗？【板书】【提问】兔子的粪便包含在兔子的同化量里面吗？【引导提问】我们能不能从这个特例推广到一般，画出生态系统能量流动全过程图？【展示】逐步展示生态系统能量流动全过程图【展示】赛达伯格湖生态系统能量流动图【思考】看图找出与之前总结的能量流动图的区别【思考】1.未利用指的是什么？明确未利用的部分指的是生物体中还没有被分解者利用、未被呼吸消耗、未被下一营养级利用还保留在生物体内的能量。【板书】补充某一营养级能量去向还应该包括未利用的部分【思考】2.流经该生态系统的总能量是多少？流入植食动物和肉食动物体内的能量又是多少？3.如何计算能量的传递效率？【板书】【思考讨论】结合之前的例子兔子被狐狸捕获后的能量流动过程中，如何计算从兔子到狐狸的能量传递效率？【板书】板书强调同化量才是输入营养级的能量【总结】能量流动特点（1）单向流动 从生产者初级消费者次级消费者三级消费者 【思考】“落花不是无情物，化作春泥更护花。”这一诗句中为何落花可以更护花？待学生讨论后再提示是不是因为落花中的能量又传递到花当中去了？（2）逐级递减 传递效率一般约10% 【展示】能量金字塔【思考】为什么生态金字塔当中的数量金字塔和生物量金字塔在一定条件下有可能形成倒金字塔，而能量金字塔却不行？学生讨论： 能量来自太阳能 通过被小美吃进去 进入小美体内 青菜进行呼吸作用 青菜被分解者分解了青菜被小美消化吸收了 有一部分被排泄出去了 小美也要进行呼吸顺利将小美替换成兔子，有点学生还能考虑到兔子还可能被吃掉或者死掉后被分解者利用呼吸作用消耗 被下一营养级摄入 被分解者利用 进入粪便排出去学生发表不同的看法，兔子的粪便可以看成是青菜没有被兔子利用的部分，而是青菜交给分解者利用的部分。学生：有未利用的部分学生讨论：未利用指的是粪便中的能量。粪便中的能量被分解者利用了讨论后个别回答：生产者到初级消费者的传递效率、初级消费者到次级消费者的传递效率学生讨论形成不同的答案：a1/a4或者a2/a5。学生代表进行分析讲解。学生讨论：落花被分解者分解了释放能量能量进入植物能量以热能的形式散失了微生物分解落叶产生的无机盐促进了花的生长选出学生代表解释通过让学生反复多次对青菜、小美、兔子的能量流动进行讨论，熟练掌握流入某一营养级的能量的去向。通过讨论暴露隐藏在学生中的错误认识，把某一营养级的粪便量看成是该营养级的同化量。通过学生发表不同看法进一步明确同化量与粪便量之间的关系通过讨论发现部分学生分析当中的错误并再纠正进一步明确粪便量属于上一营养级未被下一营养级同化的部分，但不等于未被利用，而是被分解者利用了。从而逐步形成对未利用的正确认识。通过学生不同观点的冲突讨论，进一步理解所谓流入某一营养级的能量代表的是同化量而不是摄入量。寻找学生讨论过程中产生的错误分析，选出后再供大家探讨。强调落叶护花的原因是物质的循环问题，而不是能量的循环，能量只能是单向流动，不可循环巩固提高，实战应用【练习】若每个营养级获取的能量全部用于增加体重，能量传递效率按10%计算，则如果使D鱼体重增加1kg,需浮游植物约 。【讨论】结合生态系统中有关能量的知识讨论（1）谁能说明为什么猪肉比白菜贵？（2)食物链中的营养级能不能无限多？ （3）为什么一山不容二虎？（4）谁能举一些生态农业中充分利用生产者固定的能量的例子。 在学生讨论时，强调结合能量流动的知识，在讨论的基础上可适当提供桑基鱼塘、稻田养鱼等例子供学生进一步讨论【讨论】假设你流落在一个荒凉的孤岛上，只有少量玉米和鸡可以食用。那么，使你自己活得最长的办法是：A.先吃鸡，然后吃玉米B.先吃玉米，然后吃鸡C.用玉米喂鸡，然后吃鸡D.用玉米喂鸡，先吃鸡蛋，然后再吃鸡【提示】对基本思路正确的学生，提示结合能量流动的渠道（食物链、食物网）加以解释【练习】如果一个人食物有1/2来自绿色食物，1/4来自小型肉食动物，1/4来自草食动物，假如传递效率为10%。那么该人每增加1千克体重的，约消耗植物( )A10千克 B28千克 C100千克 D280千克较快得出答案1000kg学生讨论后由学生代表发言解释玉米与大豆间作栽培，使作物更好地吸收太阳能及时除草减少太阳能流向杂草，多流向作物学生讨论形成不同的观点：一部分认为D选项，可以吃到更丰富的视频；另一部分人想到吃一斤鸡蛋可能要消耗十斤玉米。学生板书：结合能量流动的渠道（食物链、食物网），到黑板上板书加以解释。人直接吃玉米比吃鸡能获得玉米中更多的能量。对这一复杂问题，有一部分学生已经能自觉结合食物链食物网进行能量的计算。讨论后学生代表板书并解释，通过三条食物链分别计算消耗植物的量，再进行相加。通过简单数字对多个营养级之间的传递效率形成一个感性的认识。前三个问题的解释都强调，营养级越高最终得到的能量越少。这些问题都能很好地引起学生兴趣，通过引导让学生可以用更加科学规范的语言去表达解释的问题。引导学生利用食物链、食物网解决能量流动问题的解释。让学生更加熟练结合食物链、食物网以及能量传递效率进行相关计算。九、板书设计生态系统的能量流动光能化学能热能十、课后反思（一）注意利用“错误”的方式方法课堂中对重难点问题的解决非常强调对学生生成性资源“错误”的利用，在利用好“错误”的同时，也容易对“犯错”的学生构成不必要的伤害，打击其讨论回答问题的积极性。因此在课堂中应注意以下几点：1.肯定学生的想法。比如课堂中的情景题，对选择“用玉米喂鸡，先吃鸡蛋，然后再吃鸡”并勇于表达自己想法的学生，教师可以说：某某同学很有想法，这样的选择可以尽可能地丰富食物的种类，其他同学还有不同的想法吗？2.不要急于轻易直接指出学生的错误。对讨论中学生出现的不合理解释，也许组内的同学就可以帮助他解决错误。若没有正确解决问题，则可以给与分析方法的指导，也许自己就能发现问题的症结。对学生而言，与其被老师在全班面前说出自己的错误肯定不如自己解决问题或让同学纠正更能保留自己的面子。3.给“犯错”的学生多一些表现的机会。当之前在全班面前分享过自己的“错误”的学生，在另外一个较有深度的讨论中有较好的想法时，教师要及时发现并给其表现的机会。从而让其他同学认识到，课堂中“犯错”是难免的，有想法很重要。（二）有舍才有得1.时间上敢于舍弃过多的教师讲解，才能得到充分的学生讨论。建构主义认为知识不是由教师传授得到的，而是通过学生自身的与外部环境交互活动的过程中掌握的。教师作