生态系统的能量流动教学设计（来安县大英中学袁德才）

生态系统的能量流动 来安县大英中学 袁德才 引言 引言 人教版高中生物教材必修三第5章主要学习生态系统的结构 功 能以及稳定性 其中第2节 生态系统的能量流动内容抽象 又联系到 物理能量守恒知识 一直以来是高中生物的难点 也是近几年来安徽 高考的热点之一 如2011年29题 2012年高考30题 2013年30题都有 涉及 一 设计理念一 设计理念 理论联系实际 合作式探究 分组游戏 寓教于乐 尝试 构建高效课堂 力求体现教师为主导 学生为主体的新课改理 念 师生互动 共同学习 二 二 教材分析教材分析 教材首先介绍了生态系统能量流动的定义 起点 后又分析了 能量流动的过程 特点以及研究能量流动的意义 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 并分析其原因 最后阐明了研究 能量流动的意义 调整生态系统能量流动的关系 使能量持续 高效的流向人类最有益的部分 本节内容是必修三的重点内容 也是难点之一 也是高考 热点知识 学习本届内容时要联系到第一节生态系统的结构有 关知识和部分物理能量守恒知识 本节内容的学习也为学习生 态系统其它两项功能 物质循环和信息传递打下坚实的基础 三 教学目标三 教学目标 1 1 知识目标 知识目标 能够清晰分析能量流动的过程 掌握同化的能量的概念 并且理解生态系统能量传递的特点 及原因 以及研究能量流动的意义 2 2 能力目标能力目标 通过对能量流动过程的研究 了解能量流动的特点及原因 培养学生观察能力和识图能力 通过计算不同营养级能量的传 递效率 培养学生的计算能力和思维能力 3 3 情感态度与价值观目标 情感态度与价值观目标 通过游戏和角色扮演 培养学生们的 合作探究能力 学习能量流动以后 谈谈目前政府关于禁止焚 烧秸秆的现实意义和必要性 做到理论联系实际 四 教学重点和难点四 教学重点和难点 1 1 重点 重点 生态系统中能量流动的过程和特点 2 2 难点 难点 生态系统中能量流动的特点及形成原因 五 教学流程五 教学流程 1 创设情境 导入新课 交流讨论 研究新知 角色扮演 游戏互动 发现问题 教师总结 分组讨论 合作探究 随堂检测 布置作业 六 教学内容六 教学内容 1 1 创设情境 引入新课 创设情境 引入新课 1 如果有一天 你乘坐的游轮在海上沉没了 就像 少 年派的奇幻漂流 一样 你长期流落一个小岛 只有一些小麦 和鸡可以食用 你将如何选择食物顺序 才可以使自己坚持最 长时间 等待救援的到来呢 2 2 交流讨论 研究新知 交流讨论 研究新知 教师设疑 同学们 本节课题为生态系统的能量流动 你们知 道什么是生态系统的能量流动吗 能量的起点是什么呢 能量 在食物链中又是如何流动的呢 请按照学习小组讨论刚才老师 提出的问题 3 角色扮演 游戏互动角色扮演 游戏互动 1 全班分成6个学习小组 每个小组选择5位同学扮演一条 食物链 草 昆虫 蛙 蛇 鹰 提出问题 你扮演的角色是什么 你们这一条食物链能量的起点是什 么 每一位同学问一问自己 你所扮演的角色能量从哪里来 又将流向哪里 通过角色扮演 你能总结出能量流动的特点有哪些 结合课本图形谈谈各自对能量流动的认识 4 发现问题 教师总结 发现问题 教师总结 通过各学习小组发言后 教师总结 1 概念 生态系统的能量流动指的是生态系统中能量的输 入 传递和散失的过程 2 生态系统的能量的起点 来自生产者固定的太阳能 流 经某生态系统的总能量即该生态系统中生产者固定的太阳能 流动的渠道是食物链和食物网 3 能量传递 以化学能的形式沿食物链和食物网传递 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 要以热能的形式散失 5 能量的传递效率 下一个营养级同化的能量除于上一个 营养级同化的能量乘以100 5 分组讨论 合作探究 分组讨论 合作探究 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 教师提问 学生分组讨论回答 为什么林德曼选择该湖泊作为研究的对象呢 湖泊比较小 生物少 较为封闭 自然的 外界的干扰 因素较少 可降低研究难度 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 思考下面问题的 答案 1 能量流动的过程 2 每个营养级的能量来源和去路 3 各营养级能量流动的特点及其原因是什么 教师总结 1 生产者的能量来来源 太阳能 2 各级消费者的能量来自 上一营养级 3 能量去路 以植食性动物为例 其能量来自生产者 总能量为6 2 8 J cm2 a 其能量去路为 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 维持代谢活动 一部分以热量的形式散失 12 6 J cm2 a 能量流入到肉食性动物 下一个营养级 2 1 J cm2 a 能量为其尸体 粪便被微生物分解后释放出来 29 3能量是未被利用的部分 从生产者到植食动物的能量传递 效率为62 8 464 6 100 13 5 13 5 从植食动物到肉食动物的能 量传递效率为12 6 62 8 100 20 20 4 能量流动的特点 单向流动单向流动 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 单向流动的原因是 食物链中捕食关系是不可逆转的 这是长期自然选择的结果 各营养级的能量都有一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 逐级递减逐级递减 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 逐级递减的原因 各营养级的生物都因呼吸消耗了绝大部分能量 各营养级总有一分生物未被下一营养级利用 分解者分解部分能量 教师提问 如果我们将每一个营养级所含有的能量用金字塔 的形式描绘出来 将会是一个什么样的金字塔呢 能量金字塔 是用金字塔的形式来表现各个营养级所含能量 数值 由低到高而绘制的图形 它表示在一个生态系统中营养 级越高 所含有的能量就越少 能量金字塔 一般呈正金字 塔 而数量金字塔可能会出现倒置现象 比如一棵大树上面有 很多的昆虫 学生讨论 1 在农田生态系统中 杂草和害虫同样含有能 量 为什么要除草和灭虫呢 清除杂草 使更多的能量流向农作物 因为杂草会和农 作物竞争生存资源 防治病虫害 使农作物固定的能量更多地转化会产量 因为害虫以农作物为食 影响农作物的正常生长 2 从能量流动的角度讨论 为什么保护东北虎比保护大熊 猫更难 学生讨论作答 东北虎营养级更高 同等条件下获得的能量更少 保护 起来自然就更困难 6 随堂检测 布置作业 随堂检测 布置作业 例 1 在 草 虫 蛙 这条食物链中 若蛙每增加1kg 至多要消耗 草多少kg A 5kg B 10kg C 25kg D 100kg 分析 本题是对能量流动过程中 各营养级之间能量传递 效率的应用 一是应当牢记相邻营养级之间的能量传递效率为1 0 20 二是要理解题干中 至多 的含义 用10 算出的是1 00kg 1 10 10 用20 算出的是25 kg 1 20 20 显然这里的至多是按10 的传递效率来计 算的 故选项D是正确的 例 2 2013年安徽理综 从群落结构的角度分析 立体 养殖可以 从能量流动的角度分析 合理密养可以 分析 从群落结构的角度分析 立体养殖各种群各自占据各 自的生态位 可以充分利用栖息空间和食物条件等资源 从能 量流动的角度分析 合理密养可以提高能量利用率 使生产者 固定的能量更多的流向对人类有益的部分 答案 充分利用栖息空间和食物等条件 提高能量利用率 使生产者固定更多能量流向人类 例 3 谈一谈目前各地政府大力禁止焚烧秸秆的现实意义和 必要性 分析 开放式题目 理论联系实际 可以主要从环境污染和 能量流动两个方面谈谈自己的看法 例 4 讨卵本节开始时讨论的问题 分析 应先吃鸡 然后再吃小麦 这样可以将更多的能量流向 自己 课堂作业 1 某同学通过分析蛇的食性绘制了如图所示的食物关系 假如 一条1 kg的蛇 4 5的食物来自鼠 1 5的食物来自蛙 按能量流动的最 高效率计算 此蛇间接消耗的植物为 A 45 kg B 22 5 kg C 90 kg D 20 kg 2 2013 淮安模拟 某相对封闭的生态系统中除分解者外共有 五个种群 每个种群只占一个营养级 其能量调查如下表所示 种群甲乙丙丁戊 能量 102kJ m2 750200 98500 下列对该表数据作出的分析 正确的是 A 该生态系统的营养结构可表示为戊 乙 丙 甲 丁 B 当甲与丙无捕食关系时 每相邻两营养级之间能量的传递效率 都相等 C 该生态系统中甲的数量增加以后 会导致丙的数量减少 乙的 数量增加 D 该生态系统中除去甲 丁后 若乙的数量增加 则丙的数量也 随之增加 3 如图是生态系统的能量流动图解 N1 N6表示能量数值 下列有 关叙述中错误的是 A 流经该生态系统的总能量为N2 由初级消费者流向蜣螂的能量 为N6 B 能量由第一营养级传递给第二营养级的传递效率为N5 N2 100 C N5将有两个去向 其中之一是用于初级消费者的生长 发育和 繁殖 D 能量在各营养级的流动离不开生态系统的物质循环和信息传 递 答案 1A 2B 3A 七 教学反思七