《生态系统中的能量流动》教学案

生态系统中的能量流动生态系统中的能量流动 教学案教学案 一 教学目标一 教学目标 1 知识目标 说出生态系统能量流动的概念 分析生态系统能量流动的过程和特点 概述研究生 态系统能量流动的意义 通过图解分析各种元素在生物圈中的循环情况 通过比较总结物质循环的基本过程 与特点 2 能力目标 引导学生用数据来分析能量流动的特点 让学生在归纳总结的基础上 阐述出生态 系统能量流动具有的两个特点 指导学生构建能量流动的概念模型 数学模型 物理模型 对生态系统中能量流动和物质循环加以分析 培养知识迁移和运用能力 3 情感 态度和价值观目标 通过小组分工与自主性学习相结合 培训同学发现问题解决问题以及与他人合作交 流的能力 注重生态学观点的培养 同时关注农业的发展和生态农业的建设 培养实事求是的科学态度 树立科学服务于社会的观点 二 教学重点难点二 教学重点难点 重点 生态系统能量流动的过程和特点 研究生态系统能量流动的意义 比较各种物质循环的基本过程与特点 难点 生态系统中能量流动 物质循环 的特点 掌握生态系统中能量流动和物质循环的关系 三三 教学方法教学方法 1 从教材中 积极思维 提供的素材引入 让学生设计相关的食物链 网 激发学生 学习的兴趣 建立能量在食物链中流动的感性认识 2 利用多媒体展示林德曼的研究资料 引导学生利用表格进行分析 探讨能量流动过 程的特点 并学会计算能量的传递效率 3 从生态系统水平 个体 种群 营养级 总结能量流动过程的图解 并从中概括出能 量流动的概念 同时构建新的能量流动的概念模型 然后然后让学生根据能量流动的特点 构建数学模型与物理模型 能量金字塔 四四 课前准备课前准备 1 学生的学习准备 将学生分配几个学习小组 调查了就近的草地 或湖泊 生态系统与农田生态系统的 能量流向与能量的利用率 在调查 实践过程中 积极开展了自主 合作 探究式学习 引导学生自学教材 归纳知识 形成知识体系 2 教师的教学准备 在教学过程中 本节内容采用互动式教学模式 以教师提供讨论素材 组织引导学生 讨论 活动 最后由师生共同总结的形式进行 通过严密的逻辑推理 层层深入 探究问 题 引导学生思考 活跃学生思维 增强学生对本课内容 乃至整个生命科学的兴趣 从 而完成既定的教学目标 在教学手段上 采用课件等电教手段 增加教学容量和直观性 使课堂气氛活跃起 来 引起学生探究的欲望 提出 能量流动的研究对象是什么 再最后利用典型的习题来加强对知识的理解 并投影出整节课的知识要点体系 以便帮助形成系统的认识 五 课时安排 五 课时安排 1 1课时 课时 六 教学过程六 教学过程 一 预习检查 总结疑惑 检查落实了学生的预习情况并了解了学生的疑惑 使教学具有了针对性 二 情景导入 展示目标 教师 根据你所完成 草地 或湖泊 生态系统与农田生态系统的能量流向与能量的利 用率 的课外生物科技活动 完成由感性知识向理性知识的转化的实践 请你问答 两个 不同的生态系统中 哪个生态系统的能量更多地流向人类 学生 农田生态系统 教师 产生这种现象的原因是什么 学生 在人的干预下缩短了食物链 并给予了该生态系统的最大能量和物质的输入 教师 那么什么叫做能量流动 物质循环又是指的什么呢 能量流动和物质循环的关 系是怎样的呢 学生 随着温度的升高 蚂蚁活动加剧直至死亡 师生共同分析 从上述例子不难看出 环境中的各种因素对生物的影响是十分深刻的 因此 我们把环境中影响生物的形态 生理和分布的因素 叫做生态因素 教师 根据有无生命的特征可以把生态因素分为非生物因素和生物因素 生物因素指 周围环境中的其他生物 包括同种和不同种生物的个体和种群 非生物因素包括光 温度 水等很多种 下面我们重点讲述光 温度和水这三种非生物因素对生物的影响 三三 合作探究 精讲点拨 合作探究 精讲点拨 探究一探究一 对能量流动的理解对能量流动的理解 阅读课本P83 84相关内容 结合 塞达伯格湖的能量流动图解 进行分析 思考并 小组讨论下列问题 问1 图中各箭头代表的是什么意思 何谓能量流动 讲述 该生态系统中的能量流动的方向及能量的多少 能量流动是指生态系统中能 量的输入 传递和散失的过程 称为生态系统中的能量流动 问2 分析图示可知能量流动具有什么样的特点 生态系统能量的作用又是什么 讲述 从方向上看能量流动是单向流动的 从数值上看能量流动是逐级递减的 生 态系统能量的作用 是维持生态系统稳态的动力 问3 生态系统中所需要的能量主要来自于哪 能量流动是从什么地方开始的 输 入生态系统的总能量是多少 能量流动的渠道是什么 讲述 生态系统中能量的源头 太阳能 能量流动的起点 从生产者固定的全部太阳能开始 流经生态系统的总能量 生产者所固定的太阳能总量 能量流动的渠道 食物链和食物网 问4 生产者固定的能量 流经第二营养级的能量来源及去处如何 讲述 每个营养级的能量来源 1 生产者 来自太阳能 2 消费者 一般来自上一个营养级 3 分解者 来自生产者和消费者 各营养级能量的去处 1 一是自身通过呼吸作用分解一部分有机物 释放能量 2 随尸体 排泄物等流入到分解者中 3 有一小部分有机物中的能量流入到下一个营养级 问5 为什么一个营养级的能量不能全部流向下一个营养级 讲述 由于每一营养级的生物在呼吸的过程中都会消耗一部分能量 加上动物在摄 食过程中总有一部分的能量会消耗在动物排出的粪便中 因此流经生态系统的能量在数量 上是不断发生变化的 问6 分析每一营养级上能量的 流入 和 流出 是否平衡 试分析原因 讲述 不平衡 原因是能量流动具有单向流动和逐级递减的特点 即 1 单向流动 食物链中各营养级的顺序是不可逆转的 因为捕食关系不可逆转 这是长期自然选 择的结果 各营养级的能量大部分以呼吸作用产生的热能的形式散失 这部分能量是不能被重 复利用的 2 逐级递减 每个营养级的生物总有一部分能量不能被下一营养级利用 各个营养级的生物都会因呼吸作用消耗相当大的一部分能量 各营养级中的能量都要有一部分流入分解者 3 传递效率平均约为10 问7 为什么一条食物链中营养级一般不超过五个 讲述 能量通过四个左右的营养级 已减少到不足以维持下一个营养级的生命活动 的程度 所以一条食物链中营养级一般不超过五个 问8 能量流动的最终归宿是什么 讲述 能量流动的途径 食物链和食物网 能量的变化情况是 太阳能 生物体中 的化学能 热能 因此热量是能量流动的最终归宿 问9 能量散失的过程是怎样的 讲述 问10 初级消费者粪便中的能量包括在它的同化量中吗 为什么 讲述 粪便是未消化吸收的食物残渣形成的 所以初级消费者粪便中的能 量是他没有同化的 因此这部分能量不是初级消费者的 而是他的上一营养级 有机物 化学能 生产者 消费者 分解者 呼吸作用 能量 ATP 用于各项生命活 动 热能 散失 生产者的同化量 其关系式为 消费者摄入量 同化量 粪便量 同化量 积 累量 呼吸量 积累量 下一营养级同化量 分解者 未被利用 问11 研究能量流动的意义 并最终指导学生归纳 讲述 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 能量是一切生命活动的动力 是生态系统的基础 能量的流动维持各个营养级的生命 和繁衍 使得一个生态系统得以存在和发展 探究二探究二 生态系统有关能量的计算生态系统有关能量的计算 阅读课本P83相关内容 结合 塞达伯格湖的能量流动图解 进行分析 思考并小组 讨论下列问题 问12 分析 塞达伯格湖的能量流动图解 可知第二营养级获得第一营养级所同化 的效率是多少 第三营养级获得第二营养级所同化的效率是多少 能量在相邻的营养级之 间传递的效率是多少 讲述 62 8 464 6 100 13 5 12 6 62 8 100 20 10 20 问13 计算某一个营养级一段时间的能量变化 讲述 输入 输出 未利用 该营养级全部个体同化的能量 输出 呼吸消耗的能量 被分解者分解释放的能量 传递给下一营养级的能量 问14 计算某一个生物群落一段时间的能量变化 讲述 输入 输出 未利用 该生物群落中生产者固定的全部太阳能 输出 该生物群落中所有生物 包括分解者 的呼吸作用释放的能量 问15 温带地区一年四季中生物群落的能量是如何波动的 讲述 春末 秋初 生物群落总能量逐渐增加 秋末 来年早春 生物群落总能量逐渐减少 问16 根据以上几问 试总结能量最值的计算规律 讲述 1 若一食物网中 已知最高营养级增重为N 要求最多需第一营养级多少时 按最长食物链 最低传递效率计算 要求至少消耗第一营养级多少时 按最短食物链 最高传递效率计算 2 若一食物网中 已知第一营养级重量M 要求最高营养级最多获得多少能量时 应按最短食物链 最高传递效率计算 要求最高营养级最少获得多少能量时 应按最长食物链 最低传递效率计算 以上措施可表述为 问17 请用表格的形式 将图中营养级之间能量流动的数据进行整理 并计算能量 传递的效率 讲述 营养级流入 能量 流出能量 输入到下一个营养 级 出入比 生产者 植食性动 物 肉食性动 物 分解者 问18 根据以上知识 构建能量流动的数学模型与物理模型 讲述 数学模型 第n营养级获得的能量最多为五分之一 最少为十分之一 物理模型 生态金字塔 问19 请根据以上对生态系统中能量流动的特点等 绘制能量流动的概念模型 讲述 类 型项目 能量金字塔数量金字塔生物量金字塔 形 状 特 点 正金字塔形 一般为正金字塔形 有时会再现倒金字塔 形 一般为正金字塔 形 象 征含义 能量沿食物链流 动过程中具有逐级递 减的特性 生物个体数目在食 物链中随营养级升高而 逐级递减 生物量 现存生 物有机物的总质量 沿食物链流动逐渐递 减 每 一级含 义 每一营养级生物 所含能量的多少 每一营养级生物个 体的数目 每一营养级生物 的有机物总量 蒸 发 等 探究三探究三 生态系统的物质循环生态系统的物质循环 阅读课本P84相关内容 思考并小组讨论下列问题 问20 生态系统中的物质循环与生物地球化学循环是否是同一概念 其特点是什么 讲述 是指在生态系统中 组成生物体的C H O N P Ca等元素 不断进行 着从无机环境到无机环境 再回到生物群落的循环 又叫生物地球化学循环 特点 循环流动 反复出现 问21 既然物质是循环的 为什么人们还不断向农田中施加氮肥 讲述 物质在生物圈范围内是循环的 农田中不断有粮食产出 所以要不断施加氮 肥 问22 碳在生物群落中以什么形式传递 讲述 碳水化合物 问23 参与循环的物质指的是什么 讲述 参与循环的物质是组成生物体的各种元素 问24 碳在生物群落与无机环境之间以什么形式循环 在生物群落内部以什么形式 循环 讲述 碳循环是在生物群落和无机环境之间以CO2形式循环 而不是在生物群落内 部循环 碳循环在生物群落内部流动的形式是有机物 问25 造成温室效应的主要原因是什么 讲述 化学燃料的大量燃烧会产生大量的CO2 导致全球气候变暖 从而造成温室 效应 问26 生物圈中水循环的主要过程如下图所示 分析图示可知生物圈的水循环中包 括了哪些元素的循环 其中生物圈中水循环有几条途径 在生物圈中水循环的动力是什么 大气环流 大气中的水蒸气大气中的水蒸气 吸收 降 水 蒸 发 蒸腾作用 吸收 蒸 发 生物圈中水循环的主要过程 讲述 水循环中包括了H O元素的循环 海洋水和陆地水蒸发以及植物的蒸腾作用 散发的水分在空中形成云 通过降雨返回地表或海洋 一部分地表水渗入地下 地表水和 地下水都有一部分流入海洋 水循环是依托水在气态 液态和固态之间的转换才完成的 而这三态的转换需要太阳光的照射 也就是来自太阳光能 问27 仔细阅读p87课题研究 思考 小张 小王 小李三人的说法错在哪里 你能 设计出更科学合理的实验来探究氮肥和磷肥含量与池塘富营养化的关系吗 设计实验时注 意对照实验的设置 讲述 1 水体的富营养化是指湖泊 河流 水库等水体中氮 磷等植物营养物质含 量过多所引起的水质污染现象 2 水体富营养化的危害 过多的氮磷流入水体可能造成水体富营养化 使水生植物 藻类等 过度繁殖 在淡水体中形成 水华 在海洋中形成 赤潮 进而导致生态系统的 稳态被破坏 3 具体分析如下 水体中N P增加 藻类等浮游植物过度繁殖 大量植物死亡 被 好氧细菌分解 消耗水中溶氧 水体缺氧 水生生物死亡 4 实验设计 可分别检测3个水样 即随机各检测5个样品 平均藻类个体数多的样 品密度大 反之密度小 使水质贫营养化 以便进行后面的实验 协调的营养 一定的N P比 可促进藻类的生长发育 也是水质富营养化的原因之一 加设一个烧杯 其中只加入洗衣粉而不加尿素 天然池塘可能富含固氮细菌 因而磷元素成为制约因素 问28 氮元素以什么形式被植物吸收 生物群落中的氮通过怎样的途径转化为大气 中的氮气 讲述 硝化细菌把氨氧化成硝酸盐 进入生物体的氮可形成尿素可被转化为氨 并 地表径流 降 水 动物 植物 海洋水 陆地水 含河流 湖泊 等 可进一步转化N2 反硝化细菌可把硝酸盐转化为N2 问29 请表格法归纳总结能量流动与物质循环的关系 讲述 物质循环和能量流动的关系 项目能量流动物质循环 特 点 单向流动 逐级递 减 反复循环 范 围 生态系统的各营养 级之间 生物圈的无机环境 和生物群落 区 别