生态系统的能量流动

生态系统的能量流动生态系统的能量流动 教学设计教学设计 北屯高中生物组北屯高中生物组 苟健朝苟健朝 1 1 教材分析 教材分析 本节内容是人教版必修 3 稳态与环境 中第五章第二节的内容 本小节内容包括 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 教材首先概括性地指出了 生态系统能量流动的概 念 即 生态系统中能量的输入 传递和散失的过程叫做生态系统的能量流动 那么 生态系统的能量是如何输入 传递和流动的 就成了能量流动这一问题 的切入点 也就引出了本小节要解决的三个主题内容 关于 能量流动的过程 教材以 光合作用 知识为基础 清楚地讲述了 生态系统中用于能量流动的 能量 来源 并详细地分析了第一营养级 生产者 获 得能量的全过程 定性地阐述了该营养级的能量变化 接着笔锋一转又以图示 的形式分别说明了第二营养级 初级消费者 中能量的来源和去向 并以类推的 方式讲述了能量在第三 第四等营养级中的变化 特别是这种图解类推法的应 用 既一目了然地说明了生态系统中能量在各营养级中的变化 又避免了文字 上的重复 同时更有利于发展学生的思维能力 最后 教材总结性地概括了生 态系统的能量来源和流动渠道 关于 能量流动的特点 教材从历史唯物主义的观点出发 列举了美国生 态学家林德曼 R L 1indeman 1915 1942 对一个天然湖泊 赛达伯格湖的 能量流动定量分析图例 采用提纲式的手法让学生动脑动手 分析计算 导出 能量在此生态系统各营养级之间传递的数量关系 并进一步得出相邻营养级之 间能量传递的百分比 可贵的是一环扣一环地提出了为什么流入某营养级的能 量不能百分之百地流人后一个营养级 看图时虽一目了然 但表达起来却比较困 难 自然地激起了学生的求知欲 此时 教材顺水推舟地导入了能量流动的特 点之话题 这也是强调重点的一手高招 大手笔 然后 教材详细地讲述了 能量流动的两大特点 一是单向流动 二是逐级递减 为了更好地阐明这两大 特点 教材灵活地采用了两种手法 一方面逻辑推理 归纳出了能量在相邻两 营养级之间的传递效率为 10 20 另一方面直观形象地以单位时间内各营养 级获得的能量数值 由低到高绘制出了一个能量金字塔 这样既可以发展学生 的逻辑思维和形象思维 又有效地说明了生态系统中 营养级越高 获得的能 量越少 关于 研究能量流动的意义 教材先概要说明了能量流动的研究可以帮助 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 然后以事实说话 列举了 草原生态系统 和 农田生态系统 中能量流动的变化情况 特别是人类活动在各生态系统中的作用 教材以假设 的手法说明了合理调整生态系统能量流动渠道的重要性 这里需要说明的是 教材的假设确实存在 根据生态系统能量流动的特点和生态学规律 可持续发 展的重要性已不言而喻 所以 教材通过两个实例的分析 旨在提示人们在开 发利用能源的同时 一定要遵循生态学规律 坚持可持续发展的原则 教学时 自然而然地要渗透生态学观点 注重生态道德的教育与培养 2 2 教学目标的确定 教学目标的确定 2 1 知识目标 1 分析生态系统能量流动的过程和特点 2 概述研究能量流动的实践意义 3 尝试调查农业生态系统中的能量流动情况 2 2 能力目标 通过引导学生定量地分析某个具体生态系统的能量流动过程和特点 培养 学生分析 综合和推理的思维能力 2 3 情感目标 通过讨论 研究生态系统能量流动的意义 这一教学内容 使学生理解科 学是第一生产力的观点 3 3 教学重点 难点分析 教学重点 难点分析 生态系统的能量流动过程及特点既是本节的重点也是本节的难点 能量是一切生态系统的动力 也是生态系统存在和发展的基础 生物圈中 每一个完整的生态系统都是一个能量输入 传递和输出的系统 这是生态系统 功能的一个重要体现 其重点知识是 能量流动的起点 流经生态系统的总能 量 能量流动的途径和特点 这部分知识起着承上启下的作用 它与第三章新 陈代谢 同化作用 异化作用 光合作用 呼吸作用等 有一定的联系 它又 直接关系到物质循环和生态系统稳定性的学习 研究能量流动过程和特点 一方面可巩固前面学习的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 服务于人类自身 使能量流向对人 类最有益的部分 打好基础 指导学生分析生态系统能量流动过程和特点的过程 也就是培养学生分析 综合和推理的思维能力的过程 同时 还渗透着物质运动和物质普遍联系的辨 证观点 是渗透辨证唯物主义观点教育的极好素材 能量本身是一个抽象的概念 能量流动也是抽象的 而且各营养级中能量 的来源和去路比较复杂 在学生原有的认知结构中 对于能量的认识不是很充 分 对于能量流动的过程和特点更是生疏 因而成为认知上的难点 教师引导学生分析时 应首先提示学生 能量是一切生态系统的动力 生态系统的存在和发展 也需能量 再引导学生分析生态系统的能量输入 传递和输出的过程 对于能量流动特点的分析 引导学生从具体的能量流动过 程分析出抽象的能量流动的特点 组织学生分析必须有很好的切入点 采用设 计合理的问题或提示分析的角度和方式引导学生分析能量流动的特点 是教师 组织教学的难点 4 4 教学过程的实施 教学过程的实施 学生活动教师的组织和引导教学意图 学生讨论 画出概念简图 并进行交流 提出问题 1 在已学过的生物学知识中与能量 相关的概念有哪些 2 请用概念图的形式 建立这些概 念之间的联系 在学生已有的 基础上建构能量流 动的概念 阅读课本 思考回答 多媒体播放 生态系统的能量流动 图 解 并提出问题 1 生态系统中能量流动的起点是从 什么地方开始的 2 生态系统中能量是如何输入的 为什么起点不可以是动物 以草与兔 两者之间能量 的关系讨论能 量流动的途径 多媒体播放一段兔吃草及兔被狼捕食的 录像 展示 流经第二营养级示意图 并组织 讨论 1 能量在沿食物链传递的过程中 是如 何传递和散失的 2 流经一个生态系统的总能量是多少 通过这些问题 的分析 讨论 使 能量流动 这一 较为抽象的概念具 体化 便于深入理 解 同时也激发学 生学习的兴趣 练习用口 头语言表达的 方式 叙述能 量流经生态系 统的全过程 着重阐述生态 系统能量的来 源 传递 散 失几个环节 生态系统存在着 生产者 初级消 费者 次级消费者 的营养结构 提出 问题 1 能量流动的渠道是什么 2 能量流动的过程是怎样的 达成本节教学 目标 学习 思 考与讨论 的 素材 并进行 交流 小结 在生态系统中 能量的形式不断 转换 如太阳辐射能通过绿色植物的光合作 用转变为储存于有机物化学键中的化学能 动物通过消耗自身体内储存的化学能变成爬 跳 飞 游的机械能 在这些过程中 能量 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 提示 能量在生态系统中的流动 很大 部分被各个营养级的生物利用 通过呼吸作 用以热的形式散失 散失到空间的热能不能 再回到生态系统参与流动 引入 赛达伯格湖的能量流动 认同能量守恒 定律 学生阅读 讨论完成教师 提出问题 提出问题 从前面关于能量流动过程的 阐述 可以对能量的流动方向以及能量在数 量上的变化有一个感性上的认识 那么能量 在流动的过程中能否进行定量分析呢 展示 赛达伯格湖的能量流动图解 提出问题 1 计算赛达伯格湖的生态系统中 能量 从第一营养级流入第二营养级占生产者所固 定能量的百分比是多少 第二营养级流人第 三营养级的能量 占初级消费者所同化的能 量总量的百分比是多少 2 流入某个营养级的能量 为什么不能 百分之百地流向后一个营养级 3 通过以上分析 你能总结出什么 规律 小结 林德曼的研究发现生态系统的能 量流动具有两个明显的特点 引出 能量金字塔 请学生总 结归纳生态系 统的能量流动 具有两个明显 的特点 思考回答 问题 展示 某一个湖的能量金字塔 多媒体 演示课本图 5 9 提出问题 什么叫能量金字塔 能量金字塔说明了 什么问题 这是本节教学 的重点与难点 引 导学生通过自主学 习 理解能量流动 的过程与特点 思考回答 提出问题 这个问题可加 请从能量流动的角度解释为什么食物链 一般不超过五个营养级 深学生对生态系统 中能量流动特点的 认识 阅读课本 学生讨论 交 流 设计方案 讨论 问题探讨 中的素材 引出 研究能量流动的实践意义 请你设计一个改进 桑基鱼塘 的方案 使能量更充分有效地得到利用 提出问题 1 草原如何放牧 才能达到既产畜 量高又不会导致草场退化的目的 2 农田的农作物怎样经营才能给人 类提供更多的产品 尝试将所 学知识运用于新情 景中 解决实际问 题 理解研究能量 流动的实践意义 总结 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 能量是一切生命的动力 是生态系统的 基础 能量流动维持各个营养级的生命和繁 殖后代 使得一个生态系统得以存在和发展 5 板书设计 板书设计 第 2 节 生态系统的能量流动 一 能量流动的概念 二 能量流动的过程 三 能量流动的特点 1 能量流动的特点是 单向流动 逐级递减 2 能量传递效率是 10 20 四 研究能量流动的意义 6 6