生態(tài)系統(tǒng)的能量流動及生態(tài)系統(tǒng)的能量流動教學(xué)設(shè)計

《生態(tài)系統(tǒng)的能量流動》1.教材分析1.1教學(xué)目標(biāo)知識目標(biāo):（1）了解生態(tài)系統(tǒng)能量流動的概念。（2）應(yīng)用生態(tài)系統(tǒng)能量流動的過程和特點。（3）體會研究生態(tài)系統(tǒng)能量流動的意義。能力目標(biāo)：（1）通過引導(dǎo)學(xué)生定量地分析某個具體生態(tài)系統(tǒng)的能量流動過程和特點，培養(yǎng)學(xué)生分析、綜合和推理的思維能力。（2）通過探討能量流動特點在生產(chǎn)、生活中實際應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際的能力。情感目標(biāo)：站在生態(tài)道德的角度，理解一些生態(tài)學(xué)觀點，使學(xué)生懂得對資源的利用應(yīng)遵循生態(tài)學(xué)原理和可持續(xù)發(fā)展原則，為形成科學(xué)的世界觀做準(zhǔn)備。1.2教學(xué)重點和難點教學(xué)重點:生態(tài)系統(tǒng)能量流動的過程和特點。教學(xué)難點:生態(tài)系統(tǒng)能量流動的過程和特點。1.3課時安排1課時。1.4教學(xué)工具多媒體課件2.教學(xué)過程新課引入：以“問題探討”引入【PPT】假設(shè)你像魯濱遜那樣流落在不毛的荒島上，只有15Kg玉米和一只母雞可以食用，那么使自己活的最長的辦法是：1.先吃雞，然后吃玉米2.先吃玉米，同時用部分玉米喂雞，吃雞生產(chǎn)的蛋，最后再吃雞要解決這一問題，這就得用到我們這節(jié)課的內(nèi)容“生態(tài)系統(tǒng)的能量流動”。新課內(nèi)容：【PPT】生態(tài)系統(tǒng)的能量流動提問：什么叫做生態(tài)系統(tǒng)的能量流動？學(xué)生回答：生態(tài)系統(tǒng)中能量的輸入、傳遞和散失。學(xué)生齊聲朗讀【學(xué)習(xí)目標(biāo)】。學(xué)生閱讀教材、思考（時間5分鐘）：1、能量是如何“輸入”生態(tài)系統(tǒng)的？2、能量“傳遞”的途徑是什么？3、能量是通過什么方式“散失”的？【PPT】展示能量流動的分析老師：說出食物鏈中各生物所屬營養(yǎng)級，以及在生態(tài)系統(tǒng)中的具體成分。學(xué)生討論。教師：請以食物鏈中以“生產(chǎn)者”為例，分析該營養(yǎng)級能量流動的來源和去路?！綪PT】以“生產(chǎn)者”為例的能量來源和去路來源：生產(chǎn)者通過光合作用固定的太陽光能去路：（1）自身通過呼吸作用分解一部分有機(jī)物,釋放能量（散失）；（2）隨殘枝敗葉等流入到分解者中（最終通過分解者的呼吸作用散失能量）；（3）有一小部分有機(jī)物中的能量流入到下一個營養(yǎng)級。學(xué)生以此類推，說出能量在該食物鏈各營養(yǎng)級的來源和去路。教師提示：最高營養(yǎng)級老虎的能量去路只有兩條，沒有“流入下一營養(yǎng)級”的途徑?！綪PT】食物鏈整體的能量流動圖?；仡欁x書思考的問題：1、能量是如何“輸入”生態(tài)系統(tǒng)的？2、能量“傳遞”的途徑是什么？3、能量是通過什么方式“散失”的？學(xué)生：1、能量是生產(chǎn)者通過光合作用將光能轉(zhuǎn)化為有機(jī)物中化學(xué)能“輸入”到生態(tài)系統(tǒng)；2、能量“傳遞”是通過生物捕食的食物鏈和食物網(wǎng)進(jìn)行；3、能量最終通過各個營養(yǎng)級生物和分解者的呼吸作用，將有機(jī)物的化學(xué)能最總轉(zhuǎn)化為熱能散失。教師：結(jié)合食物鏈的能量流動，分析、討論以下內(nèi)容：1、生態(tài)系統(tǒng)中能量流動的源頭在哪兒？2、能量流動的起點是什么？3、生態(tài)系統(tǒng)能量的總值為多少？4、什么是能量流動的渠道？學(xué)生分組討論。學(xué)生回答：1、陽光；2、從生產(chǎn)者固定的全部太陽能開始；3、生產(chǎn)者所固定的全部太陽光能；4、食物鏈、食物網(wǎng)?！綪PT】生態(tài)系統(tǒng)能量流動的特點老師：以上對能量流動過程的分析，使我們對能量流動有了定性的認(rèn)識。下面我們通過賽達(dá)伯格湖的學(xué)習(xí)，對生態(tài)系統(tǒng)的能量流動進(jìn)行定量的分析?！綪PT】賽達(dá)伯格湖的能量流動圖解老師：仔細(xì)觀察賽達(dá)伯格湖的能量流動圖解，請將圖中的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，完成學(xué)案中“知識探究”中的表格。營養(yǎng)級流入能量輸入下一營養(yǎng)級的能量呼吸作用散失分解者分解（呼吸散失）未利用能量傳遞效率生產(chǎn)者植食性動物肉食性動物教師：在剛才的賽達(dá)伯格湖預(yù)習(xí)的過程中，有些同學(xué)對這樣幾個知識點不是很了解，現(xiàn)在我將這幾個問題反映出來，我們大家共同討論，研究。1、能量傳遞效率如何計算？2、賽達(dá)伯格湖中“未利用的能量”是哪一部分的能量？學(xué)生展開討論，說出自己的認(rèn)識。教師引導(dǎo)、總結(jié)：1、能量傳遞效率=輸入到后一營養(yǎng)級的能量（同化量）/本營養(yǎng)級的能量（同化量）2、未利用的能量：未被呼吸消耗，也未被下一營養(yǎng)級和分解者所利用的能量，可依然存在于生物體內(nèi)，也可能以煤、石油等形式存在。【PPT】賽達(dá)伯格湖數(shù)據(jù)的整理學(xué)生思考討論以下問題：（1）分析每一營養(yǎng)級能量的“流入”和“流出（包含未利用）”是否平衡？（2）隨著食物鏈的延伸，能量在各營養(yǎng)級的含量上有什么特點？賽達(dá)伯格湖的能量流動圖解中哪些方式表現(xiàn)了該特點？學(xué)生討論,回答：（1）每一營養(yǎng)級能量的“流入”和“流出”總量是相等的，遵循了能量守恒定律。（2）能量逐級遞減。每個營養(yǎng)級的數(shù)字和箭頭面積逐漸減小。教師：表格中各營養(yǎng)級能量傳遞效率是多少？學(xué)生：能量從第一營養(yǎng)級流入第二營養(yǎng)級占生產(chǎn)者所固定能量的百分比是13.5%；第二營養(yǎng)級流人第三營養(yǎng)級的能量，占初級消費者所同化的能量總量的百分比是20%。結(jié)論：能量在兩個營養(yǎng)級之間傳遞效率一般為10%--20%.學(xué)生思考討論：（3）能量在兩個營養(yǎng)級之間傳遞效率一般為10%--20%。為什么某一營養(yǎng)級的能量不能百分之百地流到下一個營養(yǎng)級？學(xué)生討論、回答：①各營養(yǎng)級的生物都會因呼吸作用消耗相當(dāng)大的一部分能量②各營養(yǎng)級總有一部分生物的能量未被下一個營養(yǎng)級的生物所利用③各營養(yǎng)級的尸體、糞便等流入到分解者被利用教師：由此我們可以得出生態(tài)系統(tǒng)的能量流動另一個特點是什學(xué)生：能量流動有逐級遞減的特點?！綪PT】生態(tài)系統(tǒng)能量流動的特點二：逐級遞減【PPT】生態(tài)系統(tǒng)能量流動兩大特點是：單向流動逐級遞減（能量傳遞效率為10%--20%）【PPT】荒島上的場景再現(xiàn)教師：請大家利用已學(xué)知識分析，為什么魯濱遜會選擇“先吃雞，后吃玉米”？學(xué)生討論···學(xué)生回答：用玉米喂雞，增加了人在食物鏈中的營養(yǎng)級數(shù)，增大了能量浪費，違背了人對有限能源的最大利用原則。老師：結(jié)合魯濱遜的實踐經(jīng)驗，考慮到中國國情，在日常生活中我們?nèi)绾握{(diào)整飲食結(jié)構(gòu)，做到糧食類能源的節(jié)約呢？學(xué)生討論：進(jìn)餐應(yīng)采用以谷物和植物蛋白為主的食物結(jié)構(gòu)。比如,用豆?jié){取代牛奶，用豆腐等取代肉類等?！綪PT】以第一營養(yǎng)級為主的飲食結(jié)構(gòu)老師：除作為消費者我們對自身飲食結(jié)構(gòu)有所要求外，我們還可以為我們提供食物的“農(nóng)林牧副漁”等產(chǎn)業(yè)部門提出合理的農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整建議?？偨Y(jié)：生態(tài)系統(tǒng)的概念、過程、特點、研究意義。作業(yè)布置：學(xué)案【課后鞏固】。作業(yè)完成時間約15分鐘。板書：生態(tài)系統(tǒng)的能量流動能量流動特點過程概念：生態(tài)系統(tǒng)中能量的輸入、傳遞、散失研究意義逐級遞減起點途徑來源和去路單向流動能量流動特點過程概念：生態(tài)系統(tǒng)中能量的輸入、傳遞、散失研究意義逐級遞減起點途徑來源和去路單向流動“生態(tài)系統(tǒng)的能量流動（第一課時）”的教學(xué)設(shè)計設(shè)計思路1.指導(dǎo)思想和理論依據(jù)“生態(tài)系統(tǒng)的能量流動（第一課時）”的教學(xué)設(shè)計以《普通高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)（實驗）》的基本理念和建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論為指導(dǎo)思想?！镀胀ǜ咧猩镎n程標(biāo)準(zhǔn)（實驗）》明確將獲得生物學(xué)模型的基本知識作為課程目標(biāo)之一，并在內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)或活動建議部分做了具體的規(guī)定。模型建構(gòu)不僅要做，而且要在做中有概念的形成和理解，更要在做中體驗、思維和創(chuàng)造。另外，教材中幾乎每章的自我檢測都有畫概念圖的題，可見對概念圖的重視。本節(jié)課借助建構(gòu)概念模型的方法讓學(xué)生自主對“生態(tài)系統(tǒng)的能量流動”進(jìn)行系統(tǒng)分析，在建構(gòu)中實現(xiàn)行為與思想的統(tǒng)一。2.設(shè)計特色“分解與合并模型建構(gòu)法”，使學(xué)生在建構(gòu)中實現(xiàn)行為與思想的統(tǒng)一。本節(jié)課先用分解法引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)能量流經(jīng)第一營養(yǎng)級、第二營養(yǎng)級的模型，具體分析每個營養(yǎng)級能量流動的來源與去路；最后化繁為簡，用合并法建構(gòu)生態(tài)系統(tǒng)能量流動過程的模型，學(xué)生在模型建構(gòu)過程中理解能量流動的分析方法。教學(xué)分析1.教材分析本節(jié)課位于人教版高中生物必修三第5章《生態(tài)系統(tǒng)及其穩(wěn)定性》第2節(jié)，該內(nèi)容包括：生態(tài)系統(tǒng)的能量流動的概念、過程、特點，以及研究能量流動的實踐意義。本節(jié)課以生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，與光合作用和呼吸作用相聯(lián)系，又與生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)緊密聯(lián)系，起到了承上啟下的作用。本課為第一課時，教學(xué)內(nèi)容比較抽象，教學(xué)重點和難點在于通過學(xué)習(xí)建構(gòu)概念圖的方法深入理解并系統(tǒng)分析生態(tài)系統(tǒng)的能量流動的概念和過程，為第二課時生態(tài)系統(tǒng)能量流動的特點和實踐意義與應(yīng)用的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。2.教學(xué)目標(biāo)知識目標(biāo)：概述能量流動的過程。能力目標(biāo)：（1）通過引導(dǎo)學(xué)生回歸教材，學(xué)生真正學(xué)會利用教材，從教材中獲取信息，并建立信息之間的聯(lián)系；

（2）通過對能量流動過程進(jìn)行模型建構(gòu)，學(xué)生真正理解并熟練運用概念圖。情感態(tài)度與價值觀：學(xué)生在發(fā)現(xiàn)問題、解決問題過程中克服困難，體驗成功的喜悅。3.教學(xué)重難點：能量流動過程的模型建構(gòu)。4.學(xué)情分析（1）從知識儲備上看，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)過光合作用、呼吸作用和生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)等內(nèi)容，具備了理解本節(jié)課內(nèi)容的基礎(chǔ)。（2）從能力和思維看，高二學(xué)生已具備思維的邏輯性和系統(tǒng)性，并具有一定的探究、協(xié)作、觀察和分析能力。教學(xué)方法本節(jié)課通過對能量流動過程進(jìn)行模型建構(gòu)，借助讀書指導(dǎo)法、小組討論法和直觀演示法實現(xiàn)學(xué)生自主突破本節(jié)課的重難點。教學(xué)過程基于以上對教材和學(xué)情的分析，我設(shè)計了以下四個教學(xué)環(huán)節(jié)：(一)回顧舊知，引入新課：回憶：上節(jié)課學(xué)過，生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)。呈現(xiàn)：食物鏈和食物網(wǎng)。提問：在食物鏈和食物網(wǎng)的各營養(yǎng)級之間，傳遞的是什么，又是如何傳遞的？引出本節(jié)課的重點：生態(tài)系統(tǒng)的能量流動。設(shè)計意圖：通過回顧舊知，創(chuàng)設(shè)問題情境，確立本節(jié)課的重點，并激發(fā)學(xué)生的探究欲望。（二）模型建構(gòu)，講授新課：這部分我分三個層次進(jìn)行教學(xué)：第一層次：提出模型建構(gòu)的一種重要類型-概念圖。課件展示：概念圖的概念及建構(gòu)流程。之后學(xué)生閱讀教材93頁第一段文字，分析生態(tài)系統(tǒng)能量流動的概念，并畫出概念圖。第二層次：利用概念圖的構(gòu)建，探究能量流動的過程。設(shè)計意圖：通過探究分析和動手操作，使所學(xué)知識逐步深入，并把記憶中的知識轉(zhuǎn)變?yōu)閷嶋H中的能力。1.學(xué)生首先閱讀教材94頁第一段文字，并繪制出能量輸入第一營養(yǎng)級的概念圖。展示并讓學(xué)生討論。利用建構(gòu)的概念圖，學(xué)生分析第一營養(yǎng)級能量的來源。2.繼續(xù)看書分析，并繪制出能量在第一營養(yǎng)級內(nèi)的轉(zhuǎn)化，散失，以及向第二營養(yǎng)級的傳遞過程，展示并討論。利用建構(gòu)的概念圖，分析第一營養(yǎng)級能量的去路，并整理成文字寫在學(xué)案上。3.繼續(xù)看書分析，并繪制出能量被第二營養(yǎng)級攝入后的轉(zhuǎn)化，散失，以及向第三營養(yǎng)級的傳遞過程。在建構(gòu)概念圖之前，我讓學(xué)生分析教材中的一句話：“另一部分則被初級消費者攝入體內(nèi)，這樣，能量就流入了第二營養(yǎng)級?！?，針對這句話學(xué)生討論兩個問題：問題1.攝入到了哪里？問題2.攝入是否就是流入？通過對這兩個問題的討論，學(xué)生將會分析出消費者同化量、攝入量和糞便量的三者的關(guān)系。這是本節(jié)課比較難的知識點，為了突破這個難點，我展示了一幅漫畫，講解糞便的形成過程，幫助學(xué)生理解攝入量、同化量和糞便量三者之間的關(guān)系。在此基礎(chǔ)上，學(xué)生建構(gòu)能量流經(jīng)第二營養(yǎng)級的概念圖，并分析第二營養(yǎng)級能量的來源和去路，展示并討論。4.學(xué)生繼續(xù)看書，先分析教材中圖5-6與5-7的區(qū)別，然后利用已經(jīng)建構(gòu)的第一、第二營養(yǎng)級能量流動圖建構(gòu)生態(tài)系統(tǒng)能量流動概念圖。第三層次：利用對能量流動概念圖的分析，探究易錯的問題：針對兩種概念圖的易混點，設(shè)置兩道習(xí)題（ppt展示），第一道為初級消費者能量流動圖；第二道為生態(tài)系統(tǒng)能量流動圖。（三）歸納總結(jié)，理清脈絡(luò)學(xué)生根據(jù)能量流動過程分析，總結(jié)生態(tài)系統(tǒng)能量流動的輸入、傳遞、轉(zhuǎn)化和散失的本質(zhì)。（四）反饋練習(xí)，鞏固提高1.關(guān)于草原生態(tài)系統(tǒng)能量流動的敘述，錯誤的是（）A.能量流動包括能量的輸入、傳遞、轉(zhuǎn)化和散失的過程B.分解者所需的能量可來自各營養(yǎng)級生物所儲存的能量C.生態(tài)系統(tǒng)維持正常功能需要不斷得到來自系統(tǒng)外的能量D.生產(chǎn)者固定的能量除用于自身呼吸外，其余均流入下一營養(yǎng)級2、大象是植食