生态系统能量流动教学设计

一、教材分析

本节课是人教版高中生物必修三第五章的核心内容，在教学中起着承上启下的作用，该部分内容与呼吸作用、光合作用及能量代谢等知识联系密切，又直接关系到本章后面内容的学习。本节课安排2课时，这里只设计第一课时。

二、教学目标

1.知识与能力目标

（1）通过分析食物链让学生掌握生态系统中能量流动的概念。

（2）通过模型的构建让学生理解生态系统中能量流动的过程。

（3）通过定量分析让学生理解生态系统中能量流动的特点并学会应用。

2.过程与方法目标

（1）通过定量分析生态系统中能量的输入与输出，发展学生的思维迁移能力。

（2）学会整理数据、分析数据，进而得出科学结论。

（3）通过小组讨论与导学式相结合的教学模式，培养学生的语言表达力、合作能力以及发散思维和求异思维能力的发展。

3.情感态度价值观目标

通过联系实际，激发学生学习生物学的兴趣，培养学生关心生态的意识和进行生命科学价值观的教育。

三、重点

1.生态系统能量流动的过程

解决方法：教师通过课件进行动态分步演示，加深学生对能量流动过程的理解；学生通过分组讨论形成共识，并自主构建能量流动过程的模型，进一步将知识内化。

2.生态系统能量流动的特点

解决方法：学生小组合作进行数据的整理和分析，利用定量分析得到的数据来进一步修正前面构建的模型，得到符合实践的正确结论。

四、难点

生态系统能量流动的过程

突破方法：教师通过课件，运用学生较为熟悉的生物形成相应的食物链，联系生活实际尝试让学生分组讨论，形成对某营养级能量流动的共识；利用模型（各营养级、呼吸作用、分解者、箭头等）让学生根据讨论形成的共识构建能量流动过程。

五、教学方法

通过定性和定量分析能量的输入与输出，让学生学会整理数据、分析数据，进而得出科学结论。

六、教学过程

1.课前准备

（1）教师准备好学生使用的导学案。

（2）教师制作好课堂使用的多媒体课件。

（3）教师准备好课堂使用的模型。

（4）学生熟练掌握生态系统的成分、食物链和食物网的相关知识。

教学意图：为课堂教学的顺利进行做好准备。

2.情境导入

教师通过PPT展示相关图片。

师：第一幅图展示的是我国西南五省发生大面积干旱的情况，第二幅图展示的是青海省玉树藏族自治州玉树县发生地震的情况。干旱、地震这些自然灾难会给人类带来很大的伤害，但是我们可以运用一些知识在灾害降临的时候增强自救能力，减少损失。比如，现在我们大家在自然灾难中被困在一个小山村中，食物只剩下一些玉米和几只饲养的鸡，面对这种情况，你将做何选择才能使自己生存更长的时间来等待救援？

A.先吃鸡，再吃玉米

B.先吃玉米，同时用玉米喂鸡，吃鸡产下的蛋，最后吃鸡。

学生观看PPT展示的图片，并思考教师提出的问题，齐声回答：B。

教学意图：通过现实生活中的故事情节引出问题，从而引起学生对问题的关注，以及让学生带着疑问来学习，激发学生的求知欲和好奇心。

师：毫无疑问，人获得的能量越多，生存的时间会越长。哪个策略更合理呢？通过《生态系统的能量流动》这节课的学习我们将解决这个问题。

3.探究活动一：能量流动的过程

师：请同学们利用上节课所学的知识把这两个策略中所蕴含的食物关系表示出来。

生：A：鸡 人 玉米

B：玉米鸡人

师：我们就以食物链为线索研究生态系统能量流动的过程。这两组策略中食物链较长的是：玉米鸡人。玉米、鸡和人在生态系统中的成分分别是什么？

生：玉米—生产者；鸡—初级消费者；人—次级消费者。

师：首先我们来研究生产者的输入和输出。大家可以展开联想，在你面前有一片绿油油的青草，对于青草而言：

（1）它的能量来源于什么？

（2）这些能量如何输入到玉米体内？

（3）这些能量的去向有哪些？

（4）最终去向是哪里？

请大家思考上述问题并将答案写在学案上。

学生思考并在学案上完成答案，学生代表到黑板上写出答案并进行讲解（如图1所示）：

教学意图：充分发挥学生的独立思考能力和语言表达能力。

师：我们继续联想，在这片绿油油的草地上有一群野兔 ，野兔正津津有味地啃着青草。

问题思考：

（1）野兔获取能量的来源是什么？

（2）野兔体内能量的去向有哪些？

学生思考、讨论后，小组代表利用投影仪将答案展示给大家，并进行讲解（如图2所示）：

教师在辅助学生完成上述问题的探究之后，总结流向每一个营养级的能量的去向都大体相同：A.呼吸作用以热能的形式散失；B.枯枝败叶或者遗体被分解者分解；C.进入下一营养级（最高营养级除外）。并让学生以小组为单位初步构建生态系统能量流动模型。材料（如图3所示）具有磁性，可以粘贴在白板上，也可以随意移动，各材料数量足够，大小不一。

学生小组利用教师提供的材料合作完成生态系统能量流动模型的初步构建。

在学生完成模型的构建之后，教师让小组代表到讲台上来展示他们的结果。

学生将构建好的模型到讲台上呈现（如图4所示）：

在展示模型的同时，学生进行讲解：四个营养级自左向右依次是第一营养级、第二营养级、第三营养级和第四营养级。每个营养级能量的去向都有三个：流向下一个营养级、通过呼吸作用散失和分解者分解。

师：大家都同意这位同学的观点吗？

有学生站起来：他的解释是正确的，但是构建的模型有些问题，比如说能量流动在营养级中应该是逐渐减少，所以代表营养级的方块和代表能量流动的箭头应该越来越小。

师：为什么营养级的能量越往后会越少呢？

生：因为除了流向下一个营养级之外，还有其他的两个去向，即流向分解者和呼吸作用散失。

师：看来这位同学理解问题非常到位，他已经引出我们下面要解决的问题，很好。前面我们定性分析了能量流动的去向，下面我们就来定量分析能量流动的去向。

教学意图：通过制作生态系统能量流动的模型，充分发挥学生的合作能力、探究能力和动手操作能力，加深对能量流动过程的理解。

4.过渡

教师呈现下列四个问题：

（1）照射到地球上的所有太阳能都能输入到生产者体内吗？为什么？

（2）生产者获取的能量与消费者获取的能量有何不同？

（3）流经生态系统的总能量是什么？为什么？

（4）消费者摄入的食物中的能量能否全部被该营养级同化？如果不能，该部分能量流向何处？

学生在思考、小组讨论之后抢答：

（1）不是，因为大部分的太阳能被地球表面的大气层所吸收、散射和反射掉。

（2）生产者通过光合作用固定太阳能；消费者通过摄取食物获得能量。

（3）生产者固定的太阳能的总量，因为能量流动是从生产者开始的。

（4）不能，因为消费者摄入的食物一部分以粪便的形式排出体外，被分解者分解，不属于同化的能量。

师：通过上述问题的讨论，我们知道一个营养级能不能得到上一个营养级的全部能量？

生：不能

教学意图：以抢答的形式激起学生学习的兴趣，同时为探究活动二做铺垫。

5.探究活动二：能量流动的特点

师：美国生态学家林德曼对一个结构相对简单的天然湖泊—赛达伯格湖的能量流动进行了定量分析，请大家打开课本95页，在分析该图解的基础上，独立完成问题。

（1） 填写下表，总结规律

学生在阅读教材，整理表格，完成上述问题后，自愿起来回答，其他学生和教师进行评价。

结论1：生态系统中能量流动是逐级递减的。

结论2：能量流动是单向的。

问题分析：

（1）能量单向流动的原因是：①组成食物链的各营养级顺序不可逆转；②各营养级散失的能量不能被重新利用。（2）能量逐级递减的原因是：① 呼吸作用以热能的形式散失；②流向下一营养级；③分解者分解。

教学意图：通过自主学习，学生学会整理数据，分析数据，得出科学结论，从而为理解生态系统能量流动的特点打下直观的基础。

师：请同学们根据能量流动特点的定量分析进一步修正前面制作的能量流动模型。

小组学生利用已学过的能量流动特点对前面制作的模型进行修正，呈现结果如图5所示：

学生总结：除了体现能量流动的三个去向外，还要注意以下三个方面：（1）代表营养级的正方形逐渐减小；（2）代表营养级散失能量的箭头逐渐减小；（3）食物链中的营养级为4～5个，不宜过长。

教学意图：通过对模型的修正，进一步加深学生对生态系统能量流动特点的理解。

6.生态系统能量流动的概念

教师总结：通过对生态系统能量流动的过程和特点的分析，可以生成生态系统能量流动的概念。太阳光能进入生态系统这个过程就是生态系统能量的输入；草有一部分被兔子吃掉，能量流向第二营养级，这就是生态系统的能量传递；光能被绿色植物通过光合作用固定成有机物中的化学能，各种生物通过呼吸作用将一部分能量以热能的形式散失，这就是能量的转化；能量最终以热能的形式散失到大气中。生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程，称为生态系统的能量流动。

教学意图：通过教师的总结，学生对生态系统能量流动的概念有了明确的认识。

7.回归情景

教师再次呈现“情景导入”的问题，让学生再次选择答案。

学生们在讨论之后，最后认为答案为A，理由是：食物链越长，消耗的能量就越多，流向次级消费者的能量就越少。

教学意图：学生再次思考，与之前错误的观点进行比较，得出正确的解释。

七、课堂练习

（1）流经生态系统的总能量是指（ ）

A.照射到该生态系统内所有植物体叶面上的全部太阳能

B.射进该系统的全部太阳能

C.该系统全部生产者所固定的太阳能的总量

D.生产者传递给消费者的全部能量

（2）调查得知一年中流经某河流生态系统的4个营养级（以a，b，c，d表示）的数值如下，则该生态系统中初级消费者是（ ）

A.a B.b C.c D.d

（3）假设一个生态系统的总能量为100个单位，按最高传递效率计算，第二营养级和次级消费者所获得的能量应为多少个单位（ ）

A.20和20 B.20和4 C.4和0.8 D.10和1

（4）一片树林中，树、昆虫和食虫鸟类的个体数比例关系如图6所示。下列能正确表示树、昆虫、食虫鸟之间的能量流动关系的是（选项方框面积表示能量的大小） （ ）

八、课堂总结

九、教学反思

1.优点

（1）教学目的明确，重难点把握到位，教学内容安排详略得当，富有层次，保证了教学内容的顺利完成。

（2）本节课始终贯穿新课程理念，突出学生的“学”。课堂中既有教师的讲解、启发引导、组织讨论、总结等，又有学生的思考、讨论、交流、合作、尝试构建模型等。多种方式的课堂教学有效地调动了学生学习的兴趣，激发了学生学习的主动性和创造性，保证了良好的教学质量。

（3）情景导入是由现实灾难生活引出先吃鸡还是先吃玉米的问题，激发了学生学习的兴趣，调动了学生学习的积极性。

（4）在引导学生尝试建立模型时，从简单的过渡到复杂的模型构建，学生容易操作，且能从中得到乐趣。 同时提高了学生观察、分析和解决问题的能力，培养了学生的创新思维，便于学生对知识的理解。

2.不足

（1）最大的不足之处在于，讲完这节课后，回顾情景再次选择答案的时候，很多学生还是选择B答案。在经过一番讨论、解释之后，才同意A答案。这说明学生还是不能将所学的知识应用到实践当中。

（2）课堂容量较大，时间紧凑，留给学生巩固的时间少，练习也很少，导致学生不能完全掌握。

参考文献

[1] 王丽群，殷汝军.为理解而提问 让学生开动脑筋[J].教学仪器与实验，2010（1）：25-26.