《生态系统的能量流动》教学设计

常州市北郊高级中学    金交通

1.教材和学情分析

  人教版高中生物必修三《生态系统的能量流动》主要涉及了能量流动的过程、能量流动的特点和研究能量流动的意义。课程标准中对这一内容的要求较高，为“分析生态系统中能量流动的基本规律及其应用”，属应用水平，即学生要能够将能量流动的基本规律运用于新的情境中，解决实际问题。要达到目标，必须依托学生已有的知识储备，高中学生已逐步建立了能量、能量传递、能量守恒等一些基本概念，同时在前一节《生态系统的结构》学习中已初步了解了生态系统的组成成分及能量流动的渠道——食物链和食物网。学生的这些已有知识和经验是顺利展开本节教学的前提和基础。另外本节内容需结合必修一第三章新陈代谢中能量的变化即“光合作用”“呼吸作用”，具有一定的综合度。

1.1教学目标：（1）了解生态系统能量流动的概念。（2）掌握生态系统能量流动的过程和特点，会分析某个营养级能量的来源和去路，培养学生分析、综合和推理的思维能力。（3）能够理解研究生态系统能量流动的意义并能对具体实例加以分析，培养学生运用科学知识解决和分析实际问题的思维能力。（4）在教学中，通过联系生产、生活等实际，激发学生学习生物学的兴趣，培养学生关心科学技术的发展，关心社会生活的意识和进行生命科学价值观的教育。

1.2教学重点 生态系统的能量流动是生态系统的基本功能之一，本节课的教学重点主要包括（1）让学生学会分析能量流动的一般方法（2）理解生态系统能量流动的过程和特点（3）让学生学会生物学中相关数据的处理和分析。

1.3教学难点 生态系统能量流动的过程和特点。

2.教学过程

  2.1 创设情境 回顾旧知  播放一段草原上鹰捕食兔子的视频短片，引导学生回顾生态系统的营养结构——食物链和食物网相关知识，为新课的学习做好铺垫。

  2.2 问题引领 自主归纳  结合刚才草原上草→兔→鹰食物链提出问题①草的能量来自哪里?②照射在草地上的太阳能都被草吸收了吗?③草吸收了太阳能后,这些能量可能有哪些去向?学生思考、讨论后得出结论：草的能量来自太阳，草通过光合作用固定了部分太阳能，这样能量便进入了生物群落。被吸收入小草体内的能量，可以在呼吸作用过程中被释放出来，其中大部分以热能的形式散失，还有少部分用于生长、发育、繁殖等各种各样的生命活动，

这部分能量有一部分会沿着食物链流入兔子体内，没有被兔子摄入的部分最终会被分解者分解。

    设问：①兔子把草吃进肚子里，草中的能量都被兔子吸收了吗？学生思考、总结：

没有，还有一部分能量随粪便排出提外了。②兔子吸收了能量后,这些能量又有哪些去向?

学生思考、讨论、得出结论：①被吸收入兔子体内的能量，可以在呼吸作用过程中被释放出来，其中大部分以热能的形式散失，还有少部分用于生长、发育、繁殖等各种各样的生命活动。②被鹰摄入体内。③还有一些没有被鹰摄入的部分，例如：骨头、皮毛，这些以及刚才所提到的粪便最终都会被分解者分解。

小结：现在我们知道，光能通过生产者的光合作用输入生态系统，然后通过捕食关系从生产者传递到初级消费者再传递到次级消费者，其中有一部分能量通过生物自身的呼吸作用以及分解者的呼吸作用散失了。因此能量流动就是指生态系统中能量的输入、传递和散失的过程。其中光合作用是能量流动的起点。而生产者固定的全部太阳能就是流经这个生态系统的总能量。能量流动的渠道则是食物链和食物网。（简单写出为什么要小结？）

屏幕显示“生态系统的能量流动图解”，教师设问：请同学们依图，定性分析为什么生态系统能量流动的图解中方框逐级变小，箭头越来越细？这说明生态系统能量流动有什么特点？学生观察思考后很容易得出结论：生态系统中的能量是单向流动不循环并且是逐级递解的。定性分析后，让学生利用教材中“赛达伯格湖的能量流动图解”，对能量传递进行定量计算。1、从第一营养级流入第二营养级的能量，占生产者所固定的太阳能总量的百分比是多少？  答案是：13.5%2、从第二营养级流入第三营养级的能量，占第二营养级所同化的总能量的百分比是多少？  答案是：20.1%3、某个营养级的能量，不能百分之百地流向下一个营养级，这样是否与能量守恒定律相矛盾呢？学生计算回答后引领学生进行小结：在生态系统中，能量的形式不断转换，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。因此，对于生态系统中的能量转换和传递过程，都可以根据热力学第一定律进行定量计算，并列出能量平衡表。通过定性分析和定量计算，学生应该认可能量流动过程中单向流动、逐级递减的流动特点，而且能量在相邻两个营养级之间的传递效率约为10%—20%。（十分之一定律）接着给学生抛出能量金字塔的概念，并让学生解释两个现象：1、一条食物链一般不会超过5个营养级；2、“一山不容二虎”。通过解释学生会进一步理解能量流动过程中单向流动、逐级递减的流动特点。

抛出思考题：除了能量金字塔以外，能不能从生物的数量或质量上反映出营养级间的数值关系？是不是也是呈金字塔形？如果是，有没有例外？学生思考后给出实际例子：一个海洋生态系统的生物量金字塔；一个有树木、昆虫和小鸟组成的生态系统的个体数量金字塔。让学生观察它们和能量金字塔的区别。通过观察和比较分析，学生对能量的流动特点会有更加深刻的理解。紧接着对本节课的主要知识点进行小结，前后呼应。

2.3 知识升华 学以致用  研究能量流动可以帮助人们合理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部分。但是在人类利用资源的过程中持续和高效常常会发生矛盾，例如，渔业、林业、畜牧业和农业的高产带来的是鱼类资源的枯竭、森林的破坏、草原的退化和环境的污染。因此，要实现社会经济和生态环境的可持续发展，必需研究生态系统中能量的流动规律。假如你是一名农业科技工作者，你如何让农田生态系统中的水稻果实和秸杆持续高效地流向人类？

这是联系实际的开放性问题，让学生通过热烈的讨论，学会利用生态系统能量流动的特点在实际中的应用，初步了解生态农业的优越性主要在于物质的良性循环和能量的多级利用。最后带领学生总结研究能量流动的实践意义，并适当渗透物质循环的理念和环境保护意识，为后面的物质循环教学埋下伏笔，提升学生情感、态度和价值观。

3.教学反思

对于本节课的教学设计，在整体上是以学生自主学习作为设计的初衷，并通过教师设计问题情境进行引导。整堂课板书设计配合多媒体展示重难点突破较好，节奏顺畅自然。学生在学习过程中，通过教师的引导，能积极投入到学习中去，课堂气氛活跃，锻炼了学生分析归纳、数据处理、逻辑思维能力，达到了教学目标。

但本节课不足之处在于容量较小，学生理论知识联系具体生活实例分析不够，今后在此方面应更加注意。