《生态系统的能量流动》第一课时教学设计

师哈哈达人

一、教材分析
1.1 本节内容的地位：
《生态系统的能量流动》是人教版高中教材必修三第五章第二节的内容。本节安排两个课时，这节课完成第一课时，内容是生态系统能量流动的过程和特点两部分。
在学习本节内容之前，学生已经学习了光合作用、呼吸作用以及生态系统的结构，为本节课的学习奠定了基础。本节内容也为以后要学习的物质循环、生态系统稳定性等内容作铺垫，因此起着承上启下的作用，并且对人们在实际生活中的行为有着非常重要的指导意义。
从应试的角度来看，本节内容常作为考试热点，往往把分析和计算结合在一起，也是生态学中为数不多的可以定量研究的知识模块。
1.2 教学重点和难点
教学重点:生态系统能量流动的过程和特点
教学难点: 对生态系统中能量的输入和输出加以分析，培养学生的知识迁移运用能力和计算能力
1.3教学目标
知识目标、能力目标、情感目标，三位一体、相互支撑。
【知识目标】：
ⅰ、理解生态系统能量流动的概念。
ⅱ、分析生态系统能量流动的过程和特点（重点）。
【能力目标】：
ⅰ、指导学生构建能量流动的概念模型、数学模型。
ⅱ、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。
ⅲ、对生态系统中能量的输入和输出加以分析，培养知识迁移运用能力和计算能力。
【情感目标】：
ⅰ、通过小组分工与自主性学习，培养发现问题、解决问题以及与他人合作交流的能力。
ⅱ、站在生态道德的角度，理解一些生态学观点，使学生懂得对资源的利用应遵循生态学原理和可持续发展原则，为形成科学的世界观做准备。
二、教法分析
2.1教学方法：
根据这节课的特点，本节课采用了以建构主义教学法为主，以问题导学法、分组讨论法为辅的策略。
针对能量流动的过程和特点，可以提出许多开放性、探究性的问题，所以本节内容是运用问题导学法的好材料。针对本校高二学生有较多小组合作经验等情况，在教学中我还运用了分组讨论法。此外，我还设计了本节课的导学案、制作了相关的教具以及多媒体课件，力求使知识更为直观，使课堂更加有趣。
2.2 重难点突破策略:
（1）提前让学生复习生态系统的成分和营养结构以及预习本节课，为学习本节做好准备。
（2）上课前发给学生课堂导学案，在讲课的过程中引导学生完成。
（3）通过建构主义教学法，让学生主动建构能量流动概念模型和数学模型，通过小组内和小组间的横向对比和纵向对比，以及教师的修正，让学生进一步认识和掌握建构模型的重要性。
（4）联系赛达伯格湖能量流动的实例,分析能量流动的传递效率,以验证和巩固生态系统能量流动的特点，重视用数据说明生物学现象和规律的过程。
（5）通过设置几个命题进行分组讨论，加强理论联系实际。
2.3教学工具：课堂导学案，多媒体课件及相关教具。
三、教学过程
新课导入：
【ppt】大家看到这个班次的飞机应该并不陌生，马航mh370客机失联已有三个多月了，人们对此有很多的联想和猜测，那么飞机去哪儿了？假如飞机安全的降落到了印度洋一个美丽的小岛上，岛上没有任何食物，飞机上每一名乘客随身携带的只有15kg玉米和一只母鸡可以食用，你认为以下哪些生存策略能让乘客们维持更长的时间来等待救援：共4页，当前第1页1234

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a、先吃鸡，然后吃玉米
   b、先吃玉米，同时用部分玉米喂鸡，吃鸡生产的蛋，最后再吃鸡
教师：（分组讨论并统计各个选项的人数）解决这个问题的关键是哪种策略能使乘客们获得最多的能量，从而能维持最长的时间来等待救援。为了更合理、更科学的选择，这一节课咱们来学习生态系统的能量流动。
新课内容：
【ppt】能量与能量代谢
教师：请同学们想一想，在已学过的生物学知识中与能量相关的概念有哪些
学生回答：糖类、脂肪、atp、热能、光能、化学能、光合作用、呼吸作用
【ppt】与能量有关的概念
   糖类、脂肪、atp、热能、光能、化学能、光合作用、呼吸作用
教师：糖类、脂肪、atp是能源物质；热能、光能、化学能是能量的不同形式；光合作用和细胞呼吸是与能量相关的生理过程。

   
教师：图中a、b分别代表什么生理过程，c、d分别代表什么形式的能量?
(通过建构主义理论,能唤起学生已有的知识和经验，在此基础上初步建构与能量流动相关的概念:能量输入、储存、转化和散失等，从而为后续学习做好知识铺垫和顺延。)
教师：朋友聚会时，经常玩一种“老虎、杠子、鸡”的游戏，大家有没有知道这个游戏规则的？谁来介绍一下
学生讨论，回答游戏规则。
教师：在这个游戏中生物之间有制约作用。其中除了杠子对老虎的机械作用外，其他生物之间的关系是靠捕食起到制约作用的。它们之间的捕食可形成完整的食物链。
【ppt】“杠子、虫、鸡、老虎”的食物链
教师：说出食物链中各生物所属营养级，以及在生态系统中的具体成分。
学生集体回答。
在这个环节中，我设计了这样一个问题：“在食物链中，各营养级的能量来源来源是什么？能量去路又有哪些？”为了解决这个问题，我给每个小组发了一套教具。然后指导学生以杠子为例进行探究，让学生在卡片指定的位置写出它的能量来源和去路，并用箭头标示清楚。
教师组织学生分组讨论，并让学生把构建好的概念模型按照营养级从低到高的顺序排列粘贴在黑板相应位置上，而且在每一个小组中，学生推荐一名代表来讲解自己的成果。
【ppt】屏幕上打出正确的第一营养级的概念图，学生自主对比并作修改。并总结第一营养级的能量来源和去路。（左图为原图，右图为简化图。）
来源：生产者通过光合作用固定的太阳光能
去路：（1）自身通过呼吸作用分解一部分有机物,释放能量（散失）；
（2）随残枝败叶等流入到分解者中（最终通过分解者的呼吸作用散失能量）；
（3）有一小部分有机物中的能量流入到下一个营养级。
教师：通过小组讨论，比较找出第一营养级（杠子）和第二营养级（虫）的异同


学生：三条能量去路完全相同，只有能量来源有差别。
教师：生产者能量从哪里来？初级消费者的能量从哪里来？
学生：生产者的能量来自于太阳能；初级消费者的能量来自于生产者。
教师：第二营养级 （虫）的摄入和同化之间有什么关系？（通过小组讨论）
学生：摄入量=同化量+粪便量
教师：把每个营养级通过食物关系连接起来，就可以形成一条完整的食物链。
【ppt】生态系统的能量流动
教师：每一个营养级都有能量的输入、传递、转化、散失。所以生态系统的能量流动的定义就是生态系统中的能量的输入、传递、转化、散失的过程。共4页，当前第2页1234

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通过小组交流合作，回答出屏幕上的问题并写在学案上：
1.生态系统中能量的源头是什么？能量流动的起点是什么？
2.流经一个生态系统的总能量是什么？
3.能量流动的渠道是什么？在食物链（网）中能量以什么形式传递？
4.能量最终的归宿是什么？
5.在“杠子-虫-鸡-老虎”的食物链中，能量是沿着“杠子-虫- 鸡-老虎”途径单方向流动的。该食物链能否发生能量逆向流动？或者是循环使用?
学生回答：1.太阳能；从生产者固定的太阳能开始
      2.生产者固定的太阳能的总量
      3.食物链和食物网；有机物
      4.以热能的形式散失
5. 不会。生态系统内生物之间的吃与被吃的关系是不能逆转的，因而能量传递的方向也是不可逆转的；同时，各生物成分通过呼吸作用将有机物的化学能转化为热能散失，这部分散失的能量是不能被生物重新利用的。
【ppt】生态系统能量流动的特点一：单向流动
教师：以上对能量流动过程的分析，使我们对能量流动有了定性的认识。下面我们通过赛达伯格湖的学习，对生态系统的能量流动进行定量的分析。
【ppt—赛达伯格湖的能量流动】
老师：仔细观察赛达伯格湖的能量流动图解，请将图中的数据进行整理，完成学案中“知识探究”中的表格。

营养级

流入能量

输入下一营
养级的能量

呼吸作用散失

分解者分解

未利用

能量传递效率
生产者






植食性动物






肉食性动物







教师：在刚才的赛达伯格湖预习的过程中，有些同学对这样几个知识点不是很了解，现在我将这几个问题反映出来，我们大家共同讨论，研究。
      1、能量传递效率如何计算？
      2、赛达伯格湖中“未利用的能量”是哪一部分的能量？
学生展开讨论，说出自己的认识。
教师引导、总结：
1、能量传递效率=输入到后一营养级的能量（同化量）/本营养级的能量（同化量）
      2、未利用的能量：未被呼吸消耗，也未被下一营养级和分解者所利用的能量，可依然存在于生物体内，也可能以煤、石油等形式存在。
【ppt——赛达伯格湖数据的整理】
学生思考讨论以下问题：
（1）分析每一营养级能量的 “流入” 和 “流出（包含未利用）” 是否平衡？
（2）随着食物链的延伸，能量在各营养级的含量上有什么特点？赛达伯格湖的能量流动图解中哪些方式表现了该特点？
学生讨论,回答：
（1）每一营养级能量的“流入”和“流出”总量是相等的，遵循了能量守恒定律。
（2）能量逐级递减。每个营养级的数字和箭头面积逐渐减小。
教师：表格中各营养级能量传递效率是多少？
学生：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13.5%；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20%。
结论：能量在两个营养级之间传递效率一般为10%--20%.
学生思考讨论：
（3）能量在两个营养级之间传递效率一般为10%--20%。为什么某一营养级的能量不能百分之百地流到下一个营养级？共4页，当前第3页1234

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学生讨论、回答：
①各营养级的生物都会因呼吸作用消耗相当大的一部分能量
②各营养级总有一部分生物的能量未被下一个营养级的生物所利用
③各营养级的残枝败叶或遗体残骸等流入到分解者被利用
教师：由此我们可以得出生态系统的能量流动另一个特点是什么？
学生：能量流动有逐级递减的特点。
【ppt】生态系统能量流动的特点二：逐级递减
教师：请大家利用刚学过的知识分析最开始的那个问题，应该选择哪种策略？为什么？
学生小组讨论···
学生回答：选用策略a。用玉米喂鸡，增加了人在食物链中的营养级数，增大了能量浪费，违背了人对有限能源的最大利用原则。
【ppt】随堂检测
教师：（课后思考题）结合以上实践经验，考虑到中国国情，在日常生活中我们如何调整饮食结构，做到粮食类能源的节约呢？
【ppt】以第一营养级为主的饮食结构
四、教学反思：
本节课摒弃了原来的教学模式，意外收获了很多。采用以上教学模式，通过教具模拟、讨论交流，学生的思维被充分调动起来，主动参与学习，成为学习的主人。在此次教学过程中，充分体现了生活化、活动化、情感化的新课程理念。但仍然存在一些问题：课堂气氛活跃，时间长短不易把握，课堂时间稍显紧张，因此教师要果断安排学生讨论时长。学生表达不清楚和不规范时，教师应当及时纠正。在教学中毫不吝啬的给予学生机会，让学生展现自我，让学生都有一定的表现机会，但要控制好时间和照顾到不同层次的学生。发挥学生主体作用的同时，教师要充分发挥自己的主导作用，预设好每一节课。
五、板书设计：                  
                         生态系统的能量流动
学生成果展示
一、定义
生态系统中的能量的输入、传递、转化、散失的过程。
二、特点
单向流动
逐级递减。能量传递效率：10%---20%
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