生态系统的能量流动 教案

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课题：第三节 生态系统的能量流动

课型：新授课

授课时间：  2013 年 4月 1 日，星期一 ，第 三 节课

一、学习目标

1、知识目标：

　　⑴使学生理解能量流动是生态系统的两大功能量之一。

　　⑵使学生了解生态系统能量流动的概念，掌握生态系统能量流动的过程和特点。

　　⑶使学生体会研究人员研究生态系统能量流动的意义。

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。

3、情感目标：

    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。

重点   生态系统能量流动的过程和特点。

实施方案

（1）引导学生复习生态系统的成分和营养结构，为学习“能量流动”做好准备。

（2）运用能量流动的多媒体课件，形象地演示相邻两个营养级之间的能量变化关系，使学生直观形象地理解一个营养级的能量来源和去向，进而掌握能量流动的特点。

（3）联系实际，实例分析运用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。

难点   生态系统能量流动的特点及其形成原因。

突破策略

（1）引导学生围绕思考题进行讨论，并对具体实例进行详细分析。

（2）对能量流动的特点和能量守恒进行横向联系，比较说明。

（3）运用教材中“能量金字塔”形象地说明能量流动的特点是单向流动，逐级递减。

教具准备

1．能量流动的多媒体课件。

2．题例、图解的投影片。

学法指导

1．指导学生思维迁移。从生态系统的成分和营养结构到生物的光合作用和呼吸作用，从生物体的生长、发育和繁殖到微生物的分解作用，只有有机地把这些知识点联系在一起，才能理解生态系统能量流动的特点及形成原因，才能在活跃的思维活动中发展自己的思维能力。

2．指导学生分析过程。

①分析每个营养级能量的来源和去路：

能量来源：

生产者的能量来自于太阳能；

各级消费者的能量一般来自上一个营养级。

能量去路：

a.每个营养级生物呼吸作用的能量一部分用于生命活动，另一部分以热能散失。

b.每个营养级生物的遗体、粪便、残枝败叶中的能量被分解者分解而释放出来。

c.每个营养级生物——部分能量流到后一个营养级中。

②能量流动图解分析应注意的问题：

a.输入生态系统的总能量是生产者固定的太阳能。

b.生产者固定的太阳能沿食物链和食物网(营养结构)逐级流动，逐级递减。

c.箭头表示能量流动的方向(单向流动)

3．指导学生理解研究生态系统能量流动的意义。特别是实例的分析方法和生态学观点的获得与养成，引导学生从小建立可持续发展的思想意识。

[一]教学程序

导课

请大家回忆如下几个问题，在农贸市场上：馒头等面食的价格一般在每斤2元左右，猪肉的价格一般要十几元一斤，同学们知道这是为什么吗？

学生可能的答案有：肉的营养价值高、肉好吃等等。师根据学生的回答顺势导入新课，我们这节课就从能量流动的角度来分析一下这个问题：生态系统的能量流动（板书课题：生态系统的能量流动）

出示学习目标：

    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.尝试调查农田生态系统中的能量流动情况

请同学们结合学习目标，自学课文49、50页的内容，完成下列问题:

自学提纲

1.营养级：      上的每一个环节叫做一个营养级。

2.生态系统的能量流动

（1）生态系统中能量的源头是      。

（2）生态系统中能量的      、      和      的过程，称为生态系统的能量流动。

（3）能量沿食物链流动的过程中是      的。一般地说，在输入到一个营养级的能量中，只有      的能量能够流入到下一个营养级。

    此处的设计是，让学生先行完成，然后小组内交流答案，最后留2分钟让学生强化记忆。

二、合作探究

某河流生态系统的营养结构共有4个营养级，分别用a、b、c、d表示。一年内输入这4个营养级的能量数值如下表：

A．d    B．c   C．b    D．a

解析：由于a、b、c、d分别是河流生态系统的4个营养级，所以它们构成一条食物链；并且根据上表中能量的比较，d＞a＞b＞c；而生态系统中的能量在沿着食物链流动的过程中是逐级递减的，所以该河流生态系统的食物链是d→a→b→c，初级消费者所属营养级自然就应该是a。

答案：D

三、精讲提升

引入，先出示下面两幅图片：

    请学生根据“螳螂捕蝉，黄雀在后”这句话写出相应的食物链，强调食物链一定从生产者开始，为什么？各营养级之间营养关系的实质是什么？（食物关系）也就是包含能量的营养物质在各营养级间的流动。生态系统食物链和食物网的结构决定了其功能是物质的循环和能量的流动。 

能量是一切生物进行生命活动的动力。生态系统能量的流动就是能量的输入、传递和散失的过程。

请学生结合课文内容总结生产者和消费者能量的输入、传递和散失途径：

⑴ 生产者能量的输入、传递和散失途径（结合PPT图总结）：

输入：光合作用固定；

散失：细胞呼吸散热（回顾细胞呼吸的能量变化：部分储存到ATP中，大部分以热能形式散失）；

传递：用于生长发育繁殖的能量，被下一营养级摄食、枯枝落叶被分解者分解。 

⑵ 消费者能量的输入、传递和散失途径：

输入：摄食的能量中被同化的部分：摄食的能量=同化+粪便中的能量；

    传递、散失途径与生产者一致；

        必须强调的是：当此消费者为最高营养级时，哪一途径是不存在的？（被下一营养级捕食）。

通过对以上内容的分析，我们可以总结生态系统的能量流动过程，请同学分析此过程，思考学案上的五个问题：

a、能量输入的起点？（生产者的光合作用：太阳能——化学能）流经一个生态系统的总能量是光合作用固定的太阳能，没有生产者就没有生态系统；

b、能量传递的渠道？（食物链或食物网）——传递对象：下一营养级或分解者。

c、能量散失的途径？（细胞呼吸——各营养级和分解者）

d、能量传递的数量？（依次递减——各营养级都有能量的散失）

e、能量传递的方向？（单向——食物链和食物网的营养关系决定）

通过对能量流动过程的定性分析，我们得出了能量流动的两个特点：单向流动和逐级递减，但是在生态学上我们为了更直观地表示这两个特点，对能量流动过程经常采用定量分析的方法。最著名的是1942年由美国生态学家林德曼对赛达伯格湖能量流动的定量分析。

请学生填表分析：

②    横向比较：输入和输出的能量是否遵守能量守恒定律？（虽然能量的输入大于输出，但是生物体生长发育繁殖的实现，生命的延续总需要一定能量的维持，这部分能量在测定时暂时还未利用，所以能量守恒。）

③    计算相邻营养级间能量的传递效率？（13.5%、20.1%）

通过研究发现，各生态系统的能量传递效率总是维持在10—20%的范围内，生态学上的“十分之一法则”就是对这一传递效率的有效概括：相邻营养级各自含有的能量相差一个数量级——但这只是一个简单的估计，实际问题要实际分析。

思考：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？（由于能量流动是单向的，逐级递减的，其传递效率仅为10%-20%，当能量流动到第五营养级时，大部分能量已经不足于维持一个营养级的生存，因此食物链中的营养级一般不会超过五个。）

生态学上还可以运用能量金字塔更形象地表示能量流动过程中能量的数量变化情况。若某生态系统中单位时间内各个营养级所得到的能量数值绘成图，得到如学案所示的金字塔形。请学生判断各层次代表的营养级，并思考：

①    此能量金字塔各营养级有无倒置的可能？（没有，能量是第一营养级固定的，而且单向流动，逐级递减，下一营养级的能量来自于上一营养级，也总是少于上一营养级）

②    该生态系统各营养级个体数量是否也呈金字塔形？有无倒置的可能？（有，如一棵树以及树上的麻雀和害虫）

③    如果要最大程度地减少能量的散失，应该怎么办？（减少营养级）

这一点也是我们研究能量流动的目的所在，我们总是希望能量能最大程度地流向人类，但是在生产实践中，能量的高效利用和持续利用总是矛盾着，这就需要我们运用能量流动的原理来合理调整能量流动关系，使能量能持续高效地流向对人类有益的部分。请学生分析课本中的两个例子是如何实现使能量持续高效地流向对人类最有益部分的？

①    草场：合理确定载畜量：载畜量=牧草光合作用固定的太阳能*20%

②    农田：能量的多级利用。

③    给出桑基鱼塘的图解，

请学生分析此生态系统是如何实现使能量持续高效地流向对人类最有益部分的？

   析：能实现对能量的多级利用，大大提高了能量的利用效率。

五、总结

通过学习生态系统的能量流动：

第一，我们要理解生态系统的维持必需不断地从外界获取能量，因为能量是一切生物生命活动的动力，是生态系统的基础和生命线。

第二，我们要学会分析在生态系统能量流动过程中各营养级的能量来源和去路，如何维持各营养级的生命和繁殖。

第三，我们要学会运用能量传递效率(10％～20％)来计算、推断某营养级所获得的能量，或根据某营养级的能量求得上一营养级的和任意一个营养级的能量，进一步理解生态系统能量流动的特点。即：单向流动和逐级递减。特别是通过能量流动的学习，要懂得研究能量流动的意义，树立可持续发展的生态学观点。

六、当堂达标

1．在草→兔→狐食物链中，狐属于(    )。

A．初级消费者，第一营养级    B．次级消费者，第二营养级

C．初级消费者，第二营养级    D．次级消费者，第三营养级

2．流经生态系统的总能量是指(    )。

A.照射到该生态系统的全部太阳能

B.照射到该生态系统所有植物体上的全部太阳能

C.该生态系统中生产者固定的全部太阳能

D.生产者传递给消费者的全部能量

3．能量沿食物链的流动过程中是(    )。

A．循环往复的                                   B．单向流动，并且逐级递减

C．单向流动，并且逐级增加的                     D．没有任何规律的

4.右图是一个农田生态系统的食物网简图，关于该食物网的叙述正确的是(    )。

A.此食物网中初级消费者有食虫鸟和食草昆虫

B.此生态系统能量的源头是植物制造的有机物

C.猫头鹰在此食物网中占有3、4、5三个营养级

D.此食物网包含3条食物链

5.在草→蝗虫→青蛙组成的食物链中，若青蛙的体重增加10克，则最少需消耗蝗虫(    )。

A.25克   B.50克    C.100克   D.125克

参：1.D     2.C     3.B     4.C      5.B

七、板书设计

第三节  生态系统的能量流动

八、教学反思 

    《生态系统的能量流动和物质循环》这是生物教材中比较经典的一节内容，在教学方案设计和课堂教学实施过程中，注重了以下几个方面：

在课堂中体现学生学习的主体地位，给学生搭建了交流的平台。

在这节课中根据教材内容我设计了较多的学生活动，多数情况下是给一些建议和引导。如课堂中设置的分组讨论题，分析物质循环和能量流动的关系，学生分组开展讨论，结束后利用实物投影，将学生的一部分归纳结果展示给大家，学生的分析即使存在一些不合理的地方，但是他们能互相取长补短，从中体会分析的方法，另一方面学生还有了一些小小成就感，从而对这些知识兴趣更浓，掌握更透。

注重与现实生活的联系。

在课后思考中，请学生利用刚学的知识来解释生活中的现象，如为什么肉一般比粮食贵，学生将这种兴趣延续到课后的探讨，能更好的理解和巩固能量流动的知识。

本节课学生对知识的掌握情况反应良好，预期的能力和情感目标也基本达成。然而自我的感觉整堂课还是缺乏点精彩，课堂的鲜活度不够。结合大家的点评，反思问题主要在以下几个方面

1．学生活动有些拖沓，课堂掌控不够理想

在这节课中，设计了较多的问题和双边活动，学生也表现出了浓厚的兴趣。但是

对活动节奏的把握却出现了问题，在小组展示时，请的小组过多，用时过长，导致后面的教学内容不能很好的展开，整堂课出现了前松后紧的现象。

2．细节处理有待推敲

能量流动图，是这节教材中很好的一个让学生锻炼数据分析、归纳能力的材料，但是在教学中对这部分内容利用不够充分，并且因为前面的拖沓导致时间不够，草草的就过去了。如果能在这部分精心设计问题，引导学生展开分析，学生再回顾联系前半部分能量流动的过程，从学生的认知规律和学习兴趣，技能培养方面都会有良好的作用，这是本节课中一个很大的遗憾。

3．对学生学习主动性的培养功在平日

一堂好的生物课，需要师生合作，学生积极主动参与，这样才能把教学效果推到一个较高的水平。课堂中问题及讨论的设置，都是细细斟酌后觉得有必要进行的。可是在实际教学中，问题抛出，学生很感兴趣，但能放开讨论的却不是很多，表现的还是比较矜持。我想主要的原因还是我们平日的课堂给学生的机会太少了，他们还不能自如的融入到这种学习方式中。

    “教然后而知不足”，课已结束，静心沉思，有待改善的地方很多，“讲课本就是一门遗憾的艺术”，在不断的推敲反思中，我们可以努力引领学生走入更精彩的课堂。