高中生物-生態(tài)系統(tǒng)的能量流動教學設計學情分析教材分析課后反思

教學設計課

題

第2節(jié)生態(tài)系統(tǒng)的能量流動

教學目標1.分析生態(tài)系統(tǒng)能量流動的過程和特點。2.概述研究能量流動的實踐意義。3.嘗試調查農田生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動情況教方學法講述與學生練習、討論相結合教材分析重點生態(tài)系統(tǒng)能量流動的過程和特點。難點

能量流動過程、特點

教具多媒體、實物投影儀

教

學

過

程檢查學案討論與總結一、生態(tài)系統(tǒng)的能量流動

1．概念：生態(tài)系統(tǒng)中能量的輸入、傳遞和散失的過程。2．過程（1）起點：從生產者固定太陽能開始，（2）過程特點：單向流動，逐級第減（4）研究目的：設法調整生態(tài)系統(tǒng)的能量流動方向，使能量流向使能量持續(xù)高效流向對人類最益的部分。

教

學

過

程〖講述〗（1）幾乎所有生態(tài)系統(tǒng)的能量源頭是太陽能。植物通過光合作用，把太陽光能固定下來，這是生態(tài)系統(tǒng)繁榮的基礎。注意：植物光合作用固定的能量減去呼吸作用消耗的能量，才是能夠為下一營養(yǎng)級消費的能量。所以，從能量的角度來看，植物的多少決定了生物種類和數(shù)量。在氣候溫暖、降雨充沛的地方，植物格外繁茂，各種生物就會非常繁榮，熱帶雨林就是這樣的情況；在氣候寒冷、降雨很少的地方，植物很難生長，各種生物的數(shù)量都很少，顯得荒涼而冷寂；（2）能量沿著食物鏈流動時，每一營養(yǎng)級都有輸入、傳遞、轉化和散失的過程；（3）生物的遺體殘骸是分解者能量的來源?！妓伎寂c討論1〗學生思考回答，老師提示?！继崾尽?.遵循能量守恒定律。能量在生態(tài)系統(tǒng)中流動、轉化后，一部分儲存在生態(tài)系統(tǒng)（生物體有機物）中，而另一部分被利用、散發(fā)至無機環(huán)境中，兩者之和與流入生態(tài)系統(tǒng)的能量相等。2.不能，能量流動是單向的?！及鍟蕉⒛芰苛鲃拥奶攸c〖資料分析〗學生思考回答，老師提示。1和2營養(yǎng)級流入能量流出能量

（輸入后一個營養(yǎng)級）出入比生產者464.662.813.52%植食性動物62.812.620.06%肉食性動物12.6

分解者14.6

3.流入某一營養(yǎng)級的能量主要有以下去向：一部分通過該營養(yǎng)級的呼吸作用散失了；一部分作為排出物、遺體或殘枝敗葉不能進入下一營養(yǎng)級，而為分解者所利用；還有一部分未能進入（未被捕食）下一營養(yǎng)級。所以，流入某一營養(yǎng)級的能量不可能百分之百地流到下一營養(yǎng)級。4.生態(tài)系統(tǒng)中能量流動是單向的；能量在流動過程中逐級遞減?！贾v述〗生命活動離不開能量，生物需要不斷從外界獲取能量才能維持生存；在生物獲得的能量中只有一部分貯存于生物體內；由于能量沿食物鏈流動過程中逐級遞減，因而能量相同的食物，動物性食品比例越高，意味著消耗的總能量越多?！及鍟侥芰苛鲃拥奶攸c：

1.

生態(tài)系統(tǒng)中能量流動是單向的；2.

能量在流動過程中逐級遞減?！寂詸谒伎碱}〗學生思考回答，老師提示?！继崾尽揭话闱闆r下，也是金字塔形。但是有時候會出現(xiàn)倒置的塔形。例如，在海洋生態(tài)系統(tǒng)中，由于生產者（浮游植物）的個體小，壽命短，又會不斷地被浮游動物吃掉，所以某一時刻調查到的浮游植物的量可能低于浮游動物的量。當然，總的來看，一年中流過浮游植物的總能量還是比流過浮游動物的要多。與此同理，成千上萬只昆蟲生活在一株大樹上，該數(shù)量金字塔的塔形也會發(fā)生倒置?！及鍟饺?、研究能量流動的實踐意義〖思考與討論2〗學生思考回答，老師提示?！继崾尽健吧；~塘”的設計理念是從人類所需出發(fā)，通過能量多級利用，充分利用流經各營養(yǎng)級的能量，提高生產效益?！颊{查〗參考調查點：稻田生態(tài)系統(tǒng)組成成分：（1）非生物的物質和能量；（2）生產者：水稻、雜草、浮游植物等；（3）消費者：田螺、泥鰍、黃鱔、魚、青蛙、浮游動物、昆蟲、鳥類等；（3）分解者：多種微生物。〖問題提示〗1.生產者主體是水稻，其他生產者有雜草、浮游植物等。農民主要通過噴灑除草劑，或人工除草的方式抑制雜草的生長。2.初級消費者有：田螺、浮游動物、植食性昆蟲、植食性魚、鳥類等。一般而言，植食性昆蟲和鳥類等往往對水稻生長構成危害，田螺、植食性魚數(shù)量較多時也會對水稻生長構成危害。農民采取噴灑農藥、豎稻草人等措施防止或減少這些動物的危害。3.次級消費者有：泥鰍、黃鱔、肉食性魚、青蛙等。一般而言，這些消費者對水稻生長利大于害。農民通過禁捕，或適量放養(yǎng)等措施，實現(xiàn)生態(tài)農業(yè)的目標。5.農民對秸稈的傳統(tǒng)處理方式有焚燒或填埋等；現(xiàn)代農業(yè)提出了綜合利用思想，例如，秸稈可作為多種工業(yè)原材料，還可以用來生產沼氣，以充分利用其中的能量。6.主要通過合理密植的方法提高作物的光能利用效率。7.通過稻田養(yǎng)魚等措施，實現(xiàn)立體化生態(tài)農業(yè)；通過建造沼氣池，實現(xiàn)能量的多級利用。〖技能訓練〗分析和處理數(shù)據〖提示〗這些玉米的含碳量折合成葡萄糖是6687.5kg，計算公式是(12+18)/12×2675，這些葡萄糖儲存的能量是1.07×1011kJ（計算公式是EG=MG×1.6×107）；這些玉米呼吸作用消耗的能量是3.272×1010kJ（計算公式為ΔE呼=ΔMG×1.6×107）；這些玉米在整個生長季節(jié)所固定的太陽能總量是1.3972×1011kJ（計算公式為E固=EG+ΔE呼），呼吸作用消耗的能量占所固定太陽能的比例是23.4%；這塊玉米田的太陽能利用效率是1.64%（計算公式為η=1.3972×1011/8.5×1012）。

典型例題例1（2004年陜西、內蒙卷）一個池塘有生產者（浮游植物）、初級消費者（植食性魚類）、次級消費者（肉食性魚類）、分解者（微生物）。其中生產者固定的全部能量為a，流入初級消費者、次級消費者、分解者的能量依次為b、c、d，下列表述正確的是

A．a=b+d

B．a＞b+d

C．a＜b+d

D．a＜c+d解析一個生態(tài)系統(tǒng)中，流經該系統(tǒng)的總能量是生產者固定的太陽能。該生態(tài)系統(tǒng)中生產者固定的全部能量是a，即流經該系統(tǒng)的各個營養(yǎng)級的總能量是a，數(shù)值是最大的。這些能量一部分在生產者的呼吸作用中以熱能形式散失到環(huán)境中，一部分用于自身的生長、發(fā)育、繁殖。在后一部分能量中，一部分隨植物遺體和殘枝敗葉等被分解者分解釋放出來，還有一部分沿著食物鏈流入初級消費者，除小部分能量隨動物糞便排出體外，其余被初級消費者同化。能量依次沿食物鏈單向流動、逐級遞減傳遞下去。本題正確答案是B。

目標檢測1．在浮游植物→小魚→海豹→虎鯨這條食物鏈中，若虎鯨增加1kg體重，至少消耗浮游植物的量為A、1kg

B、10kg

C、125kg

D、1000kg2．右圖是生態(tài)系統(tǒng)中碳循環(huán)圖解，圖中甲、乙、丙各是：

A、甲是生產者，乙是消費者，丙是分解者

B、乙是生產者，甲是消費者，丙是分解者

C、丙是生產者，乙是消費者，甲是分解者

D、甲是生產者，丙是消費者，乙是分解者3．下列除哪項外．均為對生態(tài)系統(tǒng)內能量流動特征的描述：

A、食物鏈和食物網是能量流動的渠道

B、食物鏈中初級消費者越多，次級消費者獲得的能量越多

C、單向流動，逐級遞減

D、食物鏈越短，可供養(yǎng)的消費者越多

4．某池塘生態(tài)系統(tǒng)全部生產者所固定的大陽能總值為a，全部消費者所利用的能量總值為b，全部分解者所利用的能量總值為c．那么，a、b、c三者之間的關系為：

A、a>b，b=c

B、a=b+c

C、a>b+c

D、a<b+c7圖30—2表示一生態(tài)系統(tǒng)中生物種類間的相互關系，圖中各種類均生活在退潮后暴露出的巖石上，其中海藻、藤壺、貽貝和?？讨趲r石表面，海星、石鱉和石械則在巖石表面來回爬動找尋食物，圖中的數(shù)字表示海星食物中各種類所占的比例（%）。①

此生態(tài)系統(tǒng)中處于第三營養(yǎng)級的種類有

。

兩者既有捕食關系又有競爭關系的種類是____________________。

②

當除去全部海星一年后，與對照地區(qū)相比，該處生物種類組成發(fā)生了很大的變化，其中_________成為優(yōu)勢種，而石鱉和石械數(shù)量大為減少，其原因是_______________________。參考答案

1．C

2．B

3．A

4．C7．海星、荔枝螺、?？?/p>

海星和荔枝螺

②藤壺

藤壺大量繁殖，占據了巖石表面，使海藻不能生長，石鱉和石槭因失去食物而數(shù)量減少。

作業(yè)

教學后記

學情分析學生對能量流動的知識了解較少，特別是每一個營養(yǎng)級中能量的來源與去向問題，學生較難掌握，能量的流動特點也是學生學習的一大難點?？梢詮纳顚嶋H出發(fā)，引導學生學習本節(jié)內容，如：為什么肉比玉米價格貴，為什么種地要除草。引起學生的學習興趣。這節(jié)知識對高二學生來說也是比較抽象的。學生會感到困難，因此在教學中，通過啟發(fā)式教學，設置大量的問題情境，來激發(fā)學生的學習興趣；通過小組討論，培養(yǎng)他們的合作探究能力：通過分析能量流動的具體實例，培養(yǎng)他們分析問題的能力，學習科學發(fā)現(xiàn)和科學精神對人類進步所起的作用。效果分析1、學情要分析透徹，才能有的放矢，在計算人工生態(tài)系統(tǒng)的能量傳遞效率時，學生出現(xiàn)了卡殼現(xiàn)象，大部分學生對此題沒有思路，不知如何下手，雖然我進行了提示學生也用了很長的時間仍然沒有效果，說明學生的能力不夠，而我在此又沒有充足的預設，比如學生若3分鐘沒有思路，就需要我進行講解而不能總是等，因為時間有限。在計算食物分配比例改變時，有部分學生能夠解出來，但是思路各有不同，我找了一個程度較好的學生進行了講解，結果這個學生思路獨特，學生大都沒有聽懂，沒辦法我又講了一遍，這點提示我在讓學生講解前要提前弄清楚學生的思路，但由于時間倉促沒有來得及過多的調查。2、時間把握精確方能游刃有余，在正式講課之前，我曾經試了一節(jié)，結果沒有講完，為了能夠正式上課時能夠順利一些，我選擇了讓學生首先預習學案并填寫，以節(jié)省時間，但盡管如此，學生準備的并不充分，所以還是效果不好，對每個環(huán)節(jié)所用的時間沒有精確的預設是問題所在。3、若要在課堂上發(fā)揮的淋漓盡致，需要更多的投入和較強的心理素質。而要達到這一點特別是對于天生心理素質較差的人而言要多訓練。4、只有準備充分才能效果良好。教材分析本節(jié)內容是人教版必修3“穩(wěn)態(tài)與環(huán)境”中第五章第二節(jié)的內容。教材首先概括性地指出了“生態(tài)系統(tǒng)能量流動的概念”，即：生態(tài)系統(tǒng)中能量的輸入、傳遞和散失的過程叫做生態(tài)系統(tǒng)的能量流動。那么，生態(tài)系統(tǒng)的能量是如何輸入、傳遞和流動的，就成了能量流動這一問題的切入點，也就引出了本小節(jié)要解決的三個主題內容。能量流動的過程，能量流動的特點，研究能量流動的實踐意義。關于“能量流動的過程”，教材以“光合作用”知識為基礎，清楚地講述了生態(tài)系統(tǒng)中用于能量流動的“能量”來源，并詳細地分析了第一營養(yǎng)級(生產者)獲得能量的全過程，定性地闡述了該營養(yǎng)級的能量變化。又以圖示的形式重點說明了第二營養(yǎng)級(初級消費者)中能量的來源和去向，既一目了然地說明了生態(tài)系統(tǒng)中能量在各營養(yǎng)級中的變化，又避免了文字上的重復，同時更有利于發(fā)展學生的思維能力。關于“能量流動的特點”，列舉了美國生態(tài)學家林德曼(R.L.1indeman，1915—1942)對一個天然湖泊——賽達伯格湖的能量流動定量分析圖例。采用提綱式的手法讓學生動腦動手、分析計算，導出能量在此生態(tài)系統(tǒng)各營養(yǎng)級之間傳遞的數(shù)量關系，并進一步得出相鄰營養(yǎng)級之間能量傳遞的百分比，教材順水推舟地導入了能量流動的特點之話題，然后，教材詳細地講述了能量流動的兩大特點：一是單向流動，二是逐級遞減。為了說明這一問題，由低到高繪制出了一個能量金字塔。這樣既可以發(fā)展學生的邏輯思維和形象思維，又有效地說明了生態(tài)系統(tǒng)中，營養(yǎng)級越高，獲得的能量越少。關于“研究能量流動的實踐意義”，教材先概要說明了能量流動的研究可以幫助人們合理地調整生態(tài)系統(tǒng)中能量流動的關系，使能量持續(xù)高效地流向對人類最有益的部分。然后以事實說話，列舉了“草原生態(tài)系統(tǒng)”和“農田生態(tài)系統(tǒng)”中能量流動的變化情況。旨在提示人們在開發(fā)利用能源的同時，一定要遵循生態(tài)學規(guī)律，堅持可持續(xù)發(fā)展的原則。教學時自然而然地要滲透生態(tài)學觀點，注重生態(tài)道德的教育與培養(yǎng)。1、從生態(tài)學的角度分析，生態(tài)系統(tǒng)中流動的能量最初來源于（）A光合作用B高能化學鍵C綠色植物D太陽光能2、若鹿的消耗量為100%。其糞尿量為36%，呼吸量為48%，則鹿的同化量為（）A64%B84%C16%D52%3．下圖是某生態(tài)系統(tǒng)的食物網示意圖，甲一庚代表不同的生物．箭頭表示能量流動的方向和食物聯(lián)系。下列敘述正確的是（）A．此食物網中有六條食物鏈,丁占有四個不同的營養(yǎng)級B．戊接受的太陽能是流經此生態(tài)系統(tǒng)的總能量C．丙可利用的總能量小于乙和丁可利用的總能量之和D．向此生態(tài)系統(tǒng)大量引人外來物種，可增強該系統(tǒng)的穩(wěn)定性4．稻田中農民要拔掉稗草，魚塘中要不斷清除肉食性的“黑魚”，用生態(tài)學觀點看，這是為了（）A．保持生態(tài)平衡B．保持生物群落的單一性C．調整能量在生態(tài)系統(tǒng)中流動的方向D．使物質能夠盡快地循環(huán)流動5．假若在一個與外界隔絕、沒有食物的荒島上，給你三只雞（其中2只為母雞）和40斤玉米，理論上分析，如何利用它們使你在此荒島上生存的時間最長（）A．先吃掉三只雞，然后再吃玉米B．先吃盡玉米，然后再吃雞C．交替食用玉米和雞D．用玉米喂養(yǎng)母雞使之產蛋，吃之【鞏固練習】1．當一條蛇捕食了一只青蛙后，從生態(tài)學角度看，下列敘述正確的是 （） A．完成了物質循環(huán)B．蛇破壞了生態(tài)平衡C．青蛙不能適應環(huán)境D．青蛙的能量流向了蛇2.下面有關生態(tài)系統(tǒng)能量流動的表述，不正確的是（）A.能量流動是單向流動，逐級遞減的B.食物鏈越短，可供消費者的能量越多C.初級消費者越多，次級消費者獲得的能量越少D.營養(yǎng)級越多，散失的能量越多3.假設一個生態(tài)系統(tǒng)的總能量為１００％，按最高傳遞效率計算，第三營養(yǎng)級和三級消費者所獲得的能量應為（）A.４％和４％B.０.８％和０.８％C.４％和０.８％D.１０％和４％4、下列有關生態(tài)系統(tǒng)能量流動的敘述中錯誤的是（）A當狼捕食兔子并轉化為自身的有機物時，能量就從第一營養(yǎng)級流入第二營養(yǎng)級B當狼吃掉一只兔子時，狼不可能獲得兔子的全部能量C生產者通過光合作用合成有機物，能量就從非生物環(huán)境流入生物群落D生態(tài)系統(tǒng)的能量流動是單向的，逐級遞減的5．某生態(tài)系統(tǒng)中有a、b、c、d、e五種生物，a為植物，其余的為動物。一年內輸入內這五種生物的能量數(shù)值如下表：生物abcde能量(J.m-2×10-5)909.50.961.80.32ｂ、c、d、e四種動物同處一個營養(yǎng)級的是（）A．b與cB．c與dC．d與eD．b與d6．在一個生態(tài)系統(tǒng)中，已知初級消費者和次級消費者的個體數(shù)分別為N1、N2，個體平均重量是M1、M2，則下列四項中正確的是（）A．N1·M1>N2·M2B．N1·M1=N2·M2C．N1·M1<N2·M2D．N1·M1≥N2·M27．由于“赤潮”的影響，一條4Kg重的雜食性海洋魚死亡，假如該雜食性的食物有1/2來自植物，1/4來自草食魚類，1/4來自以草食魚類為食的小型肉食魚類，按能量流動效率20%計算，該雜食性魚從出生到死亡，共需海洋植物（）A．120㎏B．160㎏C．60㎏D．100㎏8．在一定的時間內，某生態(tài)系統(tǒng)中的全部生產者固定的太陽能為a，全部消費者所同化的能量為b，全部分解者獲得的能量為c，則A、B、c之間的關系是（）A．a=b+cB．a>b+cC．a<b+cD．a>b=c9．如圖食物網中的貓頭鷹體重每增加20g，至少需要消耗植物（）兔植物貓頭鷹鼠A.200gB.250gC.500gD.1000g10.大象是植食性動物，有一種蜣螂則專以象糞為食。設一大象在某段時間所同化的能量為107KJ，則這部分能量中可流入蜣螂體內的約為（）A.0KJB.106KJC.105KJ-106KJD.106KJ-2×106KJ11.假設圖示食物網中的水稻固定的太陽能為N，人能量傳遞效率為10℅，則人獲得的能量為（）鴨子奶牛A.等于10-1NB.等于10-2NC.少于10-1ND.少于10-2N水稻 12．右圖是處于平衡狀態(tài)的簡單淡水生態(tài)系統(tǒng)，請回答： （1）此生態(tài)系統(tǒng)中共有條食物鏈。（2）含能量最多的生物類群是_____________________，流經這個生態(tài)系統(tǒng)的總能量是。（3）此生態(tài)系統(tǒng)中屬于第三營養(yǎng)級的動物是________，淡水蝦與小魚的關系是，大魚與小魚的關系是。（4）此生態(tài)系統(tǒng)中分解者是（）A．海鳥B．水綿C．水藻D．腐生細菌（5）若所有海鳥遷徒到別處，則大魚的數(shù)目，水藻的數(shù)目，淡水蝦數(shù)目。（6）海鳥獲得能量最多的食物鏈是。海鳥每增加1千克，需消耗生產者生產的有機物至少千克。（7）若此生態(tài)系統(tǒng)中水綿大量減少，則下列哪一項會隨著發(fā)生（）A．水藻大量增加B．小魚的數(shù)目增多C．海鳥的數(shù)目增多D．甲殼類的數(shù)目增多13．下圖為一食物網，若把蛇全部捕光，請回答：（1）此食物網中，何種生物數(shù)量大量減少？______。（2）何種生物數(shù)量有增加的趨勢？______。（3）該食物網中，草屬于__________，山貓、鷹屬于__________。（4）該食物網的各種生物中，含有能量最多的是__________，該生態(tài)系統(tǒng)的能量最終來源是__________，其能量流動的特點是__________14．下圖表示某生態(tài)系統(tǒng)的能量錐體圖，Ｐ為生產者，Ｑ1為初級消費者，Ｑ2為次級消費者。Ｂ圖是將Ａ圖中的各營養(yǎng)級所含有的生物進行分類剖析，圖中a、a1、a2表示上一年留下來的能量（假設它不被下一營養(yǎng)級利用），e、e1、e2表示呼吸消耗量。據圖回答。（１）如設種群Ｑ1、Ｑ2的個體數(shù)為Ｎ1、Ｎ2，平均每個個體所占的能量為Ｗ1、Ｗ2，那么，Ｎ1、與Ｎ2、Ｗ2之間的關系是_________________________________。（２）每年流入這個生態(tài)系統(tǒng)的總能量是_______________（用Ｂ圖中的英文字母表示）。（３）Ｂ圖中的b1和d1表示______________________。（４）若Ｐ和Ｑ同化作用固定能量的總量分別為480J/（cm2．a），生物體內貯存的能量分別為200J/（cm2．a）和24J/（cm2．a）。那么，能量從Ｐ傳遞到Ｑ的效率為____________。15．一位生態(tài)學家研究了一塊玉米地的能量流動情況，得到如下數(shù)據。·這塊玉米地共收割玉米約10000株，質量為6000kg，其中共含碳2675kg·這些玉米在整個生長過程中通過呼吸消耗的葡萄糖約2045kg·1kg葡萄糖儲存1.6×107KJ能量·整個生長季節(jié)，入射到這塊玉米田的太陽能總量為8.5×1012KJ（1）計算：這些玉米在整個生長季節(jié)所固定的太陽能總量是___________，呼吸消耗的能量占所固定的太陽能總量的比例是____________；這塊玉米田的太陽能利用率是_____________。（2）根據計算，請畫出能量流經該玉米種群的圖解，圖解中應標明各環(huán)節(jié)能量利用和散失的比例。課后反思《生態(tài)系統(tǒng)的能量流動》一節(jié)主要講述了能量流動的過程、能量流動的特點和研究能量流動的意義。本節(jié)課采用了“三段教學”模式，借助多媒體手段最大限度地發(fā)揮了學生的主動性和創(chuàng)造性，使學生能夠運用所學的生物學知識解決實際生活中的問題。以下是針對本節(jié)課的教學我的幾點感悟：1.反思成功點（1）教師能夠調動學生積極主動地參與學習活動。本節(jié)以《魯濱遜漂流記》的有關情節(jié)引入，激發(fā)了學生學習的興趣，調動了學生學習的積極性，在課堂上通過學生的互相討論，學生的思維被充分地調動起來，主動參與學習，成為學習的主人。（2）師生互動活動方式為學生閱讀教材后相互討論，解決教師提出的問題。通過這種互動方式使學生能夠主動學習、獲取知識，提高了學生理解、觀察、分析和解決問題的能力，培養(yǎng)了學生的創(chuàng)新思維。（3）在教學中結合多媒體課件，不僅體現(xiàn)了生物教學生動、鮮活的特點，而且降低知識難度使學生更容易接受，同時教師的適當總結，可以使學生對知識有更深更全面的認識。（4）好孩子是夸出來的。教學中不要吝嗇一些表揚、鼓勵性的語言，例如你真棒、做得不錯、你說得太好了等，經常使用這些語言往往既可以消除學生回答問題的緊張心理，又調動了其他學生回答問題的積極性。2.反思創(chuàng)意點（1）教育理念a:“生活化”理念——生物課堂的內容是現(xiàn)實的、有意義的、富有挑戰(zhàn)性的。學生不僅要理解有關知識，還應把知識與實際