高中人教版 (2019)第2节 生态系统的能量流动教案设计

《生态系统的能量流动》教学设计

一、教材与学情分析

本节内容选自高中生物选择性必修2《生物与环境》的第3章生态系统及其稳定型的第2节生态系统的能量流动。

本章地位：生态系统是生物群落与环境相互作用的一个有机整体，本章内容——生态系统及其稳定性，是该模块《生物与环境》中的核心内容；同时也是第4章——人与环境的理论基础。

本节地位：而生态系统的能量流动是生态系统的三大功能之一，学习本节内容，需要建立在第一节生态系统的结构的基础上，也是后续物质循环的学习的基础，体现了是物质是能量的载体。

本节内容主要包括生态系统流动的概念、过程、特点、表示方法和研究的意义。

二、教学目标

1.理解生态系统能量流动的过程和概念；

2.通过数据的分析，总结生态系统能量流动的特点；

3.学会用图形——金字塔模型来表示生态系统的能量流动；

4.运用生态系统能量流动的过程和特点，能够分析生活中生态系统的利弊，总结出研究生态系统的意义。

三、重难点

1.分析生态系统的能量流动过程，来理解生态系统能量流动的概念；

2.通过分析赛达伯格湖的能量流动的图解，总结出能量流动的特点；

3.运用生态系统能量流动的特点，分析生活中生态系统能量流动的科学原理；

以上3点，既是重点又是难点，此外还有一难点：生态金字塔的级数一般不超过5及倒置的实例和原因。

四、设计思路

本次课程是网络课程，且作为新授课，贴近教材，理清教材设计的思路，理解过程性概念，主要设计是“分析——小结——总结“的模式进行讲解，解答课本的思考题，内容设计难度低，以适用于学生自学和预习。

本节内容，采用教材中鲁滨逊流落荒岛的例子导入，先直接给出生态系统能量流动的概念，再按照每一个营养级来讲解生态系统能量流动的过程，每讲解一级总结一级的过程，讲完第一、二、三级后，窜起整个过程，点出生态系统能量流动的概念。接着带领学生通过图和表格的转换，归纳出生态系统能量流动的特点。同时，用表格表示能量流动的情况，引出能量流动表示方法——金字塔，介绍三种金字塔模型。最后给出生态学研究的意义，并举出生活运用的实例。

五、教学过程

1.新课导入

（1）给出问题情景：假设你是鲁滨逊，流落荒岛，仅有水、鸡和玉米，如何选择食物的使用策略，来维持更长时间等待求援？

（2）回顾旧知，给出概念。回顾生态系统的结构，点出生态系统流动的概念。

2.新课讲解

（1）确定研究和分析的思路。讲述以个体为研究单位，研究生态系统的能量流动，个体繁多，研究复杂；类比数学合并同类项的思路，合并所有同物种的个体为种群进行研究，简化研究的过程。

（2）生态系统的能量流动过程

①分析生产者的能量输入情况：

地球上生态系统能量的最终来源是太阳能，是生产者通过光合作业，固定在有机物中。重点强调输入生态系统能量的起点，以及能量转换的形式：太阳能转换为有机物中的化学能。

②分析生产者的能量流动情况

先分析固定下来的能量的两个去向是：散失和储存，指出散失的形式是呼吸作用，以热能的形式散失了；储存的能量有用于第一营养级的生物的生长、发育和繁殖；

接着以动画的形式分析了储存的能量的去向有哪些：遗体残骸流向分解者、未利用转化为化石燃料、被下一营养级摄入；

最后以流程图的形式总结出第一营养级的能量流动情况；

③分析第二营养级能量流动的情况

先以问题“第二营养级摄入食物中的能量全部都被该营养级利用了吗”进行分析，得出“同化量=摄入量-粪便量”；

再接着分析第二营养级能量的去向，再进行总结第二营养级的能量流动情况；

④分析第三营养级的能量流动情况：

先按照第二营养级的分析思路进行分析，接着提出“各级消费者的能量流动情况是否都是与第二和第三相同“的问题，点出只有最高级消费者，不会被捕食。

再分析比较前面的能量流动过程，总结出能量流动的渠道是食物链、食物网。

⑤总结归纳能量流动的过程，与能量流动的概念相呼应。结合课本的55页3-6的图来产生，使学生能够理解能量流动的概念。

（2）能量流动的特点

①解读教材思考·讨论中的“分析赛达伯格湖的能留流动“的图解，重点解决讨论中的第一、第二个问题，设计出表格给学生参考，通过讨论的能量的”出入比“，以此引出能量传递效率的概念，计算出第一营养级到第二营养级、第二营养级到第三营养级的传递效率。

②总结归纳能量流动的特点，并分析其原因

特点1是单向流动，分析其原因：一是从进化的角度解释，是自然选择的结果；二是从热力学定律的解读解释，散失的热能不可以自发的回到生物群落。

特点2是逐级递减，结合前面分析的生态系统能量流动的示意图分析其，能量逐渐递减的原因：各营养级生物都会因呼吸作用消耗大部分能量；各营养级的能量都会有一部分流入分解者；还有一部分能量未被利用，例如成为化石燃料等。

最后运用能量流动的特点，提出生态系统稳定的条件是需要从系统外补充能量。

（3）生态金字塔

①采用前面讲述赛达伯格湖的能量流动时，用表格表示各营养级能量情况，简单明了引入，提出可以用图形来表示，以面积（或体积）大小来表示能量多少，自然引入能量金字塔；结合能量流动的特点，分析能量金字塔一定是正金字塔的。

②接着提出把能量换成生物量，就形成生物量金字塔了，这里需要跟学生解释一下生物量的概念，同时分析出现倒金字塔的情形，并举例；

③提出数量金字塔的概念，举例出现倒金字塔的实例；

④总结生态金字塔的种类和特点。

（4）研究生态系统流动的意义：

①提出意义1：研究生态系统的能量流动，可以帮助人们将生物在时间、空间上进行合理配置，增大流入某个生态系统的总能量。并举例和分析：间作套种、多层育苗、稻--萍--蛙等立体农业生产方式。

②提出意义2：研究生态系统的能量流动，可以帮助人们科学地规划和设计人工生态系统，使能量得到最有效的利用。并举例分析，同时强调，科学规划生态系统是提高能量利用率，能量利用率与传递效率是不同的；

③提出意义3：研究生态系统的能量流动，还可以帮助人们合理地调整生态系统中的能量流动关系，使能量持续高效地流向对人类最有益的部分。并举例分析，例如载畜量的确定、除虫除虫的意义等。

（5）给出本节课程框架，帮助学生理清楚本节的内容框架。也可以作为本节课的板书内容。

3.讲解教材习题的“概念检测“，巩固本节内容。