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生态系统能量流动一、对教材的分析与组织1.教材地位：本模块设计思路突出生命系统稳态与环境的关系。学习生态系统的能量流动有助于学生从群体水平上理解生命系统中发生的生物与生物间、生物与环境之间的相互作用，认识生命系统结构和功能的整体性。同时在分析生态系统的能量流动过程中，学生能领悟系统分析、建立模型等科学方法。能量是一切生态系统的动力，也是生态系统存在和发展的基础，生物圈中每一个完整的生态系统都是一个能量输入、传递和输出的系统，这是生态系统功能的一个重要体现。它直接关系到物质循环和生态系统稳定性的学习。2.教学目标的设定：课程目标相关内容标准为“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，即学生应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，要达到这一目标，首先应使是学生掌握能量流动的基本规律，及分析能量流动的基本方法。因此设定这节课的教学目标为：（1）知识目标：分析生态系统能量流动的过程和特点（2）能力目标：尝试运用系统分析方法、初步建构生态系统能量流动模型，训练分析问题的能力（3）情感目标：通过分析生态系统的能量流动过程，领悟系统分析的思想。3.重难点分析：依据教材地位和教学目标，确定生态系统的能量流动过程及特点是本节的重点。能量本身是一个抽象的概念，能量流动也是抽象的，而且各营养级中能量的来源和去路比较复杂，在学生原有的认知结构中，对于能量的认识不是很充分，对于能量流动的过程和特点更是生疏，因而成为认知上的难点。突破的方法:调动学生运用已有的“光合作用”、“呼吸作用”与“营养级”等知识，由整体到部分，再由部分到整体的分析方法，使学生在推理的过程中理解生态系统中的“能量、能量转化、传递和散失的过程及特点”，并运用学生熟知的过度放牧、草场沙化的案例分析激发学生的求知欲，运用信息技术手段把学生学习与解决问题过程相结合来突破难点。4.课时安排：两课时，第一课时学生学习的重点是分析生态系统的能量流动过程，并能初步运用能量流动的规律解决实际问题，这样既能加深学生对能量流动过程、规律的理解，同时为第2课时归纳总结研究能量流动的意义打基础。第二课时学生学习的重点是，体验调查生态系统能量流动的方法，理解研究能量流动的意义。教师通过调查的案例与学生设计、制作生态瓶活动相结合的方式进行第2课时。教学手段：多媒体辅助教学教学方法：启发、讨论与讲授相结合教学流程：创设情境，引入新课讨论分析，获取新知迁移运用，解决问题提供视频资料，引导学生从解决过度放牧导致草场沙化的问题入手，导入新课。通过视频资料，案例引发问题入手，激发学生学习兴趣和热情。(一)创设情境，引入新课提供草原生态系统资料，请学生写出营养结构及成分。明确分析生态系统各营养级之间的能量流动，一般在群体水平上研究，这种将群体视为一个整体进行研究是系统科学常用的研究方法。而群体是由个体组成的，因此应从个体水平入手进行分析。1.引导学生从个体入手推导第一营养级的能量由输入到流出的过程，构建能量流动的分析模型。【教师活动】启发学生运用已学知识分析一棵苜蓿的能量由输入到流出的过程【学生活动】讨论、分析，完成导学卡中相关内容。【师生活动】展示交流，从代谢的角度分析，完善流程图。引导学生从个体到群体进行分析，构建第一营养级能量流动的分析模型。【学生活动】学生绘制完成第一营养级能量流动的分析模型图，初步体会生态系统能量流动模型。【师生活动】展示交流，校正完善第一营养级能量流动的分析模型图。(二)讨论分析，获取新知光合作用固定的能量(同化量）一棵苜蓿初级消费者分解者(细菌、真菌等）细胞呼吸散失残枝败叶储存生长、发育和繁殖传递细胞呼吸散失异化作用是指生物体把自身的一部分组成物质加以分解，释放出其中的能量，并且把分解的终产物排出体外的变化过程。同化作用是指生物体把外界环境中获取的营养物质转变成自身物质，并且储存能量的变化过程。传递细胞呼吸散失初级消费者残枝败叶细胞呼吸分解者(细菌、真菌等）散失生产者固定(同化量）输入第一营养级的能量转移途径2.启发学生运用对比分析法，分析第二营养级能量的由输入到流出的过程【教师活动】提出问题：从代谢特点分析，第二营养级能量输入的方式与第一营养级有何不同？第二营养级同化的能量去路？【学生活动】学生依据模型讨论分析初级消费者的能量由输入到流出的过程初级消费者摄入初级消费者同化粪便散失细胞呼吸次级消费者摄入传递传递细胞呼吸散失遗体残骸分解者散失细胞呼吸初级消费者残枝败叶细胞呼吸分解者(细菌、真菌等）散失生产者固定(同化量）3.引导学生构建生态系统能量流动概念模型。【教师活动】提出问题：第三营养级的能量流动过程与哪个营养级相似？能量在传递过程中有何变化？请学生归纳生态系统能量流动过程概念图。【学生活动】小组讨论归纳，绘制生态系统能量流动过程概念图。【师生活动】展示交流，校正完善生态系统能量流动过程概念图。总结能量的源头、输入该生态系统的总能量、能量流动的渠道。1.生态系统中的能量通过什么形式散失？2.生态系统中的能量流动和转化是否遵循能量守恒定律？3.流经某个生态系统的能量能否再回到这个生态系统当中来？能量流动有何特点？想一想【学生活动】通过讨论初步得出生态系统中的能量流动的特点。【师生活动】归纳总结生态系统能量流动的概念。运用导学卡引导学生分析生态系统能量流动的过程，使学生一步一步的分析推理掌握生态系统的能量流动特点，这样利于学生在推理分析的过程中获取知识，又在应用知识解决问题中加深理解知识。同时体现教师的主导和学生学习的主体作用。首先利用导学卡，引导学生从个体入手分析第一营养级的能量由输入到流出的过程，构建能量流动的分析模型。研究生态系统中能量流动一般在群体水平上，这种将群体视为一个整体进行研究是系统科学常用的研究方法。学生群体水平分析的能力欠缺，而群体是由个体组成的，因此从个体水平入手进行分析，构建能量流动的分析模型，有助于学生学习本节后面的内容。其次启发学生运用对比分析法，分析第二营养级能量的由输入到流出的过程，及能量在各营养级中流动过程之中能量发生的变化，引导学生构建生态系统能量流动概念模型。并讨论初步得出生态系统中的能量流动的特点。将能力培养、科学方法的训练以及情感价值观的培养与教学过程有机的结合在一起，如尝试运用系统分析方法、初步建构生态系统能量流动模型。应明确能量在生态系统中是如何流动的，这是许多生态学家关注的问题。而对此问题的回答，仅仅作定性的阐释是不够的，必须基于科学实验，用实验数据来说明问题，由此引出林德曼的研究。在学习“林德曼的研究”时，重点放在如何整理数据、分析数据，进而得出科学结论上。采用教材中“资料分析”的建议。引导学生用数据来分析能量流动的特点，有学生归纳总结生态系统能量流动具有的两个特点。4.引导定量分析生态系统能量流动的特点算一算营养级输入能量流出能量（输入后一个营养级的能量）流出／输入（传递效率%）第一营养级第二营养级第三营养级464.662.813.5262.812.620.0612.6讨论：（1）输入到该生态系统的总能量是多少？（2）每一营养级的能量流动与转化遵循能量守恒定律吗？（3）流入每一营养级的能量为什么不能百分之百的流向下一营养级？数据分析与处理（能量单位：J∕（cm2.a））•自身呼吸作用消耗•分解者利用•暂未利用12.662.8未固定生产者464.6植食性动物62.8肉食性动物12.696.318.87.5分解者14.612.52.1微量未利用327.329329.35.0呼吸作用122.613.52%20.06%对美国南部达科达（Dekota)牧场9年研究结果如下：指标1头牛∕8.5公顷1头牛∕3.6公顷牧草利用率（%）37639年后草场质量改善退化提供美国南部达科达（Dekota)牧场的资料，引导学生从能量流动的角度分析、分析出生物与生物之间是相互作用的整体。生态系统热带雨林荒漠生产者固定的太阳能总量约为2200约为140两种不同生态系统中的生产者固定的太阳能总量（单位：克／米2／年）分析出生物与无机环境之间是相互作用的统一整体。这有助于落实情感目标，引导学生领悟系统方法的思想，从系统的整体出发，分析部分与部分、部分与整体、整体与外部环境之间的相互关系，而不是孤立、片面地看待事物。为后面解决问题做好铺垫。我们能否依据能量流动规律对畜牧的草原的结构进行优化，以达到获取更多的羊或牛的目的？（三）迁移运用，解决问题人工种草为更多的牲畜提供更多的牧草，从而实现新的畜草平衡，这就是建立人工草地与防治草原退化的辨证关系。锡林河河漫滩建立的人工草地提升学生运用所学知识解决问题的能力。1.调查得知某河流生态系统的营养结构共有4个营养级（以A、B、C、D表示）。经测定，一年中流经这4个营养级的能量分别为：营养级能量（J·m-2）A141.10×105B15.91×105C0.88×105D871.27×105该生态系统中初级消费者是：A练一练农作物家禽、家畜饲料粪肥食用菌沼气池（含微生物）沼渣人菌渣等粪便粪便燃料秸秆沼渣、沼液组肥料农作物家禽、家畜饲料粪肥人食物食物1.完成能量流动图解2.哪个生态系统能够被人类所利用？为什么？拓展训练图A图B分解者呼吸作用初级消费者次级消费者三级消费者生产者呼吸作用第2节生态系统的能量流动二、概念：能量的输入、传递、转化、散失的过程三、特点：单向流动，逐级递减。传递效率10%-20%一、过程板书归纳：