視頻標簽：生態系統的能量流動

所屬欄目：高中生物優質課視頻

視頻課題：福建省高中生物優質課比賽教學視頻_生態系統的能量流動（第一課時）

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福建省高中生物優質課比賽教學視頻_生態系統的能量流動（第一課時）

《生態系統的能量流動（第一課時）》教學設計

• 教材分析

        本節是人教版高中生物教材必修三《穩態與環境》中第5章第2節，主要包括生態系統中能量流動的過程、特點和研究能量流動的意義三部分內容。該部分的知識內容較易掌握，但由于該內容往往把分析和應用結合在一起，學生還是有一定困難的。教學中運用多媒體課件說明能量流動過程的兩大特點非常必要，另一方面必須掌握分析的方法，以實例鞏固是必不可少。本節內容以“生態系統的結構”為基礎，結合“光合作用”“呼吸作用”，具有一定的綜合度。為選修三“生態工程”的學習打下理論基礎。

• 學情分析

前概念調查結果顯示：學生在初中階段對生態系統的能量流動有了一定了解，幾乎都知道能量流動是沿著食物鏈進行的，約80%的學生能準確答出能量流動的特點是“單向流動、逐級遞減”，但也僅僅是記住了這8個字而已，并沒有完全理解它的含義，主要體現在對“問題探討”的情景選擇中80%的學生選擇了方案二。對于“傳遞效率”一詞，則幾乎沒有印象。約50%的學生對“能量流動的概念”理解是有誤區的，對于能量流動的過程，則是學生的前概念中問題最大、誤區最多的地方。
在思維方面，高一學生已具備了一定的分析推理能力和綜合分析能力，對于在老師的引導下構建概念模型、分析表格數據完全有能力做到。

• 教學目標

• 知識與技能

      1.了解生態系統能量流動的概念
      2.運用概念模型分析生態系統能量流動的過程
      3.應用生態系統能量流動的特點解決實際問題
      4.體會研究生態系統能量流動的意義

• 過程與方法

      1.嘗試構建生態系統能量流動過程的概念模型
      2.嘗試定量地分析某個具體生態系統的能量流動過程和特點，提升數據處理能力

• 情感、態度與價值觀

          通過體會研究生態系統能量流動的意義，認同一些生態學觀點，如人類生產應遵循生態學原理和可持續發展原則。

• 教學重難點

           生態系統能量流動的過程和特點
      五、教學方法
1.設計前概念問卷，借助網絡，通過“前概念調查問卷”了解學生的認知沖突，確定需要轉變的概念，設計合適的概念轉變方案
2.采用任務驅動式教學，通過情景引導學生完成“明晰能量流動的概念”、“分析能量流動的過程”、“歸納能量流動的特點”以及“體會研究能量流動的意義”四個任務。
3.生態系統能量流動的過程：該知識點的突破從引導學生構建能量流動的概念模型入手，以人為例，由特殊到一般引導學生構建能量流動過程的概念模型。實現概念轉變。
4.生態系統能量流動的特點：通過賽達伯格湖能量流動過程的數據分析，直觀歸納能量流動的特點，并引出“能量傳遞效率”的概念。
六、課前準備
    前概念調查問卷（網絡版），
七、教學過程

教學環節	教師活動	學生活動	設計意圖
情境引入	展示“前概念調查”中爭議、沖突較大的調查結果，以錯誤率較高的“荒島求生”案例設計認知沖突，引出教學任務	完成前概念調查問卷   對“問題探討”中的生存策略產生疑問 明確本節課需解決的任務	設計認知沖突，引發學生學習興趣，引出教學任務
任務一：生態系統能量流動的概念	以“人”為例，用問題串引導學生構建生態系統能量流動的概念模型 食物鏈中人的能量從何而來？ 轉化的能量如何被人利用？ 呼吸作用釋放的能量有幾個去向？             可以簡化么？ 傳遞到人體內的能量，最后的去向是？ 每一個人都是這樣么？這里的“人”指個體還是種群更合理？ 每一個種群都適用么？若要都適用，該如何修正？     小結構建概念模型的方法，板書“一、概念：輸入、傳遞、轉化、散失”	構建生態系統能量流動的概念模型     通過食物的消化吸收輸入到人體   呼吸作用   一部分以熱能的形式散失，另一部分用于各種生命活動如生長、發育、繁殖   邊回答邊初步完成以下概念模型               簡化為：	引導學生學會從特殊到一般的思維方式，為構建“生態系統能量流動過程”模型打下基礎。                   學生體會、實踐“由個例到一般”的思維過程
教學環節	教師活動	學生活動	設計意圖
任務二：分析生態系統能量流動的過程                               1.構建第一營養級能量流動過程的概念模型	過渡：能量的輸入方式、輸入形式，如何傳遞、轉化成什么形式，最終又如何散失，都是我們需要搞清楚的問題，那么我們該從什么地方著手研究生態系統能量流動的過程呢？ 1.生態系統能量流動的渠道是什么？ 2.能量是如何輸入食物鏈的？又是如何在食物鏈中傳遞、轉化的，用簡要的概念模型表示出來（給出生產者、初級消費者、次級消費者，請學生補充能量流動過程的最基本模型）   引導學生利用“能量流動的概念模型”來構建能量流經第一營養級的模型 1.生產者的能量來源是？ 2.生產者能量的去向有？ （用于生長、發育和繁殖的這一部分能量會隨著食物鏈流向哪里？）	思考     食物鏈、食物網     初步形成生態系統能量流動過程的概念模型             思考、回答 來源：主要來自光合作用固定的光能 去向：呼吸散失；用于生長、發育和繁殖       被吃掉的流向初級消費者（下一營養級） 沒有被吃掉的流向分解者 去向：①呼吸散失       ②流向下一營養級（初級消費者）       ③流向分解者 構建能量流經第一營養級的概念模型	引導學生思考分析能量流動的方法                         由易到難             讓學生體驗構建模型的過程，掌握定性分析能量流動過程的方法，
教學環節	教師活動	學生活動	設計意圖
2.構建第二營養級能量流動過程的概念模型	引導學生分析能量流經第二營養級與第一營養級的不同，請學生自主構建能量流經第二營養級的模型 雞所吃得玉米里的能量全部轉化為了雞自身的能量么？為什么？ 如何區分二者？（引出“攝入量”與“同化量”） 3.糞便中的能量流向了分解者，這一部分的能量屬于生產者流向分解者的，還是初級消費者流向分解者的呢？         1.次級消費者（人）的能量來源和去路與初級消費者有何不同？ 2.如何建構生態系統能量流動的簡化模型？	思考、回答 不是，有一部分儲存能量的有機物沒有被消化吸收，隨糞便排出體外   攝入量=糞便量+同化量   生產者     構建模型：     1.去向中沒有“流向下一營養級” 2.從每一營養級的能量的來源和去向考慮，簡化圖如下：	學生熟練掌握分析方法并能自主構建能量流動過程的概念模型
任務三：歸納生態系統能量流動的特點	過渡：比較自己構建的模型與課本P94圖5-7有何差異，引出能量流動的特點——單向流動、逐級遞減 如何理解“單向流動”中所蘊含的“不可逆轉”“不能循環”？ 如何理解“逐級遞減”？ 引入能量傳遞效率一詞	思考、回答 食物鏈中捕食關系是單向的，所以能量流動的方向是單向的，不可逆轉；能量是以光能的形式進入生態系統，以化學能的方式傳遞，最終以熱能的形式散失，不能循環。 營養級越高，所含能量越少	學生定性分析能量流動的特點
教學環節	教師活動	學生活動	設計意圖
	以“賽達伯格湖的能量流動”為例，定量分析能量流動“逐級遞減”的特點。 完成表格 流入某一營養級的能量，為什么不會百分之百地流入下一個營養級？ 3.計算能量傳遞效率         引導學生回憶能量金字塔，提問： 為什么一般肉比蔬菜要貴？ 2.為什么一般食物鏈只有4~5個營養級？ 3定量分析“荒島求生”兩種策略 能量是以物質為載體的，假設單位質量的生物體所含能量相同，母雞重1.5Kg，按能量傳遞效率20%計算，且策略2中有1/5的玉米給雞吃，剩余的玉米給人吃，求兩種策略可以使人的體重增加多少？	1.完成表格 因為流入該營養級的能量，大部分通過呼吸作用散失了，還有一部分給了分解者，一部分未利用，剩下來的那部分才流入了下一個營養級     生產上獲得一斤肉比獲得一斤蔬菜需要投入更多的能量。 營養級越多，能量流動過程中的能量損耗就越多，超過4~5個營養級就很難維持穩定了。	定量分析能量流動的特點，引出能量傳遞效率的概念，鍛煉學生數據處理的能力。
任務四：體會研究能量流動的意義	過渡：可見，通過學習能量流動，是能夠幫我們解決實際生產問題的，這就是我們研究生態系統能量流動的意義所在。 指導學生閱讀課本P96最后兩段	閱讀課本P96最后兩段，總結生態系統能量流動的意義 實現能量的多級利用，大大提高能量的利用率。 調整能量流動關系，使能量持續高效流向有益于人類的部分。	鍛煉學生提取信息的能力及歸納總結的能力。
教學環節	教師活動	學生活動	設計意圖
總結	引導學生總結本節內容。	總結，課堂檢驗

• 作業布置

1. 構建“分解者”能量流動過程的概念模型
2. 課后P97技能訓練
3. 《陽光課堂》

• 板書設計

                              5.2生態系統的能量流動
一、概念：輸入、傳遞、轉化、散失
二、能量流動的過程
    1.渠道：食物鏈、食物網
    2.過程：
 
 
 
 
 
 

• 能量流動的特點

        1.單向流動：不逆轉、不循環
        2.逐級遞減：傳遞效率≈10%~20%
四、能量流動的意義
九、課后反思
        本節課設計的亮點在于課前通過前概念調查找到學生的迷思概念（1.無法清晰準確的表述能量流動的概念，僅僅停留在初中階段能量沿食物鏈從生產者到消費者的層次，并不會結合必修一所學的知識來整體看待能量的來源和去向；2.雖然知道能量流動的特點是“單向流動、逐級遞減”，但只知其表層含義，并不能真正和生活相結合，進而解決問題。），然后結合本節的教學重點有所側重地引導學生構建生態系統能量流動的概念模型。接著運用構建好的概念模型分析解決學習中遇到的新問題。培養學生利用模型來分析、解決問題的能力，進而自主掌握新知識。
在引導學生構建概念模型時，考慮到學生很少采用這樣的方法，所以遵循了由易到難的思路，從學生最熟悉的自身開始分析，結合必修一知識初步構建能量流動的概念模型→簡化模型→修改模型使其具備普適性。在分析的過程中，學生實際上對個體的能量來源與去向已經掌握清楚了，也初步清楚了分析能量流動要考慮哪些問題，再進一步推廣到一般，難度就降低了很多，也可以逐漸獨立完成后續對各個營養級能量流動的分析。不僅通過該過程能達到教學目標，更重要的是學生掌握了心的學習方法。核心概念的教學與核心素養的培養一直都是我們追求的目標，本節課通過概念轉變教學在這方面做了一些嘗試。
由于是借班上課，所以對學生情況并不是十分了解，于是在以人為例構建概念模型的時候多花了些時間，從課堂的完整性和生成性來看，本節課最后上到理論上分析能量流動的特點就可以了，若用典型例題加以分析，課堂的完整度會更好。
附：前概念調查問卷

“能量流動”知多少？

友情提示：本卷不設標準答案！是的！你沒有看錯，問卷君也沒有搞笑（嚴肅臉）！選擇題不定項哦（可單選亦可多選，隨便你~）但……請閉卷作答！謝謝合作

 

3. 呼吸作用所釋放能量的去向包括 [多選題] [必答題]

□ 儲存到有機物中    □ 以熱能形式散失    □ 用于思考、運動    □ 用于各種生命活動如生長、發育、繁殖

4. 生態系統的功能包括 [多選題] [必答題]

□ 能量流動    □ 物質循環    □ 信息傳遞    □ 自我調節

5. 在“草→兔→鷹”這條食物鏈中，草的能量來自于 [多選題] [必答題]

□ 土壤    □ 空氣    □ 光    □ 水

6. 在上題的食物鏈中，兔子所吃草中的能量全部轉化成了自身的能量么？ [單選題] [必答題]

○ 是    ○ 否

7. 還是上面那條食物鏈，兔子從所吃的草中獲得的能量有哪些去向？ [多選題] [必答題]

□ 儲存在身體里    □ 用于生長、發育、繁殖    □ 呼吸作用消耗散失了    □ 很不幸，被鷹吃了，能量流向了鷹    □ 很幸運沒被鷹吃，能量在死后隨遺體殘骸流向了分解者    □ 隨著糞便流向了分解者

8. 耐心點，依然是這條食物鏈，”沿這條食物鏈進行的能量流動是指能量從草流向兔再流向鷹”，這句話對么？ [單選題] [必答題]

○ 對    ○ 錯

9. 自然生態系統中的能量來源有 [多選題] [必答題]

□ 太陽能（光能）    □ 人工輸入的能量    □ 其他可被生產者利用的能量

10. 人工生態系統（如魚塘）中的能量來源有 [多選題] [必答題]

□ 太陽能（光能）    □ 人工輸入的能量    □ 其他可被生產者利用的能量

11. 能量流動的特點是：_________  [填空題] [必答題]

12. 假設你像小說中的魯濱遜那樣，流落在一個荒島上，那里幾乎沒有任何食物。你隨身尚存的食物只有一只母雞、15Kg玉米。你認為哪種生存策略能讓你維持更長的時間來等待救援： [單選題] [必答題]

○ 先吃雞，再吃玉米    ○ 先吃玉米，同時用一部分玉米喂雞，吃雞產下的蛋，最后吃雞。    ○ 其它更好的策略 _________________

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

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