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能量流动教学案例

2011-12-13 09:12:34
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必修3第五章第二节 生态系统的能量流动教学案例
【教材分析】
本节课是高中生物必修3的第五章第二节教学内容。本节教学内容主要从“生态系统中能量的流动过程”、“生态系统中能量流动的特点”和“人类研究生态系统能量流动的意义”这三个方面来阐明生态系统中的能量流动问题。
“生态系统能量流动的过程和特点”是本节的重点内容之一,“能量流动具有单向性和逐级递减的原因”是本节的难点之一。我利用“赛达.伯格湖中能量流动定量分析”这一经典的生态学实验,是突破这一难点的关键,同时也是这部分教学内容的精华所在,因为在指导学生讨论这部分实验数据的过程中,可初步训练学生的分析、推理能力。
“研究生态系统能量流动的意义”这一教学内容,紧密联系人类的生产生活实际,充分体现了“科学、技术、社会”观点。
【教学目标】
知识与技能:
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。
过程与方法:
1.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,培养学生识图、析图的能力及分析、综合和推理的能力。2.重视对学生“分析和处理数据”技能的训练,让学生学会处理数据、分析数据。
3.在分组讨论中学会合作与交流。
情感态度与价值观:
通过讨论“研究生态系统能量流动的意义”这一教学内容,使学生理解科学是第一生产力的观点。
【教学重难点】重点:生态系统能量流动的过程和特点
              难点:生态系统能量流动的过程和特点
【教学过程及主要内容】
导入:问题探讨”:《孤岛生存》
假设你像电影中的鲁滨逊那样,流落在一个荒岛上,那里除了有饮用的水以外,几乎没有任何食物。你随身尚存的食物只有一只母鸡、15kg玉米。
讨论:你认为以下哪种生存策略能让你维持更长的时间等待救援:
A、先吃鸡,再吃玉米。
B、先吃玉米,同时用一部分玉米喂鸡,吃鸡产下的蛋,最后吃鸡。
学生积极思考,热烈讨论的兴趣很高,他们的答案有选A的也有选B的,但多数学生选B。
讲述:大家思考,人为什么要进食?
(是为了从食物中获取能量以满足各生命活动的需求)
要想维持时间更长,就必须使流入的能量更多。到底哪条途径合理呢,我想我们学了这节课后便能见分晓。
新授:第二节 生态系统的能量流动
概念:生态系统中能量的输入、传递和散失的过程,称为生态系统的能量流动。
能量流动的分析:
以种群为例进行研究能量变化,可以从个体水平着手,也可以把种群当成一个整体来研究能量输入和输出。在生态系统中种类繁多,大家认为哪个水平研究起来更合适?
学生都会认为在群体水平进行研究更好。
一、能量流动的过程
以草原生态系统为例思考下列问题:
1、生态系统需要的能量来自于哪里?
2、能量以哪种方式输入到生态系统中,这一过程由谁来完成?能量在这个过程中发生了什么样转化?
3、生态系统的能量流动沿着什么渠道进行?
4、输入生态系统的总能量是多少?
以草----羊----狼----豹的食物链为例思考下列问题
1、生产者固定的太阳能去向如何?各是何种方式输出的?
2、初级消费者的摄入量与同化量相等吗?进入该营养级的能量是多少呢?
3、初级消费者同化的能量有哪些去向?
4、用流程图来表示生态系统中能量的流动过程。
学生据课前预习一一作答(略)
讲述:几乎所有生态系统的能量源头是太阳能,流入某营养级的能量是指该营养级的同化量,能量在沿食物链流动时,每一营养级都有输入、传递、转化和散失过程,分解者则是利用生物的遗体残骸来获取能量。
(屏幕显示“生态系统的能量流动图解”)
二、能量流动的特点
思考与讨论:
1、    能量在生态系统中流动是否有固定方向?能否逆向流动?为什么?
2、    流经某生态系统的能量能否再回到这个生态系统?为什么?
3、    通过以上讨论,你能得出什么结论?
学生讨论作答,生态系统的能量在逐级递减,可以得出生态系统能量流动是单向不循环的。
讲述:很好,能量在生态系统中的流动很大部分是以热能形式散失,而散失后的能量不能再回到该生态系统中参与流动,所以开放的生命系统需要不断的从外界汲取能量来维持系统的稳定。
除此之外能量流动还有什么样的特点?请同学们依图,定性分析为什么生态系统能量流动的图解中方框逐级变小,箭头越来越细?这说明生态系统能量流动有什么特点?
对于问题仅作定性阐释是不够的,必须基于科学实验,用实验数据来说明问题。
让学生利用教材中“赛达伯格湖的能量流动图解”,对能量流动进行定量分析。
 
对计算得到的数据列表格进行分析

 

营养级
流入能量
流出能量
(输入下一营养级)
出入比
生产者
 
 
 
初级消费者
 
 
 
次级消费者
 
 
 
分解者
 
 
 
学生通过计算填写表格(略)
思考与讨论:
1、随着营养级的升高,流入的能量呈现什么样的变化?
2、流入某一营养级的能量能不能百分之百的流到下一个营养级?这是否与能量守恒定律相矛盾?
3、通过以上分析你能总结出能量流动有什么特点?
学生可以得出能量流动是逐级递减的。
师生总结:生态系统的能量流动具有两个特点:1、单向不循环流动;2、逐级递减:传递效率为10%—20%。
讲述:生态系统中的营养级越多,在能量流动过程中消耗的能量就越多。
进行针对性练习
如果把单位时间内各营养级所得的能量数值,由低到高绘成图,会形成一个什么样的图形呢?
引出:(屏幕显示“某湖的能量金字塔”)
 
学生回答:金字塔、三角形
思考:如果把各个营养级的生物数量关系用绘制能量金字塔的方式表达出来是不是也是呈金字塔形?如果是,有没有例外?
例子:绘制一个海洋生态系统的生物量金字塔;一个有树木、昆虫和小鸟组成的生态系统的个体数量金字塔。观察它们和能量金字塔的区别。
学生解释如下现象:
1、“一山不容二虎”;
2、一条食物链一般不会超过5个营养级;
3、在市场上肉一般比蔬菜贵,试从生态系统能量流动的角度分析原因。
讲述:通过本节课的学习,我们应该知道生态系统必须不断的从外界获取能量来维持稳定。能量流动维持各个营养级的生命和繁衍,使得一个生态系统得以存在和发展。现在我们再
回到《孤岛生存》的问题上,那么你会再选择哪种策略?
学生解释回答
三、研究能量流动的实践意义
讲述:可见研究能量流动可以帮助人们合理调整生态系统中能量流动的关系,使能量持续高效地流向对人类最有益部分。但是在人类利用资源的过程中持续和高效常常会发生矛盾,例如,渔业、林业、畜牧业和农业的高产带来的是鱼类资源的枯竭、森林的破坏、草原的退化和环境的污染。因此,要实现社会经济和生态环境的可持续发展,研究生态系统中能量的流动规律至关重要。
小结:强调重点
作业(略)
课后思考题:如何让农田生态系统中的水稻果实和秸杆持续高效地流向人类?
练习(略)
 
板书设计:
第二节 生态系统的能量流动
一、          能量流动的概念
二、          能量流动的过程、途径
三、          能量流动的特点
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