第二节生态系统的稳态教学设计教案

1、   教学准备 1.   教学目标 1.知识目标：说出生态系统能量流动的概念；分析生态系统能量流动的过程和特点；概述研究生态系统能量流动的意义。通过图解分析各种元素在生物圈中的循环情况，通过比较总结物质循环的基本过程与特点。2.能力目标：引导学生用数据来分析能量流动的特点，让学生在归纳总结的基础上，阐述出生态系统能量流动具 有的两个特点。指导学生构建能量流动的概念模型、数学模型、物理模型。对生态系统中能量流动和物质循环加以分析，培养知识迁移和运用能力。3.情感、态度和价值观目标：通过小组分工与自主性学习相结合，培训同学发现问题解决问题以及与他人合作交流的

2、能力。注重生态学观点的培养，同时关注农业的发展和生态农业的建设。培养实事求是的科学态度，树立科学服务于社会的观点。2.   教学重点/难点 重点：生态系统能量流动的过程和特点。研究生态系统能量流动的意义。比较各种物质循环的基本过程与特点。难点：生态系统中能量流动、物质循环、的特点。掌握生态系统中能量流动和物质循环的关系。3.   教学用具 多媒体4.   标签 生物,苏教版,教案   教学过程 (一)预习检查、总结疑惑检查落实了学生的预习情况并了解了学生的疑惑，使教学具有了针对性。（二）情景导入、展示目标。教师：根

3、据你所完成“草地（或湖泊）生态系统与农田生态系统的能量流向与能量的利用率”的课外生物科技活动，完成由感性知识向理性知识的转化的实践。请你问答：两个不同的生态系统中，哪个生态系统的能量更多地流向人类。学生：农田生态系统。教师：产生这种现象的原因是什么？学生：在人的干预下缩短了食物链，并给予了该生态系统的最大能量和物质的输入。教师：那么什么叫做能量流动？物质循环又是指的什么呢？能量流动和物质循环的关系是怎样的呢？学生：随着温度的升高，蚂蚁活动加剧直至死亡。师生共同分析：从上述例子不难看出，环境中的各种因素对生物的影响是十分深刻的。因此，我们把环境中影响生物的形态、生理和分布的因素，叫做生态因素。教

4、师：根据有无生命的特征可以把生态因素分为非生物因素和生物因素。生物因素指周围环境中的其他生物，包括同种和不同种生物的个体和种群。非生物因素包括光、温度、水等很多种，下面我们重点讲述光、温度和水这三种非生物因素对生物的影响。（三）合作探究、精讲点拨。探究一  对能量流动的理解阅读课本P83-84相关内容，结合“塞达伯格湖的能量流动图解”，进行分析、思考并小组讨论下列问题：问1图中各箭头代表的是什么意思？何谓能量流动？【讲述】该生态系统中的能量流动的方向及能量的多少。能量流动是指生态系统中能量的输入、传递和散失的过程，称为生态系统中的能量流动。问2分析图示可知能量流动具有什么样的特点？生

5、态系统能量的作用又是什么？【讲述】从方向上看能量流动是单向流动的，从数值上看能量流动是逐级递减的。生态系统能量的作用：是维持生态系统稳态的动力。问3生态系统中所需要的能量主要来自于哪？能量流动是从什么地方开始的？输入生态系统的总能量是多少？能量流动的渠道是什么？【讲述】生态系统中能量的源头：太阳能。能量流动的起点：从生产者固定的全部太阳能开始。流经生态系统的总能量：生产者所固定的太阳能总量。能量流动的渠道：食物链和食物网。问4生产者固定的能量，流经第二营养级的能量来源及去处如何？【讲述】每个营养级的能量来源。（1）生产者：来自太阳能。（2）消费者：一般来自上一个营养级。（3）分解者：来自生产者

6、和消费者。各营养级能量的去处：（1）一是自身通过呼吸作用分解一部分有机物,释放能量；（2）随尸体、排泄物等流入到分解者中；（3）有一小部分有机物中的能量流入到下一个营养级。问5为什么一个营养级的能量不能全部流向下一个营养级？【讲述】由于每一营养级的生物在呼吸的过程中都会消耗一部分能量，加上动物在摄食过程中总有一部分的能量会消耗在动物排出的粪便中，因此流经生态系统的能量在数量上是不断发生变化的。问6分析每一营养级上能量的“流入”和“流出”是否平衡。试分析原因。【讲述】不平衡。原因是能量流动具有单向流动和逐级递减的特点，即(1)单向流动：食物链中各营养级的顺序是不可逆转的，因为捕食关系不可逆转，这

7、是长期自然选择的结果。各营养级的能量大部分以呼吸作用产生的热能的形式散失，这部分能量是不能被重复利用的。(2)逐级递减每个营养级的生物总有一部分能量不能被下一营养级利用。各个营养级的生物都会因呼吸作用消耗相当大的一部分能量。各营养级中的能量都要有一部分流入分解者。(3)传递效率平均约为10%。问7为什么一条食物链中营养级一般不超过五个？【讲述】能量通过四个左右的营养级，已减少到不足以维持下一个营养级的生命活动的程度，所以一条食物链中营养级一般不超过五个。问8能量流动的最终归宿是什么？【讲述】能量流动的途径：食物链和食物网。能量的变化情况是：太阳能生物体中的化学能热能。因此热量是能量流动的最终归

8、宿。问9能量散失的过程是怎样的？【讲述】问10   初级消费者粪便中的能量包括在它的同化量中吗？为什么？【讲述】粪便是未消化吸收的食物残渣形成的，所以初级消费者粪便中的能量是他没有同化的，因此这部分能量不是初级消费者的，而是他的上一营养级生产者的同化量，其关系式为：消费者摄入量=同化量+粪便量，同化量=积累量+呼吸量，积累量=下一营养级同化量+分解者（+未被利用）。问11研究能量流动的意义，并最终指导学生归纳。【讲述】通过学习生态系统的能量流动，我们知道生态系统必须不断地从外界获取能量。能量是一切生命活动的动力，是生态系统的基础。能量的流动维持各个营养级的生命和繁衍，使得一

9、个生态系统得以存在和发展。探究二  生态系统有关能量的计算阅读课本P83相关内容，结合“塞达伯格湖的能量流动图解”，进行分析、思考并小组讨论下列问题：问12分析“塞达伯格湖的能量流动图解”可知第二营养级获得第一营养级所同化的效率是多少？第三营养级获得第二营养级所同化的效率是多少？能量在相邻的营养级之间传递的效率是多少？【讲述】62.8/464.6×100%13.5%；12.6/62.8×100%20%；10%20%。问13计算某一个营养级一段时间的能量变化。【讲述】输入输出未利用，该营养级全部个体同化的能量。输出：呼吸消耗的能量被分解者分解释放的能量传递给下一营养

10、级的能量。问14计算某一个生物群落一段时间的能量变化。【讲述】输入输出未利用，该生物群落中生产者固定的全部太阳能。输出：该生物群落中所有生物(包括分解者)的呼吸作用释放的能量。问15温带地区一年四季中生物群落的能量是如何波动的？【讲述】春末秋初：生物群落总能量逐渐增加。秋末来年早春：生物群落总能量逐渐减少。问16根据以上几问，试总结能量最值的计算规律？【讲述】(1)若一食物网中，已知最高营养级增重为N：要求最多需第一营养级多少时，按最长食物链，最低传递效率计算。要求至少消耗第一营养级多少时，按最短食物链，最高传递效率计算。(2)若一食物网中，已知第一营养级重量M：要求最高营养级最多获得多少能量

11、时，应按最短食物链，最高传递效率计算。要求最高营养级最少获得多少能量时，应按最长食物链，最低传递效率计算。以上措施可表述为：问17请用表格的形式，将图中营养级之间能量流动的数据进行整理。并计算能量传递的效率。【讲述】问18根据以上知识，构建能量流动的数学模型与物理模型【讲述】数学模型：第n营养级获得的能量最多为  ，最少为物理模型：生态金字塔探究三  生态系统的物质循环阅读课本P84相关内容，思考并小组讨论下列问题：问20生态系统中的物质循环与生物地球化学循环是否是同一概念？其特点是什么？【讲述】是指在生态系统中，组成生物体的C、H、O、N、P、Ca等元素，不断进行着从无机

12、环境到无机环境，再回到生物群落的循环，又叫生物地球化学循环。特点：循环流动，反复出现问21既然物质是循环的，为什么人们还不断向农田中施加氮肥？【讲述】物质在生物圈范围内是循环的。农田中不断有粮食产出，所以要不断施加氮肥。问22碳在生物群落中以什么形式传递？【讲述】碳水化合物。问23参与循环的物质指的是什么？【讲述】参与循环的物质是组成生物体的各种元素。问24碳在生物群落与无机环境之间以什么形式循环？在生物群落内部以什么形式循环？【讲述】碳循环是在生物群落和无机环境之间以CO2形式循环，而不是在生物群落内部循环，碳循环在生物群落内部流动的形式是有机物。问25造成温室效应的主要原因是什么？【讲述】

13、化学燃料的大量燃烧会产生大量的CO2，导致全球气候变暖，从而造成温室效应。问26生物圈中水循环的主要过程如下图所示。分析图示可知生物圈的水循环中包括了哪些元素的循环？其中生物圈中水循环有几条途径？在生物圈中水循环的动力是什么？生物圈中水循环的主要过程【讲述】水循环中包括了H、O元素的循环。海洋水和陆地水蒸发以及植物的蒸腾作用散发的水分在空中形成云，通过降雨返回地表或海洋，一部分地表水渗入地下，地表水和地下水都有一部分流入海洋。水循环是依托水在气态、液态和固态之间的转换才完成的，而这三态的转换需要太阳光的照射，也就是来自太阳光能。问27仔细阅读p87课题研究，思考：小张、小王、小李三人的说法错在

14、哪里？你能设计出更科学合理的实验来探究氮肥和磷肥含量与池塘富营养化的关系吗？设计实验时注意对照实验的设置。【讲述】(1)水体的富营养化是指湖泊、河流、水库等水体中氮、磷等植物营养物质含量过多所引起的水质污染现象。(2)水体富营养化的危害：过多的氮磷流入水体可能造成水体富营养化，使水生植物(藻类等)过度繁殖，在淡水体中形成“水华”，在海洋中形成“赤潮”，进而导致生态系统的稳态被破坏。(3)具体分析如下：水体中N、P增加藻类等浮游植物过度繁殖大量植物死亡，被好氧细菌分解消耗水中溶氧，水体缺氧水生生物死亡。(4)实验设计：可分别检测3个水样，即随机各检测5个样品，平均藻类个体数多的样品密度大，反之密

15、度小。使水质贫营养化，以便进行后面的实验。协调的营养(一定的N、P比)可促进藻类的生长发育，也是水质富营养化的原因之一。加设一个烧杯，其中只加入洗衣粉而不加尿素。天然池塘可能富含固氮细菌，因而磷元素成为制约因素。问28氮元素以什么形式被植物吸收？生物群落中的氮通过怎样的途径转化为大气中的氮气？【讲述】硝化细菌把氨氧化成硝酸盐；进入生物体的氮可形成尿素可被转化为氨，并可进一步转化N2；反硝化细菌可把硝酸盐转化为N2。问29请表格法归纳总结能量流动与物质循环的关系。【讲述】物质循环和能量流动的关系   课堂小结 本教案已多次用于实际教学中，课后我对整节课作了反思，归纳以下几点：

16、1.成功点：教学中，由于引入了网络功能，使得教学中知识点更加生动，便于理解。在课堂上通过学生的互相讨论，学生的思维被充分地调动起来，主动参与学习，成为学习的主人。从而使复杂性的问题简单化。同时我努力引导学生通过多手段、多角度的探索，多次运用模型构建的方法分析问题、解决问题，发展创新意识。使学生能很好的理解并运用所学知识。2.疑惑点：本节课知识点多且难，而课标要求只能用一课时来教学。故教学中难度与广度很难把握。知识点稍为拓深，时间就会超出要求。如何做到在一节课内，完成本节课所以知识点，还需探讨更有效率的教学方法。3.感悟点：通过追踪教学过程，审视教学环节。我发现兴趣仍是大部分学生的学习推动力。而

17、通过多媒体的教学手法则很好的调动了学生的学习兴趣。当然，认真严谨的教学设计也是必需的。如今，网络已经改变了人们的生活。若能合理的搜索网络资源并整合到教学中，将于教于学都大有裨益。   课后习题 1.对下列两条食物链的分析正确的是()玉米人玉米牛人A.一个吃玉米的人获得的能量一定比一个吃牛肉的人获得的能量多B.能量沿食物链单向流动，传递效率随营养级升高而逐级递减C.长期坚持素食可缓解世界粮食短缺问题D.若种植玉米的土壤中含相同浓度的某重金属盐，则中的人比中的人重金属元素积累少2.如图甲表示某生态系统的能量锥体图，P为生产者，Q1为初级消费者，Q2为次级消费者。现对图中的各营养

18、级所含有的能量进行分类剖析，其中分析不正确的是(注：图乙中a、a1、a2表示上一年留下来的能量，e、e1、e2表示呼吸消耗量)()A.bcde为本年度流入该生态系统的总能量B.c1表示初级消费者中被次级消费者所同化的能量C.b和d之一可代表生产者传递给分解者的能量D.初级消费者产生的粪便中所含的能量是包含在c中的3.某生态系统中的四种生物构成一条食物链abcd，通过测定得到这四种生物a、b、c、d所含的有机物总量分别为M1、M2、M3和M4。下列叙述中错误的是()A.M1一定不是a种群固定的太阳能总量B.若M1<5M2，则生态系统稳态可能遭到破坏C.d个体所含的有机物的质量应比c个体的小

19、D.若M2大量增加，一般会导致M1减少、M3增加4.如图为草原生态系统的能量流动图解模型，A、B、C分别表示流入各营养级生物的能量，D、E、F分别表示各营养级生物用于生长、发育和繁殖的能量，G、H、I分别表示草、兔子、狼呼吸作用消耗的能量，J、K、L分别表示流入分解者的能量。下列说法中，正确的是()A.图中AD，BE，CFB.K中能量包括兔子尸体及狼粪便中的能量C.食物链中能量最少的是分解者所处的营养级D.第一营养级与第二营养级间的能量传递效率是E/D1.C  【解析】能量的传递效率是10%20%，与营养级高低没有直接关系，故B错误；长期坚持素食，可减少能量传递过程中的损失，有利于缓解世界粮食短缺问题，故C正确；重金属元素在食物链中流动时存在富集现象，营养级越高，富集作用越强，所以中的人体内重金属元素积累相对较多，故D错误。2.D  【解析】