高中生物-生态系统的能量流动教学设计学情分析教材分析课后反思

1、教学设计本节课的教学设计主要从课前、课中和课后三个方面展开。一、课前活动设计：制作课前自主学习任务单。（设计意图：了解学情，以此为依据设计课堂教学，打造高效课堂。具体内容见 【评测练习】附件1）二、课堂教学活动设计（一）情境导入（自制情境导入视频）以自制情境导入视频引入，进而提出问题“假设你也像鲁滨逊一 样，流落到荒无人烟的小岛上，可是那里除了能饮用的水以外，几乎 没有任何食物。你随身尚存的只有一只母鸡，还有 15KG玉米。那你 会采用哪种生存策略维持更长的时间来等待救援呢？ ” 方案1:先吃鸡，再吃玉米；方案2: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：答案各异教师：先

2、别着急下定论，等我们学习了能量流动的过程，看看能不能 给出一个科学的答案。（设计意图：以情境视频导入，激发学生的兴趣引入课题，并以情境视频的问题 贯穿整个课堂教学，通过环环相扣的问题设计，让问题的答案最终水落石出。）（二）能量流动的过程.引入能量的流动指的是能量的输入、传递、转化和散失。能量以太阳第1页，共10页 能的形式被生产者固定，从而输入到生态系统中，然后以有机物中化 学能的形式沿着食物链或食物网进行传递，并通过呼吸作用以热能的 形式散失。课前大家通过自主学习能量流动有关的微视频，并完 成了课前自主学习任务单的有关内容。从作业完成情况上发现大家普 遍对“摄入量、同化量、用于生长、发育和繁

3、殖的能量”这几个概念 并不是很清楚。我们来看一下这个同学的答案。.问题反馈（任务单第2题）一一错误1:概念不清（展示学生答 案）错误案例展示以“玉米 鸡 f人”这条食物链为例，请从能量的来源和 去路两方面分析一下鸡的能量流动情况，并用文字和箭头的形式表示 出来。1%超源析一 的能量呼淮聚心.%电瞰修解学生活动一一小组讨论后发言概念关系不清。摄入量=同化量+粪便量；同化量=用于生长、发 育和繁殖的能量+呼吸作用散失的能量；用于生长、发育和繁殖的能 量=分解者利用+次级消费者摄入。所以，该同学的可以改为：摄入量=呼吸作用散失的能量+次级消 费者摄入+分解者利用+粪便量（设计意图：根据任务单中出现的

4、问题，按照问题由易到难，由简到繁，层层深第2页，共10页 入的方式安排课堂教学。展示学生的错误答案，从学生的问题出发，有的放矢， 学生自行找错并改错，积极性颇高。）（课后反思：此处可以改进一下，让学生在错题的基础上更正，边展示边讲解）教师点拨我们来打个比方帮助大家深入理解。还是以“玉米、鸡、人”为 例，鸡吃了 15kg玉米，这15kg玉米中的能量就称为鸡的摄入量。（1）那15kg玉米中的能量是都流入鸡的体内， 转化成鸡的有机 物（鸡肉）了吗？（学生能很清楚的回答不是，会有没有消化吸收的） 消化吸收的玉米中的能量流入鸡体内，转化成鸡肉，称为鸡的同化量； 那还有未消化吸收的食物残渣，以粪便形式排除

5、体外，这里面也还存 有一部分能量，称为粪便量，所以摄入量 =同化量+粪便量。（2）有机物的合成称为同化作用，而分解有机物称为异化作用， 同化量=异化量。我们知道鸡通过呼吸作用分解有机物释放出来的能 量大部分通过热能形式散失了，还有少部分用来合成ATP等直接能源 物质，供鸡的生长、发育和繁殖所需。所以同化量=用于生长、发育和繁殖的能量+呼吸作用散失的能量，用于生长、发育和繁殖的能量 也可以理解为鸡是的净同化量，即储存下来的能量。（3）那积累下来的这些鸡肉又有哪些去路呢？流向下一营养级 和流向分解者，也就是说用于生长、发育和繁殖的能量= 分解者利用十 次级消费者摄入。（教师逐条展示小结内容）（课后

6、反思：从课后的反映来看，此处的比方还是很有必要的。 学生的回答虽然 正确但是生硬，对于理解能力较弱的同学来讲理解的并不透彻。 所以教师在此通 过生动形象的比方，让大多数学生在轻松的氛围中对概念进行内化并强化记忆，第3页，共10页有助于后续问题的展开。）正确答案展示一一正确1 “二箭头”模型（展示学生答案）字幅筑头的卷K齐不出胃.呼吸作用.问题反馈（任务单第2正）一一错误2:粪便量归属不清.引入一一正确2 “三箭头”模型（展示学生答案）教师：还有同学这么画的，是否正确？E东一吗一人学生：正确的。教师：明确的鸡指的是它的同化量，非摄入量。只是把用于生长、发育和繁殖的能量分解为流入人的流向分解者的。

7、错误案例展示（进一步了解学生对概念的理解情况）可呕4明 用热品书1型关）i小一4必一、人I /产*教师：那可不可以这么画？学生活动：指出粪便量应该是属于玉米的同化量， 而不能从鸡的同化量中指出。教师点拨第4页，共10页粪便量属于上一营养级的同化量，而非本营养级的同化量，它包 含在玉米流向分解者的能量中。.模型总结教师展示正确的 二箭头”和 三箭头”模型，让学生内化。0 J匚 b*r|了Uftfl用I融入【变式训练】在数学关系上明确各概念之间的从属关系做我4蓟季消翦 & -右向让H1于生量*蜉国祚阳击火 疗m性削at催波足第_也养蚕稹龟刖教师:a表示鸡摄入量的值，那么a=?学生:a=b+c=d+

8、e+c=d+e+f+c教师:如果粪便量中有h被蜕螂利用，问蜕螂从鸡这里获取了多少能学生：0第5页，共10页（设计意图：经过进一步的练习，学生真正理解了各概念之间的关系， 为后续的 进一步学习打下基础。）（三）能量流动的特点.引入一一正确3 “四箭头”模型（展示学生答案）教师：还有同学这么画的？大家瞧一瞧。教师：多了一个 朱利用”，那是否正确？学生：犹豫不决教师：提到“未利用”，我们不得不介绍一个人一一林德曼，他是美 国的一个生态学家。在大家多数停留在定性描述阶段的时候，他开始 着手进行定量测定，于是就在一个小湖边驻扎下来，研究了赛达伯格 湖这一简单湖泊生态系统一年的能量流动情况。.问题反馈（任

9、务单第3题）在课前自主学习任务单中给大家留了这样一个问题。“根据教材95页图5-8赛达伯格湖的能量流动图解，用表格的 形式，将图中数据进行整理。并计算出各营养级之间的能量传递效率。 2.1正确案例展示同在4呼吸作用令解出4利阳坨枚食收动4旬力f冲3工。lLI教师：一个设计科学规范的表格不仅包含了所有的数据信息，还能体第6页，共10页现数据之间的关系，同时兼顾美观。教师：我们看到林德曼的数据中就有 未利用”这部分能量，那么，为 什么会存在这一部分能量呢？学生：在某一时间段内去测算能量的时候，肯定会有这么一部分能量 既没有流入下一营养级，也没有被呼吸作用散失掉，也没有流入分解 者，而是驻留在本营养

10、级体内。如果不限时的话，这部分能量将会最 终也流入以上三条去路。.2教师点拨教师：很好。那就是说刚才那位同学画的图像应该是正确的。这就是 能量流动的 四箭头”模型。教师：好了，那下面我们进入数学计算环节。这些数据中，我们用谁来进行能量传递效率的计算呢？学生：同化量教师：正确，那大家计算一下，第一和第二营养级以及第二和第三营养级之间能量的传递效率是多少？学生：13.5% 20.1%教师：总结能量流动的特点：单向流动；逐级递减单向流动，是由于a.生物之间的捕食关系是长期自然选择的结果,第7页，共10页 一般不可逆转。b.各营养级通过呼吸作用所产生的热能不能被生物群 落重复利用，因此能量流动无法循环

11、。一般来说，在输入到某一个营养级的能量中，只有10%20%勺能量能够流到下一个营养级。这就是林德曼提出的生态系统中能量流 动的“十分之一定律”。大量研究证明，这一定律十分适用于水域生 态系统，对陆地生态系统不完全适用。陆地生态系统的消费效率有时 比海洋生态系统低很多。高的可达30%,低的可能只有1%或者更低。 2.3问题深化(1)流入某一营养级的能量，为什么不能百分之百地流到下一个营 养级？学生：流入某一营养级的能量主要有以下去向：呼吸作用散失； 被分解者利用；未利用；流入下一营养级。(2)生态系统的能量流动和转化是否遵循能量守恒定律？为什么？学生：遵循。能量在生态系统中流动、转化后，一部分储

12、存在生 态系统(生物体有机物)中，而另一部分被利用、散发至无机环境中， 两者之和与流入生态系统的能量相等。教师：好了，大家都知道能量传递效率怎么计算了，那我们来算 笔帐了。【变式训练】科学计算一一定量分析能量流动过程(1)若将人的食物来源中鸡与玉米的比例由 1:1调整为1: 4,可 供养的人口数量是原来的多少倍？(能量传递效率按 10%计算。结 果保留两位小数)第8页，共10页（2）若玉米向鸡及向人提供的能量比例 1:1调整为1:4,调整后 供养的人口是原来的多少倍？（能量传递效率按 10%计算。结果保 留两位小数）学生活动：思考后小组讨论，找同学回答学生展示：方法1正推和逆推学生展示：方法2

13、代数计算（更直观简便）2.4 回扣情境导入问题教师：那要是所有的玉米都只给人吃呢，就可以养活更多的人。所以从能量流动的角度来看，应该选择方案 1更符合实际情况一些。这也给我们启示，当面对粮食危机的时候我们可以适当的改变一 下饮食习惯，来节约更多的能量。所以说研究能量流动可以帮助我们 合理的调整能量流动关系，使能量持续高效的流向对人类最有益的部 分。这是其一。其二，我们研究能量流动，还可以帮助人们科学规划、 设计人工生态系统，实现对能量的多级利用，大大提高能量的利用率。（四）研究能量流动的意义传统的经典案例就是桑基鱼塘模式，现已申请了全球重要农业文 化遗产。课前已给大家发布了相关视频进行学习了解

14、。 那今天我们要 谈的是一种新型的人工生态系统”鱼菜共生大棚。2017年，青岛二中因地制宜，在生态园中修建了 “鱼菜共生” 大棚。请你参观后绘出该系统的能量流动图解， 并从生物多样性及能 量多级利用方面提出改进建议。【课前活动】教师代领学生参观学校的“鱼菜共生”大棚第9页，共10页【学生展示】小组整合意见后展示【教师评价】对自主学习和课堂探究的评价（五）知识总结.【回扣概念】能量流动具体含义能量的输入：生产者固定的太阳能的总量能量的传递：以有机物中的化学能的形式，沿食物链（食物网）传递能量的转化：光能.化学能 热能能量的散失：呼吸作用或分解作用，以热能的形式散失.本节内容小结（六）结语教师：通

15、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 从外界获取能量才能得以存在和发展，各个营养级也必须依靠能量流 动来维持生命和繁衍。我们人类作为生态系统中的一员，要利用规律, 更要尊重自然规律，爱护生态，保护环境，从而实现人类社会的可持 续发展。三、课后活动设计：制作课后检测任务单。（设计意图：进一步巩固课堂学习成果，加强落实和内化。具体内容见【评测练 习】附件3）学情分析第10页，共10页“能量”是科学教育中的核心概念，高中学生已逐步建立了能 量、能量传递、能量守恒等一些基本概念；从知识储备上看，学生已 经学习过光合作用、呼吸作用和生态系统的结构等内容，具备了理解 本节课内容的基础。从能

16、力和思维看，高二学生已具备思维的逻辑性 和系统性，并具有一定的探究、协作、观察和分析能力，可以解决比 较综合、复杂的问题。但是，生态系统的能量流动这部分内容，涉及到的概念关系 比较复杂，模型构建非常抽象，能量传递效率的计算更是题型多样， 数学思维要求较高，这对于新授课的学生来说，还是有很大难度的。 针对这一情况，教师需通过有效手段首先让学生把概念关系理透彻， 然后再顺利展开后续内容。效果分析生态系统的能量流动这一节内容比较抽象，理解上有一定 的难度，通过结合微视频的任务驱动教学法， 能够让学生在设定的情 境下去逐一解决问题，实现知识的内化和能力的提升。首先，根据教学目标及重难点确定了本节的驱动

17、性任务。接着，尝试构建情境导入视频，构建的原则主要基于1.能够有效激发学生的兴趣或求知欲；2.该情境视频的问题能够有效贯穿课 程始终。但是，更为烧脑的问题是，如何将这个“吃鸡吃玉米”的问题贯第11页，共10页穿整个课程？因此，需要科学地设计了课前自主学习任务单和课堂教 学。下面，将结合微视频的任务驱动教学的教学效果作以简要分析。自主学习任务单中设计的4个主要问题如下所示：第1题关于能量流动概念；第2题，就是以“玉米一一鸡一一人”这条食物链为例，分析能量流经初级消费者一一鸡的能量流动情况；第3题，汇总赛达伯格湖能量流动的数据，绘制统计表格；第4题，一个开放性题目，参观青岛二中“鱼菜共生大棚”，分

18、析能 量流动情况，提出建议。对于课堂任务1.生态系统能量流动的过程，是基于任务单第 2 题来设计的。对于“摄入量、同化量、用于生长、发育和繁殖的能量” 这几个概念的突破是关键，学生在初学的时候对这几个概念很不容易 理解。通过对任务单的批阅，也确定了这一点，所以课堂中采用展示 学生典型错误、找错误并改正的方式逐层展开。首先解决的问题一一概念不清学生小组讨论改正后展示正确答案，并通过分析学生这样的答案 的对错，总结出“二箭头”和“三箭头”模型，引出第 2个问题一一 粪便量归属问题，来进一步加强学生的理解。接着，通过展示“四箭头”答案并判断对错，提出“未利用”这 个概念，进而过渡到重难点2生态系统能

19、量流动的特点。本部分，通过问题反馈任务单第 3题，提出如下3个问题，分析 得出能量在营养级之间流动的特点是单向的，逐级递减的。第12页，共10页在理解了能量传递效率如何计算的基础上， 又拿出“玉米一一鸡 人”来进行定量分析。通过计算，让学生定量分析出“要是所有 的玉米都只给人吃呢，就可以养活更多的人。”进而回扣了情境导入 视频中生死抉择的问题，即，从能量流动的角度来看，应该选择先吃 鸡，再吃玉米，更实际一些。这样就通过环环相扣的问题设计，让问题的答案最终水落石出。 并且引出研究能量流动的意义之一，可以帮助我们合理的调整能量流 动关系，使能量持续高效的流向对人类最有益的部分。 对于意义之二， 帮

20、助人们科学规划、设计人工生态系统，提高能量的利用率。桑基鱼塘模式，是一个经典的复合型人工生态系统模式， 提供微 视频，以自主学习的方式，让学生了解它的运行模式。而在课堂中， 反馈任务单04题一一“鱼菜共生大棚”，一种新型人工生态系统。实 地参观结合课堂情境视频介绍的形式进行干预，进一步让学生理解研 究能量流动的意义。课后，我们通过询问学生及观察作业完成质量对学生的掌握情况 进行反思，发现使用微视频的班级，课堂气氛明显优于未使用班级， 而且基于自主学习任务单所设计的任务驱动式课堂，更加有的放矢， 更加高效。教材分析生态系统的能量流动是人教版高中生物必修三第五章第二节 的内容，包括生态系统中能量流

21、动的概念、过程、特点和研究能量流第13页，共10页 动的实践意义。此部分内容概念关系复杂，枯燥抽象，理解难度较大。 新授课的知识讲解部分，一般安排在2课时左右，主要是依托教材中 的图文来进行理论的讲解，缺乏生动性和互动性。其中，能量流动的 过程是一个重难点，学生需要理解并内化了该部分知识， 后续教学才 能顺利展开。鉴于以上分析，本次教学重难点是通过反馈学生在自主学习任务 单中出现的典型问题，帮助学生理清概念之间的关系，建立能量流动 的“二箭头”、“三箭头”和“四箭头”模型；通过对数据的定量分析， 熟练能量传递效率的计算方法。在教学方式上，利用微视频生动、形象的优势，以荒岛求生 的情境视频导入，

22、引发学生兴趣，激发对真相的求知欲；然后以“玉 米-鸡-人”这一情境贯穿整个教学过程，使课堂教学系统化且循序渐 进；最后再以学生们亲自参观“鱼菜共生”大棚的经历为题材制作微 视频，既能将本节课所学内容加以应用和拓展， 又能激发学生的主人 翁意识和社会责任感。评测练习附件1:课前自主学习任务单附件2:课堂合作探究笔记附件3:课后自我检测评价单第14页，共10页附件1:课前任务单2.2.2生态系统的能量流动教学班级 团队 姓名.什么叫做生态系统的能量流动？生态系统中能量流动的源头及流经生态系统的总能量分 别指哪一部分？.结合教材P94 “能量流动的过程”段落内容及图5-6,回答以下问题：(1)初级消

23、费者的摄入量和同化量是否相等？请分析原因。第15页，共10页并且储存(注：同化作用指生物体把从外界环境中获取的营养物质转变成自身的组成物质, 能量的变化过程。)(2)初级消费者的同化量就是其用于生长、发育和繁殖的能量吗？请分析原因。(3)初级消费者粪便中的能量是指其流向分解者的那部分能量吗？为什么？(4)以“玉米 鸡，人”这条食物链为例，请从能量的来源和去路两方面分析一下鸡的能量流动情况，并用文字和箭头的形式表示出来。.根据教材95页图5-8赛达伯格湖的能量流动图解， 用表格的形式，将图中数据进行整理。 并计算出各营养级之间的能量传递效率。该图中“未利用”的能量包括什么？. 2016年，青岛二

24、中因地制宜在生态园中修建了 “鱼菜共生”大棚。请你参观后绘出该系 统的能量流动图解，并从物种多样性和能量多级利用等方面提出改进建议。第16页，共10页疑惑附件2:课堂合作探究笔记2.2.2生态系统的能量流动教学班级 团队 姓名.请解释生态系统能量流动这一概念的具体含义。.请总结生态系统的能量流动过程的模型。第17页，共10页.请分析生态系统能量流动的特点，并解释为什么能量不能百分之百地流向下一营养级。.请说明研究生态系统能量流动的实践意义并举例。附件3:课后自我检测评价单自我检测评价单班级 姓名 学号1.某生态系统中生物体内残留有机汞的情况如下表，是多少？（）A 7.3% B 5.6% C 1

25、2.9% D无法确定生物如ABCDE有机汞浓度（ppll）0.05T0.510. 39则从第二到第三营养级的能量传递效率2.如果一个人的食物中有1/2来自绿色植物,1/ 4来自小型肉食动物,1/4 来自羊肉，假如传 递效率为10%,那么该人每增加1kg体重，约消耗植物（）A. 10 k g B.28 k g C.100 kg D.280 kg第18页，共10页.图为生态系统食物网简图,若E生物种群总能量为 7.1 x 109kJ, B生物种群总能量为2.3x10 8kJ,从理论上计算，A贮存的总能量最少为().下表是对某水生生态系统营养级和能量流动情况的调查结果强PnRA15.92.813.1

26、El870.736.450IJC0.9ftj0.6D14161.97,lK11 U2n.1.4(单位：102千焦/M2/年),原因B C D分别表示不同的营养级，E为分解者。Pg表示生物同化作用固定能量的总量，Pn表示生物体贮存的能量(Pn=Pg-R), R表示生物呼吸消耗的能量。分析回答：(1)生态系统能量流动的渠道是 (2)该生态系统中能量从第三营养级传递到第四营养级的效率是(3)从能量输入和输出角度看，该生态系统的总能量是否增加.下图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。B图是将A图中的各营养级所含有的生物进行分类剖析，图中a、a1、a2表示上一年留

27、下来的能量(假设它不被下一营养级利用)，e、e1、e2表示呼吸消耗量。据图回答。a国卜制出号d. I cb.AiO(1)如设种群 Q1、Q2的个体数为 N1、N2,平均每个A图个体所占的能量为 W1 W2那么，N1、与N2、W注间 的关系是。(用B图中的英文字母表示)(2)每年流入这个生态系统的总能量是 B图中的b1和d1表示(4)若P和Q同化作用固定能量的总量分别为480J (/cm2 a),生物体内贮存的能量分别为200J ( /cm2 a )和24J ( /cm2 a)。那么，能量从P传递到 Q的效率为课后反思对学情的进一步认识：虽然针对学生在任务单中出现的问题进行了精心的课堂设计，也注重了由易到难的教育规律，但从课堂 的反应来看，还是有点“高估” 了学生的实力。主要由于这部分内容 确实较难