生态系统的能量流动教学设计 高二上学期生物人教版选择性必修2

生态系统的能量流动教学设计一、教学背景分析【教学设计思路】本节采用以探究式活动为主的教学模式，从贝尔的综艺节目《荒野求生》引入，充分激发学生学习的兴趣，设置问题埋下伏笔并引入课题。首先，以小树苗的生长发育为起点，探讨生产者同化的太阳能的去向，进而分析第二营养级、第三营养级的能量变化，并利用卡片磁铁纸在黑板上构建出生态系统能量流动模型，在此基础上归纳生态系统能量流动的概念。然后充分依托和利用教材中的图片和图解等素材展开能量流动特点的探究式学习。在探究能量流动特点时，先是根据教材示意图形成定性认识，再以林德曼的研究为资料进行运用定量分析的方法研究能量流动的特点。在整个教学中，重视对学生“分析和处理数据”技能的训练，让学生体验整理数据、处理数据、分析数据，以及用数据说明生物学现象和规律的过程。从根本上把老师一讲到底的传统教学过程变为师生共同探索，共同研究的探究式教学过程，充分发展学生的科学探究核心素养。利用帮助贝尔找到在荒野求生中生存较长时间的有效策略和如何调整膳食结构来缓解世界人口增多造成的粮食紧张问题，来培养学生的社会责任感核心素养。【教材分析】《生态系统的能量流动》是2019人教版选择性必修二《稳态与环境》第三章、第二节的内容。在此之前学生已经学习过生态系统的生物组分和食物链、食物网内容。本节课主要讲述了能量流动的过程、特点和研究能量流动的意义，是生态系统功能中的重点内容。本节以“生态系统的结构”为基础，起着承上启下的作用，它可以与必修1光合作用、呼吸作用建立联系，其又直接关系到生态系统物质循环和稳定性的学习。这部分教学内容主要从“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。【学情分析】本节课的内容看似简单，其实不好理解，尤其是如摄入量、同化量和用于生长发育繁殖的能量之间的区别，学生一搞不懂二总是记不住。若采用传统的讲授法教学，让学生死记硬背知识点，这会导致学生记不住知识点，有时就算记住但是不会应用。学生的核心素养也没有得到发展，也不理学生分析问题能力的提高。高一时已经学过实验探究，所以高二学生应该具备一定的探究能力。因此，本节课采用启发探究式教学，在教学过程中利用环环紧扣的问题，组织学生深入思考，使学生能主动参与到学习过程中来。能让学生掌握知识的同时，提高阅读、探究、推理、想象、分析和总结归纳等各方面的能力，学生的科学探究和社会责任核心素养得到发展。二、发展学生核心素养通过对生态系统中能量流动过程和特点的思考、分析和总结，使学生自我形成对生态系统的能量流动认识，发展学生在“生命观念”方面的核心素养。基于已有的问题（贝尔的荒野求生策略），有目标的分析思考，找出方案的区别，发展学生“科学探究”的核心素养。通过对赛达伯格湖能量流动数据的分析，构建模型，让学生体验整理数据、处理数据、分析数据，以及用数据说明生物学现象和规律的过程。发展学生“理性思维”的核心素养。基于两个问题（寻找贝尔的荒野求生策略和改善世界人口增长带来的粮食紧张问题），有目的分析研究能量流动的意义：能更好地为个人和全人类服务，发展学生“社会责任”核心素养。三、教学重点生态系统能量流动的过程和特点四、教学难点生态系统能量流动相关概念（摄入量、同化量、生长、发育和繁殖）的区分和理解五、课时安排：2课时六、教学方法【教法】多媒体教学、模具教学法、探究式教学法，模型构建法【学法】自主学习法合作交流法七、教学准备：【教师准备】ppt课件；能量流动模型构建用的磁铁纸；学生构建模型用的白纸【学生准备】预习课本，完成教辅前面的学案八、教学过程教学程序教师行为预设学生活动设计意图激发兴趣，导入新课导入：多媒体展示贝尔的《荒野求生》图片，现在贝尔被放在一个荒岛上，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：同学们能想到哪些生存策略？能让贝尔存活的时间更长一些呢？有两个备选策略：策略01：先吃鸡，再吃玉米策略02：先吃玉米，同时用部分玉米喂鸡，吃鸡产下的蛋，最后吃鸡。备选方案一的道理是什么？备选方案二的道理是什么？要解决这个问题，我们要考虑生态系统中能量的流动问题。板书：生态系统的能量流动学生：思考利用学生比较喜欢的贝尔的荒野求生节目，建立情景，吸引学生的兴趣，导入新课教学过程一、能量流动的过程二、能量流动的概念三、能量流动的特点四：本节小结五：反馈练习ppt展示一个视频：小树苗破土生长成大树，教师：小树苗长成大树需要吸收什么能量？学生：太阳能教师：太阳输送到地球的能量都能被小树吸收吗？学生：不能教师：大约只有1%以可见光的形式被植物利用，植物利用这些能量干什么用了呢？学生：光合作用教师：光照在植物上，它就可以利用光合作用固定太阳能，如果我们用光合作用速率来表示的话，它应该表示什么光合作用速率呢？学生：教师：是总光合作用速率还是净光合作用速率？学生：总光合作用速率教师：光合作用固定的太阳能的总量就是总光合作用速率，这个总光合中去掉呼吸作用，留下来的才是净光合作用，所以植物光合作用固定的太阳能总量应该是总光合作用，那么，必修一讲到的总光合作用速率包括什么呢？学生：呼吸速率和净光合速率教师：呼吸作用是无形的，我们看不见的，那么，净光合作用速率如果用有机物表示的话，应该用有机物的什么量来表示呢？学生：有机物的积累量。教师：有机物的积累量都用于什么了？学生：储存在植物体内，小树长大了，发育成大树了，教师：光合作用积累的有机物，用于幼苗的生长、发育和繁殖，PPT展示幼苗同化能量的去向教师：一棵植物是这样，再找一棵植物也是这样，一定区域内所有同种生物构成了什么呢？学生：种群教师：所有的植物呢？构成了生态系统的什么呢？学生：生产者，营养级教师：也就是说第一营养级生产者固定的太阳能有两个去向：呼吸作用和用于生长、发育和繁殖。那么，用于生长、发育和繁殖的能量去向是什么呢？学生：流向下营养级。死了教师：那如果死了，给谁用了？学生：分解者。教师：那么生长发育繁殖的能量去路有几条？学生回答：两条。教师：最终会被分解者分解利用掉，生长发育的能量也属于生产者固定的太阳能总量。我们要把它变成模型时。就把它放进去就变成了一个框，那么这个框应该有几条去路呢？学生回答：有三条。教师：意味着生产者固定的太阳能总量最终有几条路径，学生：三条路径。教师：分析三条路径，最终的归宿，这是第一营养级的能量变化。那么第二营养级的能量变化呢？第二营养级就是动物（初级消费者）。我们从起点初级消费者开始，首先是初级消费者的摄入量。摄入的能量就相当于他吃进去的多少，那么，它吃进去以后再怎么变化呢？学生：消化吸收教师：有不吸收的吗？学生回答：有教师。不吸收的怎么了？学生：排出去教师：那是粪便，排泄物教师：吸收后就变成自己的了，那么吸收的能量，我们就可以把它成为同化能量，这样摄入量的去向就是两条：一条是粪便。一条是自身同化的；那么，粪便量最终都去哪了呢？学生回答：被分解者分解利用。教师：那么同化的能量去哪了呢？学生回答：呼吸要消耗的一部分，还有一部分用于自身生长发育繁殖教师：那么再研究生长发育繁殖的去路……学生：死了，被吃了教师：死了，就是遗体残骸的话又被分解者分解利用了。让我们一块来总结一下。一部分呼吸推动了它的生命活动，最终以热能形式散失掉了，仿照前面的方式，把初级消费者看作一个营养级，把它放到一个框里面？有几个去向呢？学生：有3个去向教师：再往下一个营养级推理，仍然一样，除非到最后一个营养级，没有流向下一营养级，否则都一样。这样就构成了能量在第一营养级、第二营养级和第三营养级之间传递的路径，这就是能量流动的一个基本过程。教师板书能量流动的过程。教师：也就是说，这过程是顺着生产者、初级消费者、次级消费者不同的营养及往下传递的。那么这个能量流动是从哪开始的呢？学生回答：教师：太阳能有一部分流入生态系统，还有一部分没有进入生态系统。如果我们要算生态系统的起点的话，我们看从哪开始呢？应该是从流入到生物体内的开始吧，这个生理过程就是光合作用，所以起点是生产者固定的太阳能开始，第一个关键词：输入，输入的起点是什么呢？学生：太阳能教师：总量有多少呢？学生：生产者固定的太阳能总量教师：第二个关键词：传递，那么，传递的途径是什么呢？学生：食物链和食物网教师：第三个关键词：转化学生：教师：第四个关键词：散失学生：呼吸作用以热能散失教师：学习到此，我们还不能解决贝尔的问题，我们下面继续来学习能量流动的特点。PPT展示一个赛达伯格湖的能量流动图解教师：美国的一个生态学家，对一个湖泊的能量流动进了调查，做了定时定量的分析。我们来看能量流动是沿着食物链进行的，食物链中生物之间是吃与被吃的关系，那么，生物之间能逆转吗？学生：不能教师：也就是说能量流动时也是不能逆转的，所以，能量流动的特点单向流动，呼吸作用消耗的能量以热能形式散失掉了，那么，他们能循环吗？学生：不能教师：能量流动的特点是单向流动，不可循环PPT展示能量流动的特点教师：现在对数据进行分析，营养级越高，能量就越少，说明逐渐降低的，也就是逐级递减的，那么，传递的效率有多少呢？学生：计算，10%-20%PPT展示能量流动的特点教师：继续分析，我们把数据画成柱状图，然后把柱状图旋转90度，发现下面的营养级低，能量多，上面的营养级高，能量少。下面大上面逐渐减小，这和什么结构相似呢？学生：金字塔教师：对，就是能量金字塔。金字塔那么所有的生态系统中能量金字塔一定是正的，对不对？学生：对的，教师：这一种呢？如果是数量呢？一定是正的吗？学生：不一定是正，教师：比如，一棵大树上面有成百上千的虫子，又有几只食虫鸟，这个数量金字塔就是颠倒的，也就说反应个营养级之间关系时什么才是最可靠的，对能量金字塔才是可靠的。那么，我们下面看一个练习。教师学生分析习题教师：我们现在分析贝尔的求生策略，到底备选方案一还是备选方案二，为什么？就是把食物链和食物画出来，是这样。增加一个环节就要消耗能量，所以，我们给贝尔的建议应该是选择策略一。我们就可以指导在某些情况下，到底怎样的利用相应的生物才能获得最多的能量？先吃鸡后吃玉米是一个例子，再给大家一个例子。典型例题2为缓解人口增长带来的世界性粮食紧张状况，人类可以适当改变膳食结构。若将（草食)动物性与植物性食物的比例1：1调整为1：4，地球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）教师分析：画食物网出来，再分析，我们学习完能量流动内容，就能合理调整能量流动关系，能使能量更好地为人类服务，我们下面对本节课内容进行总结。PPT展示本节小结：思维导图练习学生：思考学生：思考，构建模型学生：思考，讨论学生：构建模型，一个学生去讲台上，在黑板上用磁铁纸构建模型，学生：思考学生：思考，讨论，学生：思考，回顾，小结利用问题串，环环相扣，发展学生科学探究的核心素养深入分析，培养学生分析问题和解决问题的能力让学生动手构建模型，更加直观，培养学生的模型构建能力。对能量流动数据进行分析