广东省揭阳市高中生物 第5章 生态系统及其稳定性 第2节 生态系统的能量流动教案 新人教版必修3

广东省揭阳市高中生物第5章生态系统及其稳定性第2节生态系统的能量流动教案新人教版必修3科目授课时间节次--年—月—日（星期——）第—节指导教师授课班级、授课课时授课题目（包括教材及章节名称）广东省揭阳市高中生物第5章生态系统及其稳定性第2节生态系统的能量流动教案新人教版必修3教材分析本节课选自新人教版必修3高中生物第5章“生态系统及其稳定性”中的第2节“生态系统的能量流动”。教材通过阐述生态系统能量流动的过程、特点和规律，旨在帮助学生建立能量流通过程中的定量思维，认识生态系统中能量传递的重要性。课程内容紧密联系实际，以实例解释能量在生态系统中的传递和转化，强化学生对能量流动的认识，培养学生分析生态问题的能力，为后续学习生态系统的稳定性打下坚实基础。核心素养目标分析本节课的核心素养目标旨在深化学生对生物科学本质的理解，培养其科学思维和生命观念。通过学习生态系统的能量流动，学生将能够：一是形成生态系统能量传递与转化的定量思维，理解能量在生态系统中的流动规律，发展科学探究能力；二是建立能量流动与生态系统功能之间的联系，形成生态整体观和可持续发展观，提升社会责任感和生态保护意识；三是运用所学知识分析生态问题，提出解决方案，培养创新精神和实践能力。通过这些核心素养的培养，学生不仅能够掌握生态系统能量流动的知识，而且能在实际生活中运用所学，形成对生态环境的理性认识和积极态度。教学难点与重点1.教学重点

-生态系统能量流动的过程及其特点：课程的核心是使学生理解能量如何从生产者传递到消费者，以及在每个转化过程中的损失和效率。

-具体内容包括太阳能的固定、食物链和食物网的能量传递、能量转化的效率（如：10%能量传递规则）。

-生态系统功能与能量流动的关系：强调能量流动对生态系统的稳定性和生物多样性的重要性。

-讨论能量流动如何影响生态系统的生产力、物种多样性和营养结构。

2.教学难点

-能量流动的定量分析：学生往往难以理解能量流动的定量数据和计算方法。

-难点举例：能量金字塔的构建、能量流通过程中各营养级的能量损失计算。

-生态系统复杂性的影响：生态系统的复杂性（如食物网的多样性）对能量流动的影响是学生理解的难点。

-难点举例：解释为什么食物网比单一食物链更能反映生态系统能量流动的实际情况。

-生态系统能量流动的实际应用：将理论应用于实际问题的解决，如生态恢复和生态工程设计。

-难点举例：如何根据能量流动原理设计减少能量损失和提高生态系统效率的措施。

在教学过程中，针对上述重点和难点，教师应采用以下策略：

-使用图表、模型和实例来直观展示能量流动过程，帮助学生建立直观认识。

-通过问题驱动和案例研究，引导学生深入探讨生态系统能量流动的复杂性和实际应用。

-设计互动讨论和小组活动，让学生通过合作学习解决具体问题，如构建能量金字塔、分析特定生态系统的能量流动。

-利用模拟实验和户外观察，使学生能够将理论知识和现实世界联系起来，增强学习的实践意义。教学方法与手段1.教学方法

-讲授法：通过清晰、系统的讲解，向学生阐述生态系统能量流动的基本概念、过程和规律，确保学生对知识点的准确理解。

-结合实际案例，如具体生态系统的能量流动分析，使理论讲解更加生动有趣。

-讨论法：组织学生进行小组讨论，针对生态系统能量流动的难点问题进行深入探讨，鼓励学生发表见解，促进思维碰撞。

-设计具有挑战性的问题，如探讨能量流动如何影响生态系统的稳定性，激发学生的探究欲望。

-实验法：开展生态系统能量流动相关的实验，让学生亲自动手操作，观察现象，培养科学探究能力和实践技能。

-例如，设计简单的食物链模型实验，观察能量在其中的传递过程。

2.教学手段

-多媒体设备：运用多媒体课件、视频等手段，展示生态系统能量流动的过程、图表和数据，提高教学内容的直观性和趣味性。

-播放与生态系统能量流动相关的纪录片，帮助学生更好地理解生态系统的复杂性。

-教学软件：利用教学软件（如模拟生态系统的软件）进行能量流动的模拟实验，让学生在虚拟环境中体验生态系统能量流动的过程。

-通过软件模拟不同生态系统中能量流动的变化，使学生更直观地理解能量流动的影响因素。

-网络资源：利用互联网资源，拓展学生的学习视野，提供更多生态系统能量流动的研究成果和实例。

-引导学生查阅相关科研论文、新闻报道等，提高学生的信息获取和筛选能力。教学流程一、导入新课（用时5分钟）

同学们，今天我们将要学习的是“生态系统的能量流动”这一章节。在开始之前，我想先问大家一个问题：“你们在日常生活中是否注意过食物链中能量的传递？”比如，我们吃的肉食来源于动物，而这些动物又是以植物为食的。这个问题与我们将要学习的内容密切相关。通过这个问题，我希望能够引起大家的兴趣和好奇心，让我们一同探索生态系统能量流动的奥秘。

二、新课讲授（用时10分钟）

1.理论介绍：首先，我们要了解生态系统能量流动的基本概念。能量流动是指生态系统中能量输入、传递、转化和丧失的过程。它是维持生态系统功能的基础，影响着生物多样性和生态系统的稳定性。

2.案例分析：接下来，我们来看一个具体的案例。以一个简单的草原生态系统为例，分析草、兔子和鹰之间的能量流动关系，展示能量流动在实际中的应用，以及如何帮助我们理解生态系统的运作。

3.重点难点解析：在讲授过程中，我会特别强调能量传递的效率和能量金字塔构建这两个重点。对于难点部分，我会通过实例和图示来帮助大家理解。

三、实践活动（用时10分钟）

1.分组讨论：学生们将分成若干小组，每组讨论一个与生态系统能量流动相关的实际问题。

2.实验操作：为了加深理解，我们将进行一个简单的能量流动实验。通过构建一个食物链模型，观察和记录能量在其中的传递过程。

3.成果展示：每个小组将向全班展示他们的讨论成果和实验操作的结果。

四、学生小组讨论（用时10分钟）

1.讨论主题：学生将围绕“生态系统能量流动在实际生活中的应用”这一主题展开讨论。他们将被鼓励提出自己的观点和想法，并与其他小组成员进行交流。

2.引导与启发：在讨论过程中，我将作为一个引导者，帮助学生发现问题、分析问题并解决问题。我会提出一些开放性的问题来启发他们的思考。

3.成果分享：每个小组将选择一名代表来分享他们的讨论成果。这些成果将被记录在黑板上或投影仪上，以便全班都能看到。

五、总结回顾（用时5分钟）

今天的学习，我们了解了生态系统能量流动的基本概念、重要性和应用。同时，我们也通过实践活动和小组讨论加深了对这一知识点的理解。我希望大家能够掌握这些知识点，并在日常生活中灵活运用。最后，如果有任何疑问或不明白的地方，请随时向我提问。拓展与延伸1.拓展阅读材料

-《生态学导论》（OdumE.P.著）：这本书详细介绍了生态系统的基本原理，包括能量流动和物质循环等内容，是生态学领域的经典之作。

-《生态系统的能量流动》（LindemanR.L.著）：这篇文章深入探讨了生态系统能量流动的理论基础，对理解能量流动的规律有重要参考价值。

-《生态学：概念与途径》（MichaelL.Cain等著）：书中包含了对生态系统能量流动的现代研究和案例分析，有助于学生拓宽视野。

2.课后自主学习和探究

-研究特定生态系统的能量流动：鼓励学生选择一个感兴趣的生态系统，如森林、湖泊或海洋，调查其能量流动的特点和影响因素。

-探索能量流动与生态保护的关系：学生可以研究能量流动在生态保护中的作用，例如如何通过优化能量流动提高生态系统的稳定性。

-分析人类活动对能量流动的影响：引导学生思考人类活动（如过度捕猎、农业开垦等）如何改变生态系统能量流动，进而影响生态平衡。

-设计能量流动实验：鼓励学生设计简单的实验，验证能量流动中的某些规律，如能量传递效率的计算，或食物链中能量损失的研究。

-案例研究：学生可以选择一个具体的生态问题，如生态入侵、生物多样性丧失等，通过分析能量流动的角度来探讨问题的成因和解决方案。典型例题讲解例题一：

题目：在一个简单的草原生态系统中，草、兔子和鹰构成了一个食物链。如果草固定的能量为1000千焦，试计算兔子种群获得的能量和鹰种群获得的能量。

答案：根据能量传递效率通常为10%，兔子种群获得的能量为100千焦，鹰种群获得的能量为10千焦。

例题二：

题目：解释为什么生态系统能量流动中的能量金字塔是倒置的。

答案：能量金字塔是倒置的，因为每个营养级的生物都需要消耗大量的能量来维持其生命活动，而能量在传递过程中的效率通常很低（大约只有10%）。因此，越往食物链的顶端，可利用的能量越少，生物的数量也越少。

例题三：

题目：如果一片森林遭受虫害，导致树木大量死亡，请分析这一事件对生态系统能量流动的可能影响。

答案：虫害导致的树木死亡会减少生态系统的初级生产者数量，从而降低生态系统的总能量输入。这将影响到整个食物网，可能导致消费者种群数量减少，生态系统的能量流动和物质循环受阻。

例题四：

题目：设计一个实验，验证生态系统能量流动中能量传递效率的大致范围。

答案：实验设计如下：

1.准备三个不同营养级的生物（如草、蝗虫、鸟）。

2.分别测量每个生物的能量含量（如通过燃烧法测定生物干重中的能量）。

3.计算能量从一个营养级传递到下一个营养级的效率（能量传递效率=消费者获得的能量/生产者提供的能量）。

4.重复实验多次，计算平均能量传递效率。

5.结果通常会发现能量传递效率在5%到20%之间。

例题五：

题目：论述生态系统能量流动与生物多样性的关系。

答案：生态系统能量流动与生物多样性密切相关。能量流动的效率决定了生态系统中能够支持多少个营养级，以及每个营养级中能够存在多少生物种类。能量流动越高效，生态系统中的生物多样性通常越高，因为更多的生物可以获取到足够的能量来维持生存和繁衍。反之，能量流动受限可能导致生态位减少，生物多样性下降。

补充和说明：

1.在解答例题一时，学生需要理解能量传递效率的概念，并能够运用简单的数学计算来估算能量在不同营养级之间的分配。

2.例题二要求学生能够解释能量金字塔的倒置现象，这是对生态系统能量流动特性的考察。

3.例题三通过实际案例考察学生对能量流动影响的理解，以及他们分析问题的能力。

4.例题四是一个实验设计题，要求学生掌握实验的基本原则和方法，能够设计出符合科学原理的实验方案。

5.例题五则是对生态系统能量流动与生物多样性关系的深入探讨，旨在培养学生的综合分析能力。作业布置与反馈一、作业布置

1.画出草-兔子-鹰的食物链，并计算兔子种群和鹰种群获得的能量。

2.比较森林生态系统和草原生态系统能量流动的特点，说明其差异的原因。

3.阅读课本相关章节，总结生态系统能量流动的规律及其对生态系统稳定性的影响。

4.设计一个简单的能量流动实验方案，并预测实验结果。

二、作业反馈

1.对学生绘制的食物链进行检查，指出其中存在的问题，如食物链的完整性、箭头方向的正确性等。

2.对学生比较两个生态系统能量流动特点的作业进行批改，关注其对生态系统能量流动规律的理解，以及能否从不同角度分析差异的原因。

3.对学生阅读课本相关章节的总结进行评价，检查其是否全面准确地概括了生态系统能量流动的规律及其对生态系统稳定性的影响。

4.对学生设计的能量流动实验方案进行评价，关注其是否符合科学原理，实验步骤是否清晰，预测结果是否合理。内容逻辑关系1.生态系统能量流动的过程及其特点：

-①能量输入：太阳能的固定

-②能量传递：食物链和食物网

-③能量转化：能量传递效率

2.生态系统功能与能量流动的关系：

-①生产力：能量流动对生态系统能量输入的影响

-②物种多样性：能量流动对生态系统营养结构的影响

-③稳定性：能量流动对生态系统稳定性的影响

3.生态系统能量流动的实际应用：

-①生态恢复：如何优化能量流动提高生态系统的稳定性

-②生态工程设计：基于能量流动原理的设计方法

-③生态保护：如何减少人类活动对能量流动的负面影响

板书设计：

1.生态系统能量流动的过程及其特点

-太阳能的固定

-食物链和食物网

-能量传递效率

2.生态系统功能与能量流动的关系

-生产力

-物种多样性

-稳定性

3.生态系统能量流动的实际应用

-生态恢复

-生