人教版 (2019)选择性必修2生态系统的能量流动教学设计

这是一份人教版 (2019)选择性必修2生态系统的能量流动教学设计，共9页。
教学目标
1.通过分析能量在各营养级间的流动情况和赛达伯格湖的能量流动,概述生态系统中能量流动的过程和特征。
2.用生态金字塔表征生态系统中各营养级间的能量、生物量或数量等关系。
3.概述研究生态系统能量流动的意义。
4.尝试调查当地某生态系统的能量流动情况。
评价目标
1.通过对不同营养级能量的来源和去路的分析,检测学生的掌握情况。
2.通过让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,检测学生是否能对所学知识理解并应用。
教学重难点
重点:生态系统的能量流动过程。
难点:1.分析生态系统能量流动的过程。
2.尝试调查当地某生态系统的能量流动情况。
教学方法
1.这节课的知识比较抽象,主要采取多媒体辅助教学。
2.学生小组讨论总结各营养级能量的输入和能量的去路。
3.采用直观教学法、讲述法、启示法、讨论法等教学方法,准备PPT、学案等教学工具。
课时安排
2课时。
教学准备
多媒体,白板,学案,PPT等。
教学设计
导入新课
播放电影《荒岛余生》的片段。
【师】看了视频后,假设你像电影中的主人公那样,流落在一个荒岛上,那里除了有能饮用的水以外,几乎没有任何食物。你随身尚存的食物只有一只母鸡、15 kg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来等待救援?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。
(设计意图:通过播放视频,创设真实课堂情境,教师有目的地启发引导学生进行观察、思考,提供学习线索,调动学生思维的活跃性,激发学生的学习兴趣和求知欲,使学生快速进入本课各环节。)
【生】选择A。
【师】对于母鸡的抗议,我们是可以理解的。我们必须给母鸡一个合理的解释,消除母鸡的不满情绪,这就得用到我们这节课的内容“生态系统的能量流动”。(板书:生态系统的能量流动)
【师】什么叫作生态系统的能量流动?
【生】生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程。
【师】如何研究能量流动这一复杂的过程呢?我们从一个生物个体入手:
①能量是如何流经个体1的呢?②输入进来的能量都用来干什么呢?
同种生物个体2、个体3也是类似的情况,依此类推。
在一定空间范围内,同种生物所有个体形成的集合叫作种群,如果将这个种群作为一个整体来研究,上图可以简化成什么模式呢?
那某一营养级的能量流动情况呢?将一个营养级的所有种群作为一个整体来研究能量流动。可以比较精确地测量每一个营养级能量的输入值和输出值。
这样,我们就得到了一个可以分析生态系统能量流动的模型,有了它,我们就可以将复杂的过程简单化。下面我们就用这个模型来研究生态系统的能量流动。
(设计意图:问题驱动,层层递进,培养学生系统分析问题的能力。)
讲授新课
探究一:能量流动的过程
【师】大鱼吃小鱼,小鱼吃虾米,虾米吃泥巴。这句话蕴含的生物意义是什么?
(设计意图:以学生熟悉的谚语作为切入点,增加学生学习本节内容的学习兴趣。也符合近几年高考命题的要求,提升学生获取信息的能力。)
【生】一条食物链。
【师】在这个食物链中生物之间有制约作用——靠捕食起到制约作用。说出食物链中各生物所属营养级,以及在生态系统中的具体成分。
【生】泥巴(浮游植物)——第一营养级,生产者;虾米——第二营养级,初级消费者;小鱼——第三营养级,次级消费者;大鱼——第四营养级,三级消费者。
【师】请以食物链中“生产者”为例,分析该营养级能量流动的来源和去路(能量从生产者体内流失的途径)。[学生阅读教材P55“思考·讨论”(时间5分钟)]
教师PPT展示问题:1.生产者的能量来自哪里?2.太阳照射在生产者上的太阳能都被吸收吗?3.太阳能如何被生产者吸收?4.生产者固定的太阳能,全部用于生产者的生长、发育和繁殖了吗?如果不是,还用来干什么了?5.用于生产者生长、发育和繁殖的那部分能量又有哪些去向?
【生】1.太阳。2.只有1%可见光。3.被生产者通过光合作用将太阳能转化为化学能,使太阳能输入到生态系统中。4.一部分在生产者的呼吸作用中以热能的形式散失了;另一部分用于生产者的生长、发育和繁殖等生命活动,储存在植物体的有机物中。5.构成植物体的有机物中的能量,一部分随着残枝败叶等被分解者分解而释放出来;另一部分则被初级消费者摄入体内,这样,能量就流入了第二营养级。
【师】请大家分析在该食物链其他各营养级的来源和去路。
PPT展示能量流经第二营养级的示意图,并分析。
PPT展示生态系统能量流动的示意图。
教师提示:重点讲解摄入量、同化量、粪便量的关系。粪便中的能量属于初级消费者吗?那属于谁呢?属于生产者流向哪一环节的能量呢?最高营养级的能量去路只有两条,没有“流入下一营养级”的途径。
【生】结合食物链的能量流动,回答下列问题:
1.生态系统中能量流动的源头是 。
2.能量流动的起点是 。
3.能量流动的渠道是 。
4.输入生态系统的总能量是 。
5.生态系统中的能量最终以 的形式散失。
6.流经生态系统的能量 (填“能”或“不能”)再回到生态系统中来。
答案:1.太阳 2.生产者固定的太阳能 3.食物链、食物网 4.生产者固定的太阳能 5.热能 6.不能
(设计意图:帮助学生再次感知知识,理解知识,增强记忆。)
探究二:能量流动的特点
【师】我们对能量流动的过程有了清晰明确地认识,生态学家林德曼利用这样的分析方式,对赛达伯格湖进行了定量分析,我们看一下具体情况是怎样的:
【师】大家看一看林德曼的研究和我们前面总结的生态系统能量流动示意图有什么区别呢?这是怎么回事呢?林德曼的研究是定时分析,也就是说总是有未被自身呼吸作用消耗,也未被后一个营养级和分解者利用的能量(由定性分析过渡到定量研究)。请大家思考学案列出的问题:
①生产者能否从植食性动物获得能量?植食性动物能否从肉食性动物获得能量?
②散失到无机环境中的热能能否重新被生物利用来合成有机物?
③由①②两个问题你能总结出能量流动具有什么特点?
④生产者所固定的总能量是多少?流入植食性动物的能量是多少?流入肉食性动物的能量是多少?
⑤生产者中的能量流入植食性动物的比例是多少?植食性动物中的能量流入肉食性动物的比例是多少?
⑥由④⑤两个问题你能总结出能量流动具有什么特点?
【生】①否,否。②否。③生态系统中能量流动是单向的。④464.6 J/(cm2·a),62.8 J/(cm2·a),12.6 J/(cm2·a)。⑤13.5%,20.1%。⑥能量在流动过程中逐级递减。
(设计意图:问题驱动学生通过分析,处理数据,概括能量流动的规律。提高学生定量分析问题的能力。)
【师】教师总结:1.单向性
a.食物链中各营养级的顺序是不可逆转的,这是长期自然选择的结果。
b.各营养级呼吸作用中以热能形式散失的能量无法再度被利用。
2.逐级递减
a.各营养级的生物都会因呼吸作用而消耗掉相当大的一部分能量。
b.各营养级的生物总有一部分能量未被利用。
c.还有部分能量随着残枝败叶或遗体等直接传给了分解者。
【师】食物链上一般不超过5个营养级,为什么?
【生】在一个生态系统中,营养级越多,在能量流动过程中消耗的能量就越多。
【师】生命在等待中逝去……请给我们一个“先吃鸡”的理由。
【生】食物链越短,能量到我体内的越多,我活的时间就越长呀!
(设计意图:首尾呼应,训练学生应用所学知识解决问题的能力。)
【师】你能依据能量流动的特点,解释一下为什么“一山不容二虎”吗?
答案:由于能量流动的传递效率是10%~20%,营养级越高,所获取的能量越少。老虎在生态系统中几乎是最高营养级,通过食物链流经老虎的能量已经减少到很小的程度。在有限的食物空间内,虎的数量越少越容易获得食物来维持生存。
(设计意图:让学生学以致用,能用本节课的知识去解决实际问题,培养学生解决问题的能力以及学生的语言表达能力。同时,加深了学生对能量流动特点这一知识点的理解。)
[例](多选题)某同学绘制了下图所示能量流动图解,下列叙述正确的是( )
A.生产者固定的总能量表示为(A1+B1+C1+A2+B2+C2+D2)
B.由生产者到初级消费者的能量传递效率为D2/D1
C.初级消费者的同化量可表示为(A2+B2+C2+D2)
D.W1=D1+D2
答案:AC
(设计意图:让学生完成题目并讲解,培养学生利用所学知识解决问题的能力,对学生所学习的内容进一步加深巩固,增强理解力,加深记忆。)
探究三:生态金字塔
【师】如果将单位时间内各营养级所得到的能量数值转换为相应面积(或体积)的图形,并将图形按照营养级的次序排列,可形成怎样的一个图形呢?
【生】可以形成一个金字塔图形,叫作“能量金字塔”。
【师】能量金字塔:表示能量流动逐级递减的特点,自然生态系统中不可能出现倒置现象(人工生态系统,例如人工鱼塘可能会出现倒置)。除了能量金字塔还有生物量金字塔和数量金字塔,给大家2 min时间了解一下其他两种金字塔(阅读教材P57~58)。
【生】仔细阅读教材,了解生物量金字塔和数量金字塔的有关内容。
【师】生物量金字塔:表示生物有机物的总质量沿食物链中营养级升高逐级减少的特点,但可能会出现倒置现象,如浮游植物的个体小,寿命短,又不断被浮游动物吃掉,所以某一时间浮游植物的生物量用质量来表示可能低于浮游动物的生物量。
数量金字塔:生物个体数量在食物链中随营养级升高而逐渐减少,但也有倒置现象,如成千上万只昆虫生活在一株大树上。
不同的生态金字塔能形象地说明营养级与能量、生物量、数量之间的关系,是定量研究生态系统的直观体现。
(处理方法:给学生时间阅读,教师讲解特例。)
(设计意图:学生自主阅读相关内容进行内容总结,培养学生的提取信息的能力,教师讲解特例,提高学生学习该知识点的学习兴趣。)
探究四:研究能量流动的实践意义
【师】PPT出示蔬菜大棚中的多层育苗、沼气池图,思考研究能量流动有什么意义?(学生深入阅读教材P58)
【生】1.帮助人们将生物在时间、空间上进行合理配置,增大流入某个生态系统的总能量。
2.帮助人们科学地规划和设计人工生态系统,使能量得到最有效的利用。
【师】能不能改变生态系统能量流动的规律?农民在进行田间管理的时候,要进行灭虫除草,目的是什么?
【生】不能。帮助人们合理地调整生态系统中的能量流动关系,使能量持续高效地流向对人类最有益的部分。
【师】人们虽然不能改变能量流动的客观规律,但可设法调整能量流动方向,使能量流向对人类最有益的部分。例如,在森林中,最好使能量多储存在木材中;在草原牧场上,则最好使能量多流向到牛、羊等牲畜体内,获得更多的毛、肉、皮、奶等畜产品。除草为了使太阳能更多地流向农作物;捉虫为了使农作物中的能量散失减少。
(设计意图:分析具体案例,认识研究生态系统能量流动的实践意义。)
评价反馈
引导学生思考如何科学有效地利用生态系统的能量流动规律,注重学以致用。教学目标定位准确,教学中提供相关研究数据,以问题串的形式引导学生处理分析数据、建构模型、形成概念,并在概念学习中强化系统观、物质与能量观,提升科学思维。
课堂小结
布置作业
完成学案中的核心素养专练。
教学反思
在授课时,首先播放电影《荒岛余生》的片段,给学生设置问题“假设你像电影中的主人公那样,流落在一个荒岛上,那里除了有能饮用的水以外,几乎没有任何食物。你随身尚存的食物只有一只母鸡、15 kg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来等待救援?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。”引起学生的思考,并引入课题。其次,注重了引导学生分析与总结。在整个过程体现了学生自主、探究的能力,学生从自己的结论中看到自己的能力,使学生生成一种自我满足感和成就感。
板书设计
第2节 生态系统的能量流动
能量流动的概念:生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程。
一、能量流动的过程
①第一营养级:生产者固定的太阳能
②消费者:同化量=摄入量-粪便量
二、能量流动的特点
1.单向性
2.逐级递减
三、生态金字塔
1.能量金字塔
2.生物量金字塔
3.数量金字塔
四、研究能量流动的实践意义
备课资源
1.生物量(bimass),是生态学术语,或对植物专称植物量(phytmass),是指某一时刻单位面积内实存生活的有机物质(干重)(包括生物体内所存食物的重量)总量,通常用kg/m2或t/hm2表示。植物群落中各种群的植物量很难测定,特别是地下器官的挖掘和分离工作非常艰巨。出于经济利用和科研目的的需要常对林木和牧草的地上部分生物量进行调查统计,据此可以判断样地内各种群生物量在总生物量中所占的比例。
2.生产量(prductin)是指在单位时间单位面积生态系统或某个种群所生产的有机体的总量。
含有速率的意思。与生物量不同,生物量不含有速率之意,生物量指生态系统某一时刻单位面积有机体的总量,没有速率之意。
在农业上讲的(生)产量一般指经济意义大的那一部分收获物的量,如稻粒、麦粒、瓜果等的量,不包括秸秆等。在栽培研究中,经常要计算包括有经济价值部分在内的全部有机体的量,这时被称为“生物学产量”。在生态学上用来表示生产力的指标有“生物量”和“生产量”两个概念。如在池塘中每立方米中现有1 kg鱼,就是指的现存量(或生物量);如果说每立方米水体每年产鱼10 kg,指的是生产量。生态系统生产力高(单位时间内生产量大)不等于现存量或生物量大。反之亦真。因为有些寿命短、周转快的种类可能在计算的时间阶段以内就消失了。如果这些消失了的生物量可计算的话,生产量(P)应是在该统计阶段终了和开始时现存生物量的差(ΔB)与消失量(E)之和,即P=ΔB+E。