資源簡介

人教版高中生物 選擇性必修2第三章《3.2 生態系統的能量流動》教學設計
課題 生態系統的能量流動 第一課時（共2課時）
課型 新授課 章/單元復習課 專題復習課 習題/試卷講評課□ 學科實踐活動課□ 其他
1.課程標準 教學內容：新課標中相關內容標準為“分析生態系統中能量流動的基本規律及其應用”，屬于應用水平，即學生要在能說出生態系統能量流動的過程的基礎上，分析能量流動的特點，并能夠將能量流動的基本規律應用于新的情景中，解決實際問題。此外，課標活動建議“調查或探討一個農業生態系統中的能量流動”，以幫助學生學以致用，應用知識解決實際問題。 教學方法：新課程的基本理念指出：“要提高學生的生物科學素養”、“倡導探究性學習”，以利于學生的全面發展和終身發展。因此本節課的教學應打破傳統的教學模式，從實際生活出發讓學生發現問題，然后通過其自主探究分析問題、解決問題，以獲得新知，再通過知識的遷移與應用培養學生的應用能力，提升社會責任。
教學內容 本節內容位于人教版必修三第五章第二節，本節以“生態系統的結構”為基礎，既與光合作用、呼吸作用等知識建立聯系，又直接關系到“物質循環和生態系統穩定性”的學習。因此，本節內容承上啟下，是整個生態系統知識模塊中的重點。 教材通過概括性地指出“生態系統能量流動的概念”，即生態系統中能量的輸入、傳遞、轉化和散失的過程，引導學生思考生態系統的能量是如何輸入、傳遞、轉化和散失的，進而引出本節的三個主題內容：能量流動的過程、能量流動的特點和效率、研究能量流動的實踐意義。由此可知，本節教學內容既滲透著“結構與功能”、“物質與能量”等生命觀念，又承載著模型構建的科學思維，還蘊含著遵循生態學原理合理利用資源以及可持續發展的觀念，對全面提升學生的學科核心素養有重要意義。 本節知識內容較多，擬通過兩個課時完成教學任務。在第一課時中，主要引導學生通過具體事例，分析具體的生態系統的每一個營養級中，能量是如何輸入、傳遞、轉化和散失的，在此基礎上總結生態系統能量流動的過程，滲透生命觀念；再通過量化分析一個具體的生態系統中的能量流動情況，分析能量流動的特點和規律，培養科學思維；最后結合所學知識，解決生產生活的實際問題，提升社會責任。
3.學情分析 知識儲備：高二的學生已經學習了生態系統的結構，新陳代謝中能量是如何轉換的。 盡管能量無法看到、摸到，較為抽象，但其與學生日常經驗聯系緊密，如學生知道蔬菜的平均價格一般低于肉類的價格、接觸過一些生態系統等等，故在教學時可以充分挖掘生活資源，以使抽象問題具體化。 認知水平：高二學生已具有一定的整理、分析數據的能力，高一也了解過模型構建及相應的概念，初步具備在教師引導下自主進行模型構建的能力。因此，在教學時可以充分調動學生的主觀能動性，引導學生在探究中進行自主學習。
4.學習目標 （1）通過對稻魚共生系統情境的探討，領悟研究能量流動的科學方法，在體驗科學探究的過程中，提升科學探究能力。 （2）通過問題探討構建能量流動的概念，理解生態系統的能量流動過程，形成物質與能量觀。 （3）通過小組合作構建能量流動過程的概念模型，接合具體實例，量化分析生態系統能量流動的特點，，訓練分析與綜合、模型與建模等科學思維。 （4）運用所學知識解決日常生活中的問題，學以致用，提升社會責任。
5.評價任務 （1）結合視頻信息構建“稻魚共生”生態系統的食物鏈和食物網，分析各個營養級的能量流動情況，總結生態系統的能量流動過程； （2）結合賽達伯格湖的能量流動圖解，通過定量分析構建概念模型該生態系統的能量流動情況，總結生態系統能量流動的基本規律； （3）調查超市稻米與各類魚的價格，分析其價格差異原因。 6.學習活動 教師活動學生活動環節一：話題引入，情境激趣教師活動1 導入： 播放“稻魚共生”種植模式視頻；啟發：為什么科研人員要推崇這樣的生態種植模式呢？其與傳統的稻種植模式相比有什么優勢呢？ 提問：請同學們結合視頻信息在學案上構建“稻魚共生”生態系統的食物鏈和食物網。學生活動1 1. 討論“稻魚共生”模式與傳統稻種模式的區別； 2. 構建食物鏈和食物網。活動意圖說明： 利用視頻介紹“稻魚共生”種植模式，引起學生的思考討論和學習興趣，通過復習生態系統的結構的相關知識，繪制食物鏈和食物網溫故而知新。環節二：分析能量流動的過程教師活動2 引導：能量是如何流動的呢？我們先以其中一條食物鏈水稻→昆蟲→魚為例來分析。 提問1：對于水稻個體而言能量來自于哪里？ 這部分能量能否全部儲存在水稻個體當中呢？還有什么去處？ 提問2：那對于其他水稻個體而言呢？對于水稻個體構成的種群而言呢？對于水稻所處的第一營養級而言呢？學生活動2 依次分析對于水稻個體、種群和其所代表的第一營養級，能量的來源、儲存與其它去路； 小組合作，通過討論構建能量流經第一營養級的示意圖； 提問3：請大家小組合作，共同構建能量流經生產者（第一營養級）的示意圖。 提問4：能量又是如何在第二營養級流動的呢？接下來，請大家以昆蟲為例，結合教材圖 5-6，小組合作，完成能量流經初級消費者（第二營養級）的示意圖。 總結：將各營養級聯系起來，就可得到完整的生態系統系統能量流動示意圖，如果把上述示意圖進行簡化，我們可以看出，對于整個生態系統而言，能量流動實際上就能量的輸入、傳遞、轉化和散失的過程，這也就是能量流動的概念。 提問5：那么對于生態系統而言，能量的輸入、傳遞、轉化和散失四個過程的具體含義是什么呢？ 以昆蟲為例完成能量流經第二營養級的示意圖，并討論圖中的糞便量、攝入量、同化量等易混概念之間的區別與聯系； 繪制生態系統的能量流動示意圖，分析能量輸入、傳遞、轉化和散失四個過程的具體含義。活動意圖說明： 由具體到抽象，由局部到整體，逐步完善生態系統能量流程概念圖繪制，幫助學生深刻認識能量流動的過程，培養構建模型的科學探究能力和分析概念模型的科學思維，形成結構與功能、物質與能量觀。環節三：初步分析和總結能力流動的特點教師活動3 過渡：我們再次回顧能量流動的示意圖，思考圖中箭頭的方向和大小以及方框的大小反映出能量流動有何特點？ 講解：林德曼對賽達伯格湖的研究實現了定性分析→定量分析的轉變。接下來我們將利用林德曼提出的概念模型進行數據分析，但在此之前，大家需要閱讀注釋并明確圖解單位、理解未固定、未利用的含義。 提問1：該生態系統能量流動的渠道是什么？ 提問2：能量流動能否逆向進行？能否循環利用？ 提問3：流入某一營養級的能量，能否百分百流到下一營養級？為什么？ 總結：能量流動具有單向傳遞和逐級遞減兩大特點。 評價任務：調查超市稻米與各類魚的價格，分析其價格差異原因。學生活動3 小組討論，解讀和分析能量流動示 意圖模型。 閱讀教材，量化分析能量流動概念 圖； 回答問題，初步分析和總結能量流 動的特點。 分析水稻和魚價格差異的原因，探 討素食對減少碳排放的作用。活動意圖說明： 通過量化分析訓練模型分析能力的科學思維，通過具體實例分析加強對能量流動過程的理解，歸納總結能量流動的特點，學以致用，提升環保意識培養社會責任。
板書設計 一、食物鏈：水稻→昆蟲→魚 (
1.水稻（第一營養級）
) (
2.昆蟲（第二營養級）
) 二、能量流動的過程 (
3.生態系統
) 三、能量流動的特點
【作業設計】
在非洲大草原上有一種巨蜣螂，它是蜣螂中體形最大的一種，其食物來源主要依靠大象的糞便。巨蜣螂將大象的糞便滾成糞球，雌性個體還會將卵產在其中，糞球中的養分可以供巨蜣螂和孵化后的幼體食用，因此蜣螂素有“自然界清道夫”的稱號。下列分析正確的是（ ）
A．巨蜣螂與大象之間存在的種間關系是捕食和寄生
B．大象同化的能量一部分流入巨蜣螂，轉化為巨蜣螂的能量
C．巨蜣螂可將從外界獲得的有機物和無機物轉化成自身的物質
D．巨蜣螂以糞便為食，和植物存在競爭關系，不利于植物的生長
2.某稻區為了充分利用冬閑田，在 9 月中下旬水稻收獲后，種植豆科固氮植物紫云英，次年 1 至4 月，采摘紫云英嫩梢部分作為菜用，剩余部分繼續留在田里，在盛花期翻壓做稻田綠肥。這種做法不僅提高了稻田的利用率，還有效提高了水稻的產量。下列相關說法正確的是（ ）
A．在該稻田生態系統中，紫云英與水稻構成競爭關系
B．翻壓做稻田綠肥后，紫云英仍是稻田生態系統的組成成分
C．紫云英中的能量一部分流向了水稻，使水稻產量得以提高
D．研究農田生態系統中能量流動的主要目的是使能量盡可能多地保留在生產者體內
3.如圖是近年在某縣試驗成功并大范圍推廣的生態農業模式，有關此生態系統的敘述中錯誤的是(　　)
A.圖中位于第二營養級的生物有螺、昆蟲、鴨
B.鴨和螺之間是捕食與競爭關系
C.該生態系統中鴨所固定的能量包括生產者固定的太陽能和飼料中的化學能
D.圖中微生物通過呼吸作用分解鴨的糞便，各種生態系統中的微生物都是分解者
4.從健康的角度考慮，提倡素食可以減少脂肪和膽固醇等的攝入，能降低心血管等疾病的發病率。從生態系統的營養結構和生態系統功能的角度考慮，對提倡素食的好處的描述不正確的是(　　)
A．提倡素食能使人類的食物鏈縮短
B．提倡素食能提高能量傳遞效率
C．提倡素食能減少生態系統中能量的損耗
D．提倡素食能使人類從生產者體內獲得更多的能量
5.如圖為某自然生態系統一年中部分能量流動分析的數學模型。圖中各數字序號的含義分別為:①生產者呼吸散失的能量;②分解者呼吸散失的能量;③消費者呼吸散失的能量;④生產者固定的總能量。下列敘述正確的是(　　)
A.流經該生態系統的總能量可用①+②+③表示
B.該生態系統中消費者的同化量可用④-①表示
C.在土壤中殘存的有機質的量與②的值呈正相關
D.該自然生態系統一年中未利用的能量值大于零
6.科學家對生活在某生態系統的一個蜘蛛種群的能量進行定量分析，得出了能量流經這種肉食動物的有關數據(能量以種群的質量表示)，如圖所示。下列敘述錯誤的是(　　)
A．在食物鏈中，蜘蛛至少位于第三營養級
B．蜘蛛吃下的未被蜘蛛同化的能量屬于上一營養級同化量中的一部分
C．圖中X代表用于蜘蛛生長、發育和繁殖的能量
D．根據圖中的數據可以計算出獵物種群與蜘蛛間的能量傳遞效率
7.某地區年降雨量豐富，一棄耕農田的食物鏈之一是“甲→乙→丙”，生態學家對該生態系統的發展以及該食物鏈的能量流動進行了研究，結果如下表，單位為×103 J/(hm2·a)，回答下列問題：
甲 乙 丙
固定的能量 攝入量 同化量 呼吸量 攝入量 同化量 呼吸量
24 500 105 75 71.5 8.44 6 4.38
(1)從生態系統的成分看，食物鏈中甲是________，流經該生態系統的能量是________×103 J/(hm2·a)。
(2)在食物鏈“甲→乙→丙”中，能量從乙到丙的傳遞效率是________，從乙流向分解者的能量包括乙的遺體、分泌物中的能量和________糞便中的能量。
(3)有人發現表中乙或丙的同化量與呼吸量之和不等于攝入量，請你分析該現象出現的原因：_________________________________。
(4)調查發現在該棄耕農田演替過程中物種豐富度逐漸________，抵抗外界干擾的能力________。
8. 社會實踐作業：查閱近幾年市場上豬肉價格的變化情況，分析豬肉價格漲和跌背后的原因。
【參考答案】
1.C 2.B 3.D 4.B 5.D　 6.D
7.(1)生產者　24 500 (2)8%　 丙 (3)攝入量等于同化量加上糞便中能量，而呼吸量是同化量中的一部分 (4)增加　 增強
人教版高中生物 選擇性必修2第三章《3.2 生態系統的能量流動》教學設計
課題 生態系統的能量流動 第二課時（共2課時）
課型 新授課 章/單元復習課 專題復習課 習題/試卷講評課□ 學科實踐活動課□ 其他
1.課程標準 教學內容：新課標中相關內容標準為“分析生態系統中能量流動的基本規律及其應用”，屬于應用水平，即學生要在能說出生態系統能量流動的過程的基礎上，分析能量流動的特點，并能夠將能量流動的基本規律應用于新的情景中，解決實際問題。此外，課標活動建議“調查或探討一個農業生態系統中的能量流動”，以幫助學生學以致用，應用知識解決實際問題。 教學方法：新課程的基本理念指出：“要提高學生的生物科學素養”、“倡導探究性學習”，以利于學生的全面發展和終身發展。因此本節課的教學應打破傳統的教學模式，從實際生活出發讓學生發現問題，然后通過其自主探究分析問題、解決問題，以獲得新知，再通過知識的遷移與應用培養學生的應用能力，提升社會責任。
教學內容 在第一課時學生已經能夠說出生態系統能量流動的基本過程，概括能量流動特點的基礎上，進一步定量計算能量流動效率，繪制并分析能量金字塔的特點，并利用所學知識完善生態農業的設計，分析其背后的原理，從而總結研究生態系統能量流動的實踐意義，在此過程中進一步通過模型的構建與分析培養科學思維，并在實踐應用過程中提升社會責任。
3.學情分析 學生通過第一課時的學習，已經能夠結合具體實例說出生態系統能量流動的過程，并初步分析能力流動的特點，但對于能量傳遞效率的計算方法，以及定量分析相鄰營養級之間的能量傳遞效率還有待結合具體實例進行訓練，從而深刻理解能量流動規律，并繪制和分析能量金子塔，進一步訓練科學思維和建模能力；學生對于簡單生態系統和食物鏈的分析能力以及具備，但還有待于結合所學知識，去完善和設計生態農業，從而深入理解研究生態系統能量流動的重要實踐意義，增強環保意識，培養社會責任。
4.學習目標 （1）通過定量分析和推算生態系統的能量傳遞效率，加深對能量流動的特點的認識，訓練分析與綜合的科學思維。 （2）通過分析能量金字塔的特點，以及能量金字塔與其它金字塔的區別，并用于解釋日常生活中的現象，培養模型比較與分析的科學思維，加強知識的運用。 （3）通過普通農田生態系統的補充與完善，嘗試構建生態農業生態系統，認識到研究能量流動的重要實踐意義，培養社會責任。
5.評價任務 （1）利用賽德伯格湖能量流動圖解，分析相鄰營養級之間的能量傳遞效率，據此解釋能量流動逐級遞減的特點； （2）分析能量金字塔的組成，并比較其與其它金字塔的區別； （3）在稻田養魚的基礎上，進一步完善和設計生態農業； （4）調查當地農田生態系統中的能量流動情況，并嘗試提出改進意見。
6.學習活動 教師活動學生活動環節一：承上啟下，溫故知新教師活動1 承上啟下：回顧生態系統能量流動概念圖，結合能量流動的特點，分析肉類價格一般比蔬菜類貴的原因，以及影響豬肉價格的因素。 提問：各營養級之間的能量傳遞效率是多少，如何量化計算？學生活動1 1.分享調查報告，分析影響豬肉價格的因素。 2.越教材，量化分析相鄰營養級之間的能量傳遞效率。活動意圖說明： 溫故知新，再復習舊知識的基礎上，布置新的學習任務。環節二：定量分析能力流動的特點教師活動2 引導：我們發現相鄰營養級之間的能量傳遞效率并不是百分之百，那么如何定量計算能量傳遞效率呢？能量在傳遞過程中的遞減有沒有一定的規律呢？ 提問1：營養級之間的能量傳遞效率各是多少？ 提問2：能量傳遞效率的范圍大約是多少？ 評價任務：在如圖所示的食物網中，假如貓頭鷹的食物有2/5來自于兔子，2/5來自于鼠，1/5來自于蛇，那么貓頭鷹若增加20 g體重，最少需要消耗植物(　　) A．600 g B．900 g C．1600 g D．5600 g 總結：能量在流動工程中是單向流動、逐級遞減的，原因是相鄰營養級之間的能量傳遞效率并不是百分之一百。 提問3：如果將單位時間各個營養級所得到的能量數值，由低到高繪制成圖，應該是什么形狀？有何特點？ 提問4：數量金字塔和生物量金字塔是否也具有相同特征呢？請舉例說明。學生活動2 閱讀賽達伯格湖能量流動圖解，小組討論回答： 1.計算能量從生產者到植食性動物的傳遞效率； 2.計算能量從植食性動物到肉食性動物的傳遞效率； 3.總結規律，相鄰營養級之間的能量傳遞效率一般只有10%到20%。 思考：剩下的80%到90%的能量的去向？ 完成評價任務，并討論在一條具體的食物鏈中，相鄰營養級生物間的能量傳遞效率是否一定是10%到20%？為什么？ 小組合作，繪制能量金字塔并分析能量金字塔的特征，舉例說明其它金字塔與能量金字塔的異同。活動意圖說明： 從定性分析到定量計算，培養科學思維，通過討論合作，構建能量金字塔并進行深入理解分析，強化對知識的認識和應用，提升模型構建的科學探究能力。環節三：學以致用，感受研究能量流動的重要實踐意義教師活動3 回顧：回到最開始我們提出的問題，為什么科研人員要推出稻魚共生的新型種植模式呢？其與傳統的單稻系統相比又有什么優勢呢？ 提問1：結合教材桑基魚塘和生態農業的例子，進一步完善稻魚共生模式。 提問2：生態農業的優點是什么？該模式能否提高能量的利用率？ 提問3:請總結研究能量流動的實踐意義，并列舉實例說明。學生活動3 1.比較稻魚共生的新型種植模式相較于傳統的單稻系統的優勢。 2..小組合作，進一步完善稻魚共生模式，嘗試構建生態農業。 3.舉例說明研究能量流動的實踐意義。活動意圖說明： 通過學生的比較和討論，深入理解研究能量流動的重要實踐意義，樹立環保意識，提升社會責任。
板書設計 能量傳遞效率：10%-20% 能量金字塔的特點：不可倒置、逐級遞減 研究能量流動的實踐意義
【作業設計】
1.下表是某農田生態系統中田鼠種群攝食植物后能量流動情況,下列敘述錯誤的是(　　)
攝食量 糞便量 呼吸散失量
能量[J/(hm2·a)] 1.05×1010 3.50×109 4.55×109
A.田鼠糞便量包含在其攝食量之中
B.田鼠攝食量減去糞便量和呼吸散失量即為同化量
C.田鼠同化的能量中約有35%用于其生長、發育和繁殖
D.以田鼠為食的天敵最多可獲得的能量為1.40×109[J/(hm2·a)]　
2．以下表示動物利用食物的過程，下列分析正確的是（　　）
A．恒溫動物的④/③值一般高于變溫動物
B．哺乳動物的③/①值一般為10%～20%
C．提高圈養動物生長量一般需提高③/②值
D．食肉哺乳動物的③/②值一般低于食草哺乳動物
3.如圖為某人工魚塘的主要能量流動圖解,其中a、b、c、d為傳遞或輸入給相關魚的能量。下列相關敘述正確的是(　　)
A.流經該生態系統的總能量全部來自植物光合作用固定的能量
B.魚種甲和魚種乙間的能量傳遞效率為b/a×100%
C.魚種甲獲得的總能量為a+c
D.魚種甲和魚種乙間的能量傳遞效率為(b+d)/(a+c)×100%
4.下圖中a、b、c、d代表四種類型生態系統金字塔，有關說法不正確的是(　　)
A．某些水域生態系統的生物量金字塔為b型
B．c圖中第二營養級到第三營養級的能量傳遞效率小于10%
C．森林生態系統的數量金字塔也可能為d型
D．在某些特殊生態系統中，能量金字塔也可能為倒金字塔形
5.在社會主義新農村建設中,某地通過新建沼氣池和植樹造林,構建了新型農業生態系統(如圖所示)。下列有關敘述中,不正確的是(　 )
A.該生態系統中,處于第二營養級的生物有人和家禽、家畜
B.該生態系統中,人的作用非常關鍵
C.該生態系統的建立,提高了相鄰兩個營養級之間的能量傳遞效率
D.若沼渣、沼液中含有有機物,這部分有機物也不能直接被農作物吸收
6.下列有關生態系統的能量及其生態學原理運用的敘述,正確的是 (　　)
A.最高營養級生物所同化的能量不會再提供給其他生物
B.分解者可以通過分解消費者的糞便,從而獲得該消費者所同化的能量
C.為提高作物的產量,可多給作物施用有機肥,實現能量的循環利用
D.可通過增加食物鏈提高人工生態系統的穩定性,以減少病蟲害
7.目前，糧食安全是世界各國面臨的重大問題，甚至影響到了社會的穩定。
（1）在上圖所示食物網中，若人體要得到1 kJ的能量，玉米至少要固定　　 　　kJ的太陽能，雞和害蟲的關系是　　　　 。
（2）如果將原來的膳食結構雞肉：糧食=1：3，改為膳食結構雞肉：糧食=1：5，理論上，玉米供養的人數將會　　　　（增多、不變、減少），理由是　 　 。
人類要最大限度地獲得能量，應該采取的措施是 　 。
（3）在一年中，玉米通過光合作用固定的能量，除圖中所示的能量外，還有三部分能量，它們分別 　 　 、　　　　　　　　 和未被利用的。
8. 社會實踐作業：調查當地農田生態系統中的能量流動情況，并嘗試提出改進意見。
【參考答案】
1.B　 2.C 3.C　 4.D 5.C　 6.D　
7.（1）5　捕食和競爭　 （2）增多　 調整后的膳食結構中，增加了玉米的數量，減少了糧食到雞的能量損失，人獲得的能量增加　 消滅害蟲，停止養雞，玉米秸稈養牛（生產食用菌或發酵產生沼氣作為能源等。至少寫出兩項）　
（3）通過呼吸作用所消耗的　 被分解者利用的
3

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