資源簡介

《能量流動和物質循環》教學設計
【教學目標】
知識與能力
了解能量流動和物質循環是生態系統的功能。
2.掌握能量流動的過程、特點及研究意義。
3.掌握物質循環的概念以及碳循環的過程。
4.理解能量流動和物質循環的聯系和區別。
過程與方法
1.通過分析生態系統的能量流動的過程和特點，培養分析、綜合推理的思維能力。
2.通過了解生態系統的能量流動和物質循環，滲透生態系統是一個整體的觀點。
情感、態度與價值觀
1.確立正確的資源觀，提高資源利用率。
2.認識人類的各種活動必須遵循生態系統的客觀規律。
【重點和難點】
重點
生態系統能量流動的過程和特點。
難點
生態系統的能量流動和物質循環的過程。
【課前準備】
學生：課前預習，完成導學案上的“自主完成知識系統”的內容。
教師：多媒體課件、圖片、文本。
【學法指導】
（1）學生課前預習。
（2）課堂交流：師生交流，學生學會在教師引導下歸納總結知識點。
（3）小組合作：上課之前學生按事先分組，進行合作交流活動。
（4）小組交流：學生在交流中學會分析選擇，培養綜合能力。
【課時安排】1課時
【教學過程】
一、導入新課： 首先請大家欣賞一段視頻。
假設你像魯濱遜那樣流落在不毛的荒島上，隨身尚存的只有少量的玉米和一只母雞，那里除了能飲用的水外，幾乎沒有任何食物。以下哪種生存策略能讓你維持更長的時間來等待救援：
生存策略1：先吃雞，然后吃玉米。
生存策略2：先吃玉米，用部分玉米喂雞，吃雞下的蛋，最后吃雞。
學生：每組學生各選一名代表，做出選擇。（絕大部分學生選擇的是2）
教師：真理往往掌握在少數人手里。我們共同來看看魯濱遜的選擇是——先吃雞，后吃玉米。
母雞提出抗議：
對于母雞的抗議，我們是可以理解的。我們必須給母雞一個合理的解釋，消除母雞的不滿情緒，這就要用到我們這節課所學內容。
板書：能量流動和物質循環
設計意圖：游戲引入，緩解了剛才提問時的緊張情緒。從同學們熟知的魯濱遜漂流記入手，引起同學們激烈的討論，創設情景，激發學生興趣。設置懸念，引起學生的好奇心，活躍課堂氣氛。
講授新課：
知識點一、生態系統的能量流動
過渡：那么什么叫生態系統的能量流動？生態系統的能量是怎樣流動的呢？
探究一：能量流動的過程
1.自主學習：PPT動態演示“生態系統的能量流動示意圖”， 閱讀教材、思考：
（1）營養級的定義：生態系統中的能量是通過 依次傳遞的.食物鏈上的每一個環節,叫做 __________。例如:”草→鼠→蛇→鷹”這條食物鏈中，第一營養級是 ，第二營養級級是 ，第三營養級是 ，第四營養級是 。
（2）能量流動的定義:生態系統中能量的 、 和 的過程，稱為 。
每個營養級能量的來源：①生產者來自 ；②消費者來自 。
每個營養級能量的去路：①通過_________ 作用自身消耗；②一部分能量通過_____________流入到下一個____________；③排泄物、尸體通過___________的呼吸作用散失。
2.學生結合“生態系統能量流動示意圖”和教材內容，思考討論，小組內交流答案，完成思考題（1）（2）。
設計意圖：學生主動自學，明確營養級的概念，為學習能量流動的方向打下基礎，通過識圖培養學生觀察和分析問題的能力。
探究二：能量流動的特點
1.過渡：我們在能量流動示意圖中，認識了能量流動的過程，仔細觀察我們還會發現箭頭全是單方向的。能量是否能逆向流動？或者是循環使用 大家討論，說出你的理由？
學生討論：
小組代表：不會。（1）生物之間的吃與被吃的關系是不能逆轉的，因而能量傳遞的方向也是不可逆轉的；（2）各生物成分通過呼吸作用散失的能量，是不能被生物重新利用的。
總結：同學們分析的非常好，由此可見，能量流動的特點是單向流動的。
設疑：在能量流動示意圖中，我們還發現箭頭由粗到細，方框從大到小，大家討論，發揮你的聰明才智，這說明了能量流動還有什么特點？ 請結合教材內容及圖片思考以下問題：
PPT生態系統中各營養級能量比較模式圖
（1）隨著食物鏈的延伸，能量在各營養級上的含量有何特點？
生：能量逐級遞減。每個營養級的箭頭面積逐漸減小。
（2）圖中各營養級能量傳遞的效率是多少？
生：10%
總結：一般地說，能量在兩個營養級之間傳遞的效率為10%—20%。
（3）為什么上一營養級的能量不能100%傳給下一營養級？
學生討論、回答：
①各營養級的生物都會因呼吸作用消耗相當大的一部分能量
②各營養級總有一部分生物的能量未被下一個營養級的生物所 利用
③各營養級的尸體、糞便等流入到分解者被利用
（4）為什么食物鏈只有了3—4個營養級，一般不超過五個營養級？
學生討論、回答：由于能量流動是逐級遞減的，營養級越多，在能量流動的過程中消耗的能量也越多，當能量流動到第五營養級時，能量已經不足于維持一個營養級的生存，因此食物鏈中的營養級只有3—4級．
結論：由此我們得出能量流動的另一個特點是：逐級遞減（能量傳遞效率為10%--20%）
設計意圖：激發學生興趣，層層深入，注重知識的聯系性，使學生對本節內容進行全面邏輯的學習。從實際數據出發，讓學生主動發現問題，總結問題中所反映的規律，發揮主觀能動性，牢固掌握知識。
相關鏈接：請學生判斷各層次代表的營養級，并思考：（多媒體展示）
提出問題：
1.此能量金字塔各營養級有無倒置的可能？
2.該生態系統各營養級個體數量是否也呈金字塔形？有無倒置的可能？
3.如果要最大程度地減少能量的散失，應該怎么辦？
以小組為單位交流討論并歸納總結。
學生回答1：沒有，能量是第一營養級固定的，而且單向流動，逐級遞減，下一營養級的能量來自于上一營養級，也總是少于上一營養級。
2：有，如一棵樹以及樹上的麻雀和害蟲。 3：減少營養級。
時間過的真快，半節課已經過去了，母雞媽媽該等急了吧！請大家利用所學知識，解釋魯濱遜為什么“先吃雞，然后吃玉米”。
學生活動：興致很高，七嘴八舌，紛紛議論。
學生回答：用玉米喂雞，增加了人在食物鏈中的營養級數，增大了能量浪費，違背了人對有限能源的最大利用原則。
設計意圖:上課之初的一個問題貫穿能量流動的教學過程，有始有終．也讓學生體驗運用知識解決問題的樂趣。
探究三：研究能量流動的實踐意義
這一點也是我們研究能量流動的目的所在，我們總是希望能量能最大程度地流向人類，但是在生產實踐中，能量的高效利用和持續利用總是矛盾著，這就需要我們運用能量流動的原理來合理調整能量流動關系，使能量能持續高效地流向對人類有益的部分。同學們在生活中知道這樣的例子嗎？下面請同學們看兩個能量利用的例子，看一看哪一個更高效得利用了能量？（播放幻燈片）
學生：第二個能量利用率高。
總結：在生活中要實現對能量的多級利用，才能大大提高能量的利用效率。
請同學們與老師一起總結能量流動的過程：
①輸入能量源頭：太陽能
②起點：生產者固定太陽能開始
③輸入總量：生產者固定的太陽能總量
④傳遞途徑(渠道）：食物鏈和食物網
⑤特點：沿食物鏈單向傳遞逐級遞減。
知識點二、生態系統的物質循環
播放課件 ：碳的循環圖解
引導探索：1.碳在無機環境中的存在形式是什么？碳在無機環境與生物 群落之間以什么形式循環？碳進入生物群落的主要方式是什么？
2.碳在生物群落的存在形式、傳遞形式是什么？碳進入無機環境的方式是什么？
學生討論：光合作用過程和呼吸作用過程中碳的傳遞過程．
（每組推薦一個同學回答，其他同學補充，老師點撥指導．）
師生歸納： 大氣中的CO2進入生物群落，主要依賴于綠色植物的光合作用，使無機“C”變為有機“C”，再通過食物鏈進入動物和其他生物體中，因此 從“C”的循環可見綠色植物是生態系統的基石；除此之外，還有化能合成作用的微生物也能把CO2合成為有機物。另外，生物群落中的有機“C”，通過呼吸作用和分解作用變成無機“C”回到大氣中；還有一部分生物遺體沒有被分解者分解，轉變成為地下的石油和煤，暫時脫離循環，但一經開采燃燒，便可產生CO2返回碳循環．
得出結論：物質循環的特點 ：周而復始
過渡：碳循環是自然界 中重要的物質循環，除此之外，還有什么物質循環？
通過視頻認識水循環的大致過程加深對物質循環的認識。（視頻播放水的循環過程）
通過圖片認識氮循環的大致過程加深對物質循環的認識。
小結：這就是為什么維持生態系統所需的大量物質，例如氧、水、氮、碳和許多其他物質，億萬年來卻沒有被生命活動所消耗完的原因．循環的特點是周而復始．
設計意圖：以問題的形式引導思考，能增強學生的注意力，培養學生表達能力．及時總結提高學生的整體感知．
三、總結：能量流動和物質循環的特點和聯系。
特點不同：能量流動是逐級遞減的，物質循環是周而復始的。
聯系：這兩個過程密切相關，不可分割，物質是能量的載。能量是物質循環的動力。它們將生態系統的各種成分聯系成一個統一的整體。
展示表格比較能量流動和物質循環
設計意圖：對本節課的教學內容進行比較，加深理解，突出重點和難點。

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