資源簡介

能量流動教學設計
一、前端分析
1、學習者分析
本節課的授課對象為高二學生，高二學生已經具有了一定的認知能力和自我學習能力，經過九年義務教育和高一學年的學習，他們已經具備了一定的邏輯思維能力和圖表分析能力，能在教師的引導下基本把握知識框架的建立和重難點。
在知識能力方面，學生在上節課的學習中已經掌握了生態系統的營養結構——食物鏈和食物網，同時學生從物理、化學等其他學科的學習中逐漸建立了能量及其傳遞與轉化的一些基本概念，在必修一的學習中也已經掌握了能量的儲存與代謝的相關知識，為更好地理解本節課的知識打下了一定的基礎。但受認知水平的限制，對能量在生態系統中的流動過程及特點還不清楚，通過本節課的學習，學生需要掌握生態系統的能量流動過程及其特點。由于“能量”的概念比較抽象，微觀且具有一定的復雜性，學生缺乏理性判斷，在構建生態系統的能量流動過程模型時可能較為困難。
2.學習內容分析
“生態系統的能量流動”一節選自人教版普通高中生物學選擇性必修2《生物與環境》第三章第二節，主要包括能量流動的過程、能量流動的特點、生態金字塔三部分。本節課教學內容為能量流動的概念、過程及特點。在此之前，學生已經學過“生態系統的結構”這一部分的內容，了解了生態系統的營養結構——食物鏈和食物網，為本節課的學習做了鋪墊。而研究生態系統的能量流動過程和基本特征，不僅鞏固了前面所學的食物鏈、食物網的相關知識，還與光合作用、呼吸作用等知識點聯系緊密，更為進一步研究生態系統的物質循環及其與能量流動之間的關系、生態系統的穩定性等方面奠定了堅實的基礎，承上啟下，有利于學生構建知識網絡。
《普通高中生物學課程標準（2017年版2020年修訂）》中對本節內容的要求是：分析生態系統中的能量在生物群落中單向流動并逐級遞減的規律。
二、教學目標
基于課程標準的內容要求、學業要求和學業質量標準，并圍繞培養學生核心素養的要求，制訂了如下教學目標：
1、通過閱讀教材上所展示的能量流經個體和種群的情況示意圖，提取圖中的關鍵信息點，歸納總結出能量流動的概念；（生命觀念、科學思維）
2、通過小組合作與討論，閱讀教材內容，結合系列問題，建構第一營養級和第二營養級的能量流動過程，并進一步總結出生態系統能量流動示意圖；（科學思維）
3、以問題串為主線，讀圖、識圖、提取信息，歸納總結能量流動的特點；（生命觀念、科學思維）
3、通過研究生態系統的能量流動，樹立“人與自然”和諧相處的觀點，能夠應用相關規律，解決實際問題，提出合理建議。（生命觀念、社會責任）
三、教學重難點
本節課的教學重點主要是：能量流動的概念、過程及特點；教學難點是能量流動過程中各營養級中能量的來源和去路，同化量的概念及計算。
四、教學策略
本節課主要采用了情境創設、合作探究、PBL教學策略，以學生的小組合作探究討論或自主閱讀思考為主線，引導學生在問題鏈、教材資料等驅動下，學習理論概念，搭建過程模型。
教學過程
時間 分配 教師行為 學生行為 設計意圖
6min 【回顧舊知】 引導學生回憶上節課學過的內容——生態系統的結構，清楚生態系統的營養結構以及生態系統的物質循環和能量流動都是沿著食物鏈和食物網這種渠道進行的。 【創設情境，新課導入】 讓學生閱讀課本“問題探討”部分，思考以下問題：假設你流落到一個荒島上，那里除了有能飲用的水以外，幾乎沒有任何食物。你隨身尚存的食物只有一只母雞、15Kg玉米。你認為以下哪種生存策略能讓你維持更長的時間來等待救援： A、先吃雞，再吃玉米。 B、先吃玉米，同時用一部分玉米喂雞，吃雞產下的蛋，最后吃雞。 引導將方案A和B轉化成玉米、雞與人之間兩種營養關系的示意圖，將問題轉化為，哪種營養關系能讓人得到更多能量，引入課題“生態系統的能量流動”。 思考后作出選擇。同桌之間互相交流討論，說出自己的選擇并說明原因。 在老師引導下將兩種方案中的營養關系即食物鏈寫出來。體會探討“人如何生存更多的時間”這個問題的本質是要探討那種方案可以使人獲得更多的能量。 生態系統的結構是本節課的基礎，帶領學生回顧，有利于本節課的開展。 由此導入可提出問題，引出思考，學生又懸而未決，從而激發學生學習的興趣,并引入下一階段的教學。
6min 帶領學生閱讀課本P55下方“科學方法”，思考研究能量流動的基本思路，并思考問題研究研究能量流動是否可以從個體、種群、群落水平進行，研究生態系統的能量流動可以從什么層次研究。 向學生介紹將群體視為一個整體進行研究是系統科學常用地研究方法。 閱讀課本“科學方法”部分，思考從不同層次研究時的優缺點，從個體水平研究有很大地局限性和偶然性；以種群為研究對象的話，食物網的復雜性會影響結果。如果將一個營養級中的所有種群作為一個整體，能夠比較精確地測量每一個能量地輸入與輸出。 通過分析以不同層次研究能量流動的利弊，培養學生的科學思維
10min 以雞、玉米、人這一條食物鏈為例，首先探討玉米（生產者）的能量流動情況。 提問： ①玉米的能量來自哪里？ ②照射在玉米的太陽能都被吸收了嗎？ ③玉米吸收太陽能之后，以何種方式儲存？有哪些去向？ 分析清楚玉米（第一營養級）的能量的來源和去路。強調流經生態系統的總能量是生產者固定的太陽能總量，并引導學生參照“科學方法”中的模型圖構建玉米的能量流動示意圖。 閱讀課本P155第1、2段，思考問題并回答 理清玉米作為第一營養級（生產者）的能量來源與去路，以及能量的轉化方式。以此為基礎，構建建玉米的能量流動示意圖。構建完成后，小組之間進行互評。 以問題串的形式引導學生理清第一營養級的能量流動過程。
16min ①母雞的能量來自哪里？ ②這些能量都被母雞吸收了嗎？ ③母雞吸收能量后，以何種方式儲存？有哪些去向？ 以第二營養級為例，分析能量流入第二營養級的來源與去路。，并基于問題②引出攝入量、同化量、糞便量的概念以及三者之間的數量關系為攝入量=同化量+糞便量 提問：第二營養級的糞便量屬于誰的能量？ 讓學生進行小組合作，繪制一份雞的能量流動的示意圖。 提問：最高營養級（以人為例）能量的來源去路 教師輔助學生完成上述問題的探究之后,總結流向每一個營養級（除了最高營養級）的能量的去向都大體相同，有三條去路： A.呼吸作用以熱能的形式散失； B. 流入下一營養級（最高營養級除外)。 C. 分解者利用 基于上述對第一、二、三（最高營養級）營養級能量流動過程的分析及能量流動示意圖的構建，總結出生態系統能量流動的示意圖。 構建生態系統能量流動模型，講解能量的輸入、轉化、傳遞、散失四個過程，引出生態系統能量流動的概念。 再次觀察圖片，提問： ①次級消費者的能量能回到生產者嗎？為什么？ ②觀察圖上方塊和箭頭的大小，有什么發現？ 說明生態系統能量流動的兩個特點是單向流動、逐級遞減。 與教師一起分析能量流經第二營養級的過程。 理解攝入量、同化量、糞便量的概念，思考三者的數量關系 回答：屬于前一營養級中分解者利用的能量。 繪制雞的能量流動的示意圖。進一步明確第二營養級（初級消費者）的能量流動過程。 回答：最高營養級哦的能量去向有呼吸散失和分解者利用 小組合作，繪制能量流經生產者的示意圖 思考并回答： ①不能，因為能量是順著食物鏈流動的。 ②營養級越往后，箭頭和方框越小。 用問題串進行引導，一步一步引導學生思考生態系統能量流動的過程不能以個體、種群為單位進行研究，而應該在營養級中進行研究，從而理解能量流動的分析方法。 先由教師帶領完成能量流經第二營養級的過程的探索，再讓學生模仿第二營養級構建第一營養級能量流動的模型，訓練學生類比、歸納的能力。 由于每個營養級都是一條來源與三條去路，可以很容易地構建出能量流動的模型，再從模型中分析能量流動的幾個過程，幫助學生理解能量流動的概念、過程與特點。
2min 回到情境導入的問題，再次提問：經過以上的學習后，同學們選擇認為哪種方案能生存更長時間？ 那么這兩種方案最后人體具體能夠得到多少能量？這一營養級同化的能量究竟有多少能流入下一營養級并且被下一營養級同化？我們需要對生態系統的能量流動過程進行定量的分析。 選擇方案一，并解釋原因，因為能量流動具有單向流動、逐級遞減的特點。 培養學生利用生物學知識解決實際問題的能力。
板書設計
生態系統的能量
概念 輸入、傳遞、轉化、散失
能量流動的過程
營養級 營養關系 能量來源 能量去路
第一營養級 玉米（生產者） 固定的太陽能 呼吸作用散失 雞攝入 分解者利用
第二營養級 雞（初級消費者） 玉米（生產者） a.呼吸作用散失 b.人攝入 C.分解者利用
第三營養級（最高營養級） 人（三級消費者） 雞（初級消費者） 呼吸作用散失 b.分解者利用
生態系統能量流動示意圖
特點：單向流動、逐級遞減
七、教學反思
本節課的情境創設，角色代入，各抒己見，有效激發了學生的思考與學習興趣，同時不做正誤評判，巧設懸念，導入新課，進一步增強了學生的求知欲。本節在能量流動的概念部分，從個體到種群再到生態系統水平的研究思路，向學生滲透了從局部到系統分析問題的科學方法。在能量流動的過程部分，設置有梯度的問題鏈作為驅動力，以學生為主體，引導其主動探究。但明顯不足是在能量流動的過程教學中，安排了大量的模型建構，雖設置了支架教學，但由于構建模型的要求較高，教學時間長短不易把握，較難照顧到各個層次的學生。

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