人教版高中生物 选择性必修2第三章《3.2 生态系统的能量流动》教学设计（表格版）

人教版高中生物 选择性必修2第三章《3.2 生态系统的能量流动》教学设计
课题 生态系统的能量流动 第一课时（共2课时）
课型 新授课 章/单元复习课 专题复习课 习题/试卷讲评课□ 学科实践活动课□ 其他
1.课程标准 教学内容：新课标中相关内容标准为“分析生态系统中能量流动的基本规律及其应用”，属于应用水平，即学生要在能说出生态系统能量流动的过程的基础上，分析能量流动的特点，并能够将能量流动的基本规律应用于新的情景中，解决实际问题。此外，课标活动建议“调查或探讨一个农业生态系统中的能量流动”，以帮助学生学以致用，应用知识解决实际问题。 教学方法：新课程的基本理念指出：“要提高学生的生物科学素养”、“倡导探究性学习”，以利于学生的全面发展和终身发展。因此本节课的教学应打破传统的教学模式，从实际生活出发让学生发现问题，然后通过其自主探究分析问题、解决问题，以获得新知，再通过知识的迁移与应用培养学生的应用能力，提升社会责任。
教学内容 本节内容位于人教版必修三第五章第二节，本节以“生态系统的结构”为基础，既与光合作用、呼吸作用等知识建立联系，又直接关系到“物质循环和生态系统稳定性”的学习。因此，本节内容承上启下，是整个生态系统知识模块中的重点。 教材通过概括性地指出“生态系统能量流动的概念”，即生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程，引导学生思考生态系统的能量是如何输入、传递、转化和散失的，进而引出本节的三个主题内容：能量流动的过程、能量流动的特点和效率、研究能量流动的实践意义。由此可知，本节教学内容既渗透着“结构与功能”、“物质与能量”等生命观念，又承载着模型构建的科学思维，还蕴含着遵循生态学原理合理利用资源以及可持续发展的观念，对全面提升学生的学科核心素养有重要意义。 本节知识内容较多，拟通过两个课时完成教学任务。在第一课时中，主要引导学生通过具体事例，分析具体的生态系统的每一个营养级中，能量是如何输入、传递、转化和散失的，在此基础上总结生态系统能量流动的过程，渗透生命观念；再通过量化分析一个具体的生态系统中的能量流动情况，分析能量流动的特点和规律，培养科学思维；最后结合所学知识，解决生产生活的实际问题，提升社会责任。
3.学情分析 知识储备：高二的学生已经学习了生态系统的结构，新陈代谢中能量是如何转换的。 尽管能量无法看到、摸到，较为抽象，但其与学生日常经验联系紧密，如学生知道蔬菜的平均价格一般低于肉类的价格、接触过一些生态系统等等，故在教学时可以充分挖掘生活资源，以使抽象问题具体化。 认知水平：高二学生已具有一定的整理、分析数据的能力，高一也了解过模型构建及相应的概念，初步具备在教师引导下自主进行模型构建的能力。因此，在教学时可以充分调动学生的主观能动性，引导学生在探究中进行自主学习。
4.学习目标 （1）通过对稻鱼共生系统情境的探讨，领悟研究能量流动的科学方法，在体验科学探究的过程中，提升科学探究能力。 （2）通过问题探讨构建能量流动的概念，理解生态系统的能量流动过程，形成物质与能量观。 （3）通过小组合作构建能量流动过程的概念模型，接合具体实例，量化分析生态系统能量流动的特点，，训练分析与综合、模型与建模等科学思维。 （4）运用所学知识解决日常生活中的问题，学以致用，提升社会责任。
5.评价任务 （1）结合视频信息构建“稻鱼共生”生态系统的食物链和食物网，分析各个营养级的能量流动情况，总结生态系统的能量流动过程； （2）结合赛达伯格湖的能量流动图解，通过定量分析构建概念模型该生态系统的能量流动情况，总结生态系统能量流动的基本规律； （3）调查超市稻米与各类鱼的价格，分析其价格差异原因。 6.学习活动 教师活动学生活动环节一：话题引入，情境激趣教师活动1 导入： 播放“稻鱼共生”种植模式视频；启发：为什么科研人员要推崇这样的生态种植模式呢？其与传统的稻种植模式相比有什么优势呢？ 提问：请同学们结合视频信息在学案上构建“稻鱼共生”生态系统的食物链和食物网。学生活动1 1. 讨论“稻鱼共生”模式与传统稻种模式的区别； 2. 构建食物链和食物网。活动意图说明： 利用视频介绍“稻鱼共生”种植模式，引起学生的思考讨论和学习兴趣，通过复习生态系统的结构的相关知识，绘制食物链和食物网温故而知新。环节二：分析能量流动的过程教师活动2 引导：能量是如何流动的呢？我们先以其中一条食物链水稻→昆虫→鱼为例来分析。 提问1：对于水稻个体而言能量来自于哪里？ 这部分能量能否全部储存在水稻个体当中呢？还有什么去处？ 提问2：那对于其他水稻个体而言呢？对于水稻个体构成的种群而言呢？对于水稻所处的第一营养级而言呢？学生活动2 依次分析对于水稻个体、种群和其所代表的第一营养级，能量的来源、储存与其它去路； 小组合作，通过讨论构建能量流经第一营养级的示意图； 提问3：请大家小组合作，共同构建能量流经生产者（第一营养级）的示意图。 提问4：能量又是如何在第二营养级流动的呢？接下来，请大家以昆虫为例，结合教材图 5-6，小组合作，完成能量流经初级消费者（第二营养级）的示意图。 总结：将各营养级联系起来，就可得到完整的生态系统系统能量流动示意图，如果把上述示意图进行简化，我们可以看出，对于整个生态系统而言，能量流动实际上就能量的输入、传递、转化和散失的过程，这也就是能量流动的概念。 提问5：那么对于生态系统而言，能量的输入、传递、转化和散失四个过程的具体含义是什么呢？ 以昆虫为例完成能量流经第二营养级的示意图，并讨论图中的粪便量、摄入量、同化量等易混概念之间的区别与联系； 绘制生态系统的能量流动示意图，分析能量输入、传递、转化和散失四个过程的具体含义。活动意图说明： 由具体到抽象，由局部到整体，逐步完善生态系统能量流程概念图绘制，帮助学生深刻认识能量流动的过程，培养构建模型的科学探究能力和分析概念模型的科学思维，形成结构与功能、物质与能量观。环节三：初步分析和总结能力流动的特点教师活动3 过渡：我们再次回顾能量流动的示意图，思考图中箭头的方向和大小以及方框的大小反映出能量流动有何特点？ 讲解：林德曼对赛达伯格湖的研究实现了定性分析→定量分析的转变。接下来我们将利用林德曼提出的概念模型进行数据分析，但在此之前，大家需要阅读注释并明确图解单位、理解未固定、未利用的含义。 提问1：该生态系统能量流动的渠道是什么？ 提问2：能量流动能否逆向进行？能否循环利用？ 提问3：流入某一营养级的能量，能否百分百流到下一营养级？为什么？ 总结：能量流动具有单向传递和逐级递减两大特点。 评价任务：调查超市稻米与各类鱼的价格，分析其价格差异原因。学生活动3 小组讨论，解读和分析能量流动示 意图模型。 阅读教材，量化分析能量流动概念 图； 回答问题，初步分析和总结能量流 动的特点。 分析水稻和鱼价格差异的原因，探 讨素食对减少碳排放的作用。活动意图说明： 通过量化分析训练模型分析能力的科学思维，通过具体实例分析加强对能量流动过程的理解，归纳总结能量流动的特点，学以致用，提升环保意识培养社会责任。
板书设计 一、食物链：水稻→昆虫→鱼 (
1.水稻（第一营养级）
) (
2.昆虫（第二营养级）
) 二、能量流动的过程 (
3.生态系统
) 三、能量流动的特点
【作业设计】
在非洲大草原上有一种巨蜣螂，它是蜣螂中体形最大的一种，其食物来源主要依靠大象的粪便。巨蜣螂将大象的粪便滚成粪球，雌性个体还会将卵产在其中，粪球中的养分可以供巨蜣螂和孵化后的幼体食用，因此蜣螂素有“自然界清道夫”的称号。下列分析正确的是（ ）
A．巨蜣螂与大象之间存在的种间关系是捕食和寄生
B．大象同化的能量一部分流入巨蜣螂，转化为巨蜣螂的能量
C．巨蜣螂可将从外界获得的有机物和无机物转化成自身的物质
D．巨蜣螂以粪便为食，和植物存在竞争关系，不利于植物的生长
2.某稻区为了充分利用冬闲田，在 9 月中下旬水稻收获后，种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为菜用，剩余部分继续留在田里，在盛花期翻压做稻田绿肥。这种做法不仅提高了稻田的利用率，还有效提高了水稻的产量。下列相关说法正确的是（ ）
A．在该稻田生态系统中，紫云英与水稻构成竞争关系
B．翻压做稻田绿肥后，紫云英仍是稻田生态系统的组成成分
C．紫云英中的能量一部分流向了水稻，使水稻产量得以提高
D．研究农田生态系统中能量流动的主要目的是使能量尽可能多地保留在生产者体内
3.如图是近年在某县试验成功并大范围推广的生态农业模式，有关此生态系统的叙述中错误的是(　　)
A.图中位于第二营养级的生物有螺、昆虫、鸭
B.鸭和螺之间是捕食与竞争关系
C.该生态系统中鸭所固定的能量包括生产者固定的太阳能和饲料中的化学能
D.图中微生物通过呼吸作用分解鸭的粪便，各种生态系统中的微生物都是分解者
4.从健康的角度考虑，提倡素食可以减少脂肪和胆固醇等的摄入，能降低心血管等疾病的发病率。从生态系统的营养结构和生态系统功能的角度考虑，对提倡素食的好处的描述不正确的是(　　)
A．提倡素食能使人类的食物链缩短
B．提倡素食能提高能量传递效率
C．提倡素食能减少生态系统中能量的损耗
D．提倡素食能使人类从生产者体内获得更多的能量
5.如图为某自然生态系统一年中部分能量流动分析的数学模型。图中各数字序号的含义分别为:①生产者呼吸散失的能量;②分解者呼吸散失的能量;③消费者呼吸散失的能量;④生产者固定的总能量。下列叙述正确的是(　　)
A.流经该生态系统的总能量可用①+②+③表示
B.该生态系统中消费者的同化量可用④-①表示
C.在土壤中残存的有机质的量与②的值呈正相关
D.该自然生态系统一年中未利用的能量值大于零
6.科学家对生活在某生态系统的一个蜘蛛种群的能量进行定量分析，得出了能量流经这种肉食动物的有关数据(能量以种群的质量表示)，如图所示。下列叙述错误的是(　　)
A．在食物链中，蜘蛛至少位于第三营养级
B．蜘蛛吃下的未被蜘蛛同化的能量属于上一营养级同化量中的一部分
C．图中X代表用于蜘蛛生长、发育和繁殖的能量
D．根据图中的数据可以计算出猎物种群与蜘蛛间的能量传递效率
7.某地区年降雨量丰富，一弃耕农田的食物链之一是“甲→乙→丙”，生态学家对该生态系统的发展以及该食物链的能量流动进行了研究，结果如下表，单位为×103 J/(hm2·a)，回答下列问题：
甲 乙 丙
固定的能量 摄入量 同化量 呼吸量 摄入量 同化量 呼吸量
24 500 105 75 71.5 8.44 6 4.38
(1)从生态系统的成分看，食物链中甲是________，流经该生态系统的能量是________×103 J/(hm2·a)。
(2)在食物链“甲→乙→丙”中，能量从乙到丙的传递效率是________，从乙流向分解者的能量包括乙的遗体、分泌物中的能量和________粪便中的能量。
(3)有人发现表中乙或丙的同化量与呼吸量之和不等于摄入量，请你分析该现象出现的原因：_________________________________。
(4)调查发现在该弃耕农田演替过程中物种丰富度逐渐________，抵抗外界干扰的能力________。
8. 社会实践作业：查阅近几年市场上猪肉价格的变化情况，分析猪肉价格涨和跌背后的原因。
【参考答案】
1.C 2.B 3.D 4.B 5.D　 6.D
7.(1)生产者　24 500 (2)8%　 丙 (3)摄入量等于同化量加上粪便中能量，而呼吸量是同化量中的一部分 (4)增加　 增强
人教版高中生物 选择性必修2第三章《3.2 生态系统的能量流动》教学设计
课题 生态系统的能量流动 第二课时（共2课时）
课型 新授课 章/单元复习课 专题复习课 习题/试卷讲评课□ 学科实践活动课□ 其他
1.课程标准 教学内容：新课标中相关内容标准为“分析生态系统中能量流动的基本规律及其应用”，属于应用水平，即学生要在能说出生态系统能量流动的过程的基础上，分析能量流动的特点，并能够将能量流动的基本规律应用于新的情景中，解决实际问题。此外，课标活动建议“调查或探讨一个农业生态系统中的能量流动”，以帮助学生学以致用，应用知识解决实际问题。 教学方法：新课程的基本理念指出：“要提高学生的生物科学素养”、“倡导探究性学习”，以利于学生的全面发展和终身发展。因此本节课的教学应打破传统的教学模式，从实际生活出发让学生发现问题，然后通过其自主探究分析问题、解决问题，以获得新知，再通过知识的迁移与应用培养学生的应用能力，提升社会责任。
教学内容 在第一课时学生已经能够说出生态系统能量流动的基本过程，概括能量流动特点的基础上，进一步定量计算能量流动效率，绘制并分析能量金字塔的特点，并利用所学知识完善生态农业的设计，分析其背后的原理，从而总结研究生态系统能量流动的实践意义，在此过程中进一步通过模型的构建与分析培养科学思维，并在实践应用过程中提升社会责任。
3.学情分析 学生通过第一课时的学习，已经能够结合具体实例说出生态系统能量流动的过程，并初步分析能力流动的特点，但对于能量传递效率的计算方法，以及定量分析相邻营养级之间的能量传递效率还有待结合具体实例进行训练，从而深刻理解能量流动规律，并绘制和分析能量金子塔，进一步训练科学思维和建模能力；学生对于简单生态系统和食物链的分析能力以及具备，但还有待于结合所学知识，去完善和设计生态农业，从而深入理解研究生态系统能量流动的重要实践意义，增强环保意识，培养社会责任。
4.学习目标 （1）通过定量分析和推算生态系统的能量传递效率，加深对能量流动的特点的认识，训练分析与综合的科学思维。 （2）通过分析能量金字塔的特点，以及能量金字塔与其它金字塔的区别，并用于解释日常生活中的现象，培养模型比较与分析的科学思维，加强知识的运用。 （3）通过普通农田生态系统的补充与完善，尝试构建生态农业生态系统，认识到研究能量流动的重要实践意义，培养社会责任。
5.评价任务 （1）利用赛德伯格湖能量流动图解，分析相邻营养级之间的能量传递效率，据此解释能量流动逐级递减的特点； （2）分析能量金字塔的组成，并比较其与其它金字塔的区别； （3）在稻田养鱼的基础上，进一步完善和设计生态农业； （4）调查当地农田生态系统中的能量流动情况，并尝试提出改进意见。
6.学习活动 教师活动学生活动环节一：承上启下，温故知新教师活动1 承上启下：回顾生态系统能量流动概念图，结合能量流动的特点，分析肉类价格一般比蔬菜类贵的原因，以及影响猪肉价格的因素。 提问：各营养级之间的能量传递效率是多少，如何量化计算？学生活动1 1.分享调查报告，分析影响猪肉价格的因素。 2.越教材，量化分析相邻营养级之间的能量传递效率。活动意图说明： 温故知新，再复习旧知识的基础上，布置新的学习任务。环节二：定量分析能力流动的特点教师活动2 引导：我们发现相邻营养级之间的能量传递效率并不是百分之百，那么如何定量计算能量传递效率呢？能量在传递过程中的递减有没有一定的规律呢？ 提问1：营养级之间的能量传递效率各是多少？ 提问2：能量传递效率的范围大约是多少？ 评价任务：在如图所示的食物网中，假如猫头鹰的食物有2/5来自于兔子，2/5来自于鼠，1/5来自于蛇，那么猫头鹰若增加20 g体重，最少需要消耗植物(　　) A．600 g B．900 g C．1600 g D．5600 g 总结：能量在流动工程中是单向流动、逐级递减的，原因是相邻营养级之间的能量传递效率并不是百分之一百。 提问3：如果将单位时间各个营养级所得到的能量数值，由低到高绘制成图，应该是什么形状？有何特点？ 提问4：数量金字塔和生物量金字塔是否也具有相同特征呢？请举例说明。学生活动2 阅读赛达伯格湖能量流动图解，小组讨论回答： 1.计算能量从生产者到植食性动物的传递效率； 2.计算能量从植食性动物到肉食性动物的传递效率； 3.总结规律，相邻营养级之间的能量传递效率一般只有10%到20%。 思考：剩下的80%到90%的能量的去向？ 完成评价任务，并讨论在一条具体的食物链中，相邻营养级生物间的能量传递效率是否一定是10%到20%？为什么？ 小组合作，绘制能量金字塔并分析能量金字塔的特征，举例说明其它金字塔与能量金字塔的异同。活动意图说明： 从定性分析到定量计算，培养科学思维，通过讨论合作，构建能量金字塔并进行深入理解分析，强化对知识的认识和应用，提升模型构建的科学探究能力。环节三：学以致用，感受研究能量流动的重要实践意义教师活动3 回顾：回到最开始我们提出的问题，为什么科研人员要推出稻鱼共生的新型种植模式呢？其与传统的单稻系统相比又有什么优势呢？ 提问1：结合教材桑基鱼塘和生态农业的例子，进一步完善稻鱼共生模式。 提问2：生态农业的优点是什么？该模式能否提高能量的利用率？ 提问3:请总结研究能量流动的实践意义，并列举实例说明。学生活动3 1.比较稻鱼共生的新型种植模式相较于传统的单稻系统的优势。 2..小组合作，进一步完善稻鱼共生模式，尝试构建生态农业。 3.举例说明研究能量流动的实践意义。活动意图说明： 通过学生的比较和讨论，深入理解研究能量流动的重要实践意义，树立环保意识，提升社会责任。
板书设计 能量传递效率：10%-20% 能量金字塔的特点：不可倒置、逐级递减 研究能量流动的实践意义
【作业设计】
1.下表是某农田生态系统中田鼠种群摄食植物后能量流动情况,下列叙述错误的是(　　)
摄食量 粪便量 呼吸散失量
能量[J/(hm2·a)] 1.05×1010 3.50×109 4.55×109
A.田鼠粪便量包含在其摄食量之中
B.田鼠摄食量减去粪便量和呼吸散失量即为同化量
C.田鼠同化的能量中约有35%用于其生长、发育和繁殖
D.以田鼠为食的天敌最多可获得的能量为1.40×109[J/(hm2·a)]　
2．以下表示动物利用食物的过程，下列分析正确的是（　　）
A．恒温动物的④/③值一般高于变温动物
B．哺乳动物的③/①值一般为10%～20%
C．提高圈养动物生长量一般需提高③/②值
D．食肉哺乳动物的③/②值一般低于食草哺乳动物
3.如图为某人工鱼塘的主要能量流动图解,其中a、b、c、d为传递或输入给相关鱼的能量。下列相关叙述正确的是(　　)
A.流经该生态系统的总能量全部来自植物光合作用固定的能量
B.鱼种甲和鱼种乙间的能量传递效率为b/a×100%
C.鱼种甲获得的总能量为a+c
D.鱼种甲和鱼种乙间的能量传递效率为(b+d)/(a+c)×100%
4.下图中a、b、c、d代表四种类型生态系统金字塔，有关说法不正确的是(　　)
A．某些水域生态系统的生物量金字塔为b型
B．c图中第二营养级到第三营养级的能量传递效率小于10%
C．森林生态系统的数量金字塔也可能为d型
D．在某些特殊生态系统中，能量金字塔也可能为倒金字塔形
5.在社会主义新农村建设中,某地通过新建沼气池和植树造林,构建了新型农业生态系统(如图所示)。下列有关叙述中,不正确的是(　 )
A.该生态系统中,处于第二营养级的生物有人和家禽、家畜
B.该生态系统中,人的作用非常关键
C.该生态系统的建立,提高了相邻两个营养级之间的能量传递效率
D.若沼渣、沼液中含有有机物,这部分有机物也不能直接被农作物吸收
6.下列有关生态系统的能量及其生态学原理运用的叙述,正确的是 (　　)
A.最高营养级生物所同化的能量不会再提供给其他生物
B.分解者可以通过分解消费者的粪便,从而获得该消费者所同化的能量
C.为提高作物的产量,可多给作物施用有机肥,实现能量的循环利用
D.可通过增加食物链提高人工生态系统的稳定性,以减少病虫害
7.目前，粮食安全是世界各国面临的重大问题，甚至影响到了社会的稳定。
（1）在上图所示食物网中，若人体要得到1 kJ的能量，玉米至少要固定　　 　　kJ的太阳能，鸡和害虫的关系是　　　　 。
（2）如果将原来的膳食结构鸡肉：粮食=1：3，改为膳食结构鸡肉：粮食=1：5，理论上，玉米供养的人数将会　　　　（增多、不变、减少），理由是　 　 。
人类要最大限度地获得能量，应该采取的措施是 　 。
（3）在一年中，玉米通过光合作用固定的能量，除图中所示的能量外，还有三部分能量，它们分别 　 　 、　　　　　　　　 和未被利用的。
8. 社会实践作业：调查当地农田生态系统中的能量流动情况，并尝试提出改进意见。
【参考答案】
1.B　 2.C 3.C　 4.D 5.C　 6.D　
7.（1）5　捕食和竞争　 （2）增多　 调整后的膳食结构中，增加了玉米的数量，减少了粮食到鸡的能量损失，人获得的能量增加　 消灭害虫，停止养鸡，玉米秸秆养牛（生产食用菌或发酵产生沼气作为能源等。至少写出两项）　
（3）通过呼吸作用所消耗的　 被分解者利用的
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