2019-2020年高中生物 （人教大綱版）第二冊 第八章　生物與環(huán)境 3生態(tài)系統(tǒng)(三、第一課時).doc

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2019-2020年高中生物 （人教大綱版）第二冊 第八章　生物與環(huán)境 3生態(tài)系統(tǒng)(三、第一課時) ●教材分析 本小節(jié)內(nèi)容包括生態(tài)系統(tǒng)中能量流動的過程，能量流動的特點(diǎn)和研究能量流動的意義三部分。 教材首先概括性地指出了生態(tài)系統(tǒng)能量流動的概念，即：生態(tài)系統(tǒng)中能量的輸入、傳遞和散失的過程叫做生態(tài)系統(tǒng)的能量流動。那么，生態(tài)系統(tǒng)的能量是如何輸入、傳遞和流動的，就成了能量流動這一問題的切入點(diǎn)，也就引出了本小節(jié)要解決的三個主題內(nèi)容。 關(guān)于能量流動的過程，教材以“光合作用”知識為基礎(chǔ)，清楚地講述了生態(tài)系統(tǒng)中用于能量流動的“能量”來源，并詳細(xì)地分析了第一營養(yǎng)級（生產(chǎn)者）獲得能量的全過程，定性地闡述了該營養(yǎng)級的能量變化。接著筆鋒一轉(zhuǎn)又以圖示的形式分別說明了第二營養(yǎng)級（初級消費(fèi)者）中能量的來源和去向，并以類推的方式講述了能量在第三、第四等營養(yǎng)級中的變化。特別是這種圖解類推法的應(yīng)用，既一目了然地說明了生態(tài)系統(tǒng)中能量在各營養(yǎng)級中的變化，又避免了文字上的重復(fù)，同時更有利于發(fā)展學(xué)生的思維能力。最后，教材總結(jié)性地概括了生態(tài)系統(tǒng)的能量來源和流動渠道。 關(guān)于能量流動的特點(diǎn)，教材從歷史唯物主義的觀點(diǎn)出發(fā)，例舉了美國生態(tài)學(xué)家林德曼（R.L.lindeman，1915~1942）對一個天然湖泊——賽達(dá)伯格湖的能量流動定量分析圖例。采用提綱式的手法讓學(xué)生動腦動手、分析計算，導(dǎo)出能量在此生態(tài)系統(tǒng)各營養(yǎng)級之間傳遞的數(shù)量關(guān)系，并進(jìn)一步得出相鄰營養(yǎng)級之間能量傳遞的百分比，可貴的是一環(huán)扣一環(huán)地提出了為什么流入某營養(yǎng)級的能量不能百分之百地流入后一個營養(yǎng)級？看圖時雖一目了然，但表達(dá)起來卻比較困難，自然地激起了學(xué)生的求知欲。此時，教材順?biāo)浦鄣貙?dǎo)入了能量流動的特點(diǎn)之話題，這也是強(qiáng)調(diào)重點(diǎn)的一手高招——大手筆。然后，教材詳細(xì)地講述了能量流動的兩大特點(diǎn)：一是單向流動，二是逐級遞減。為了更好地闡明這兩大特點(diǎn)，教材靈活地采用了兩種手法，一方面邏輯推理，歸納出了能量在相鄰兩營養(yǎng)級之間的傳遞效率為10%~20%；另一方面直觀形象地以單位時間內(nèi)各營養(yǎng)級獲得的能量數(shù)值，由低到高繪制出了一個能量金字塔。這樣既可以發(fā)展學(xué)生的邏輯思維和形象思維，又有效地說明了生態(tài)系統(tǒng)中，營養(yǎng)級越高，獲得的能量越少。 關(guān)于研究能量流動的意義，教材先概要說明了能量流動的研究可以幫助人們合理地調(diào)整生態(tài)系統(tǒng)中能量流動的關(guān)系，使能量持續(xù)高效地流向?qū)θ祟愖钣幸娴牟糠?。然后以事?shí)說話，例舉了“草原生態(tài)系統(tǒng)”和“農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)”中能量流動的變化情況。特別是人類活動在各生態(tài)系統(tǒng)中的作用，教材以假設(shè)的手法說明了合理調(diào)整生態(tài)系統(tǒng)能量流動渠道的重要性。這里需要說明的是，教材的假設(shè)確實(shí)存在，根據(jù)生態(tài)系統(tǒng)能量流動的特點(diǎn)和生態(tài)學(xué)規(guī)律，可持續(xù)發(fā)展的重要性已不言而喻。所以，教材通過兩個實(shí)例的分析，旨在提示人們在開發(fā)利用能源的同時，一定要遵循生態(tài)學(xué)規(guī)律，堅持可持續(xù)發(fā)展的原則。教學(xué)時要自然而然地滲透生態(tài)學(xué)觀點(diǎn)，注重生態(tài)道德的教育與培養(yǎng)。 ●教學(xué)目標(biāo) 知識目標(biāo) 應(yīng)用：（1）生態(tài)系統(tǒng)能量流動的過程和特點(diǎn)； （2）研究生態(tài)系統(tǒng)能量流動的意義。 能力目標(biāo) 1.通過分析生態(tài)系統(tǒng)中能量的輸入和散失，即“光合作用”和“呼吸作用”與營養(yǎng)級之間的能量變化關(guān)系，發(fā)展學(xué)生的思維遷移能力。 2.學(xué)會分析、推算生態(tài)系統(tǒng)的能量傳遞效率，并學(xué)會應(yīng)用“傳遞效率”解決相關(guān)問題，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生的運(yùn)算能力和思維能力。 3.通過生態(tài)系統(tǒng)食物網(wǎng)中能量流動的渠道和數(shù)量的分析，培養(yǎng)學(xué)生耐心細(xì)致的觀察能力和識圖能力。 情感目標(biāo) 1.通過分析生態(tài)系統(tǒng)能量流動的特點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生用“普遍聯(lián)系”的觀點(diǎn)來分析事物。 2.站在生態(tài)道德角度，理解一些生態(tài)學(xué)觀點(diǎn)，使學(xué)生懂得對資源的利用應(yīng)遵循生態(tài)學(xué)原理和可持續(xù)發(fā)展的原則，為形成科學(xué)的世界觀做準(zhǔn)備。 ●重點(diǎn)落實(shí)方案 重點(diǎn) 生態(tài)系統(tǒng)能量流動的過程和特點(diǎn)。 落實(shí)方案 1.引導(dǎo)學(xué)生復(fù)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)的成分和營養(yǎng)結(jié)構(gòu)，為學(xué)習(xí)“能量流動”做好準(zhǔn)備。 2.運(yùn)用能量流動的多媒體課件，形象地演示相鄰兩個營養(yǎng)級之間的能量變化關(guān)系，使學(xué)生直觀形象地理解一個營養(yǎng)級的能量來源和去向，進(jìn)而掌握能量流動的特點(diǎn)。 3.聯(lián)系實(shí)際，實(shí)例分析運(yùn)用能量流動的傳遞效率，以驗證和鞏固生態(tài)系統(tǒng)能量流動的特點(diǎn)。 ●難點(diǎn)突破策略 難點(diǎn) 生態(tài)系統(tǒng)能量流動的特點(diǎn)及其形成原因。 突破策略 1.引導(dǎo)學(xué)生圍繞思考題進(jìn)行討論，并對具體實(shí)例進(jìn)行詳細(xì)分析。 2.對能量流動的特點(diǎn)和能量守恒進(jìn)行橫向聯(lián)系，比較說明。 3.運(yùn)用教材中“能量金字塔”形象地說明能量流動的特點(diǎn)是單向流動，逐級遞減。 ●教具準(zhǔn)備 1.能量流動的多媒體課件。 2.題例、圖解的投影片。 ●學(xué)法指導(dǎo) 1.指導(dǎo)學(xué)生思維遷移。從生態(tài)系統(tǒng)的成分和營養(yǎng)結(jié)構(gòu)到生物的光合作用和呼吸作用，從生物體的生長、發(fā)育和繁殖到微生物的分解作用，只有有機(jī)地把這些知識點(diǎn)聯(lián)系在一起，才能理解生態(tài)系統(tǒng)能量流動的特點(diǎn)及形成原因，才能在活躍的思維活動中發(fā)展自己的思維能力。 2.指導(dǎo)學(xué)生分析過程。 ①分析每個營養(yǎng)級能量的來源和去路： ②能量流動圖解分析應(yīng)注意的問題： a.輸入生態(tài)系統(tǒng)的總能量是生產(chǎn)者固定的太陽能。 b.生產(chǎn)者固定的太陽能沿食物鏈和食物網(wǎng)（營養(yǎng)結(jié)構(gòu)）逐級流動，逐級遞減。 c.箭頭表示能量流動的方向（單向流動）。 ③相鄰兩個營養(yǎng)級之間的能量流動可按下面公式進(jìn)行計算（傳遞效率的計算）： 能量傳遞效率=100% 3.指導(dǎo)學(xué)生理解研究生態(tài)系統(tǒng)能量流動的意義。特別是實(shí)例的分析方法和生態(tài)學(xué)觀點(diǎn)的獲得與養(yǎng)成，引導(dǎo)學(xué)生從小建立可持續(xù)發(fā)展的思想意識。 ●課時安排 1課時 ●教學(xué)過程 ［導(dǎo)課］ 請大家回憶如下幾個問題： 1.一個生態(tài)系統(tǒng)由哪幾部分組成？ 2.什么叫食物鏈和食物網(wǎng)？ 3.請大家寫出一個通用的食物鏈圖解式。 學(xué)生活動：部分學(xué)生回答概念性的前兩個問題，請一位同學(xué)在黑板上書寫食物鏈的圖解表達(dá)式。即： 生產(chǎn)者→初級消費(fèi)者→次級消費(fèi)者 教師設(shè)疑：這種表達(dá)方式的意思是什么呢？ 學(xué)生討論： a.相鄰兩個營養(yǎng)級之間是捕食關(guān)系。 b.后一個營養(yǎng)級以前一個營養(yǎng)級為食。 c.后一個從前一個營養(yǎng)級獲得物質(zhì)和能量。 d.物質(zhì)和能量是從前一個營養(yǎng)級流動到后一個營養(yǎng)級的。 教師評價：大家以上的說法是正確的，這些說法歸根到底都是一個能量流動的問題。那么，什么是生態(tài)系統(tǒng)的能量流動呢？（出題） ［教學(xué)目標(biāo)達(dá)成］ （一）能量流動的概念 學(xué)生閱讀：P89第一自然段。 學(xué)生回答：生態(tài)系統(tǒng)的能量流動指生態(tài)系統(tǒng)中生態(tài)能量的輸入、傳遞和散失過程。 （二）能量流動的過程 學(xué)生閱讀：P89第二、三自然段。 教師設(shè)疑：1.生態(tài)系統(tǒng)的能量從哪來，如何來？ 師生討論： a.生態(tài)系統(tǒng)的能量來自太陽能，即生態(tài)系統(tǒng)能量的源頭是太陽能。 b.太陽能并非都參與了生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動，照在植物體上被葉綠素吸收的那部分太陽輻射能量中也有大部分轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芏⑹?，更何況有約一半的太陽輻射能不能被葉綠素吸收，因此，真正進(jìn)入生態(tài)系統(tǒng)中參與流動的太陽輻射能量就很少了。 c.參與生態(tài)系統(tǒng)能量流動的“能量”是通過植物的光合作用把光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能貯存在植物體的有機(jī)物中的。即：植物作為生產(chǎn)者所固定的太陽能就是流經(jīng)這個生態(tài)系統(tǒng)的總能量。 教師設(shè)疑：能量在生態(tài)系統(tǒng)中是如何流動的呢？ 教師演示：演示能量流動過程的多媒體課件，并與學(xué)生共同討論如下問題： 1.能量流動的渠道是什么？ 2.生產(chǎn)者固定的太陽能有哪些去處？ 3.每個營養(yǎng)級獲得和傳遞能量的方式相同嗎？ 師生歸納： 1.生態(tài)系統(tǒng)的能量是沿食物鏈和食物網(wǎng)逐級流動的。即：食物鏈和食物網(wǎng)是能量流動的主渠道。 3.每個營養(yǎng)級均以同化的方式獲得能量，傳遞方式基本相同，但最高營養(yǎng)級有別。 （三）能量流動的特點(diǎn) 實(shí)例分析：請同學(xué)們閱讀教材P107賽達(dá)伯格湖能量流動圖解，并根據(jù)相關(guān)教具推算并回答如下相關(guān)問題： （1）第二營養(yǎng)級獲得第一營養(yǎng)級（生產(chǎn)者）所同化能量的百分比是多少？ （2）第三營養(yǎng)級獲得第二營養(yǎng)級所同化能量的百分比是多少？ （3）能量在相鄰的營養(yǎng)級之間的傳遞效率在多大范圍內(nèi)？ 學(xué)生推算：（1）13.5%?。?）20%?。?）10%~20% 師生歸納：a.能量流動的特點(diǎn)是：單向流動、逐級遞減　b.能量傳遞效率是：10%~20% 教師強(qiáng)調(diào)： ①對于單向流動是指能量只能從上一個營養(yǎng)級流向下一個營養(yǎng)級，而不能反向流動。大家可以這樣理解：肉食動物以植食動物為食，而植食動物則不能以肉食動物為食，植物與植食動物的能量關(guān)系也是如此。 ②對于逐級遞減是指一個營養(yǎng)級同化的能量在向下一個營養(yǎng)級流動的過程中，一部分被自身呼吸消耗，一部分被分解者分解，還有一部分未被下一個營養(yǎng)級利用。 ③未利用能量是指沒有被下一個營養(yǎng)級利用的能量。大家可以這樣理解：a.下一個營養(yǎng)級不能利用的。如：荒地中的草根；b.下一個營養(yǎng)級能利用而未利用的。如：羊不可能將草地的草吃光。這些未被利用的能量除少量被分解者分解外，它們或者進(jìn)入別的生態(tài)系統(tǒng)（如沖向海洋）；或者沉積在湖底成為有機(jī)質(zhì)沉積物；或者仍然是上一個營養(yǎng)級的生存?zhèn)€體，保持了上一個營養(yǎng)級的生產(chǎn)能力。 ④一般情況下生態(tài)系統(tǒng)中的某個營養(yǎng)級所同化的能量有如下分配規(guī)律： 未利用能量＞呼吸消耗能量＞下一營養(yǎng)級同化能量＞分解者釋放量 ⑤生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動是符合能量守恒定律的。即：每個營養(yǎng)級所獲得的能量等于流到下一個營養(yǎng)級的能量、呼吸消耗的能量、分解者釋放出的能量、未被利用的能量之和。 學(xué)生閱讀：請同學(xué)們閱讀P90并仔細(xì)觀察“能量金字塔”，思考下列問題： 1.什么叫能量金字塔？ （單位時間內(nèi)各營養(yǎng)級所得到的能量數(shù)值由低到高而繪制的圖形） 2.能量金字塔可以說明什么問題？ （從能量金字塔可以看出，在一個生態(tài)系統(tǒng)中，營養(yǎng)級越多，在能量流動過程中消耗的能量就越多） 3.如果以生物體的數(shù)目來表示能量金字塔，有無例外？ 教師講述：如果以生物體數(shù)目來表示能量金字塔，有時會出現(xiàn)倒置現(xiàn)象。例如：海洋生態(tài)系統(tǒng)中，浮游植物（生產(chǎn)者）個體小、壽命短并不斷被動物吃掉，某一時刻調(diào)查到的數(shù)量可能低于浮游動物。又如：成千上萬只昆蟲生活在一棵大樹上的情況等。在這些情況下，數(shù)量金字塔的塔形將會發(fā)生倒置現(xiàn)象。 （四）研究能量流動的意義 教師設(shè)疑：通過上述能量流動的過程和特點(diǎn)分析，請同學(xué)們思考如下兩個問題： 1.草原如何放牧，才能達(dá)到既產(chǎn)畜量高又不會導(dǎo)致草場退化的目的？ 2.農(nóng)田的農(nóng)作物怎樣經(jīng)營，才能給人類提供更多的產(chǎn)品？ 學(xué)生閱讀：P91第一、二、三自然段。并通過閱讀從教材中尋找答案。 教師評價：語言要簡練，核心要準(zhǔn)確。特別要圍繞題干大膽運(yùn)用相關(guān)的生態(tài)學(xué)原理來分析問題，相信自己。假如給你一個池塘，你將如何經(jīng)營才能獲得最大收益呢？請大家課后討論，寫出經(jīng)營方案。 師生歸納：研究生態(tài)系統(tǒng)能量流動，可以合理調(diào)整能量流動關(guān)系，使能量持續(xù)高效地流向?qū)θ祟愖钣幸娴牟糠帧? ［教學(xué)目標(biāo)鞏固］ ［例1］在“草→兔→鷹”這條食物鏈中，若鷹每增加10 kg，至少要消耗草多少？ 分析：本題是對能量流動過程中，各營養(yǎng)級之間能量傳遞效率的應(yīng)用。一是應(yīng)當(dāng)牢記相鄰營養(yǎng)級之間的能量傳遞效率為10%~20%；二是要理解題干中“至少”的含義。有的同學(xué)不清楚這里用10%還是20%，用10%得出的是1000 kg（1010%10%），用20%得出的是250 kg（1020%20%），顯然這里的至少是按20%的傳遞效率來計算的。 答案：250 kg ［例2］生態(tài)系統(tǒng)的能量金字塔中，構(gòu)成塔基的一般是 A.初級消費(fèi)者 B.生產(chǎn)者 C.次級消費(fèi)者 D.分解者 分析：本題是對“能量金字塔”概念的考查。生產(chǎn)者（主要指綠色植物）通過光合作用把太陽能固定，其他生物直接或間接地以綠色植物為食，從中獲得物質(zhì)和能量，可見能量的流動首先是從生產(chǎn)者開始的。由于食物鏈的每一環(huán)節(jié)上的生物本身通過呼吸作用消耗了一部分的能量，所以能量在食物鏈中的傳遞是逐級遞減的，是金字塔形，生產(chǎn)者則位于塔基。 答案：B ［例3］根據(jù)生態(tài)學(xué)原理，要使能量流經(jīng)食物鏈總消耗最少，人們應(yīng)該采用哪種食物結(jié)構(gòu) A.以禽類、蛋類為主 B.以淡水養(yǎng)殖的魚、蝦為主 C.以谷物和植物蛋白為主 D.以豬肉等家畜肉類為主 分析：本題旨在考查能量流動的特點(diǎn)。根據(jù)能量流動逐級遞減的原理，食物鏈越長，營養(yǎng)級越多，流經(jīng)該食物鏈的能量損失就越多。以谷物和植物蛋白為食，則人是直接以生產(chǎn)者為食，人屬于初級消費(fèi)者、第二營養(yǎng)級，能量總消耗最少。 答案：C ［布置作業(yè)］ 1.P91復(fù)習(xí)題一、二題。 2.初級消費(fèi)者體內(nèi)能量的去路不包括 A.用于自身的生長、發(fā)育和繁殖 B.被第二營養(yǎng)級的其他生物所獲得 C.以熱能的形式散失 D.被分解者分解釋放到環(huán)境中去 答案：B 3.俗話說“一山不能容二虎”有無道理？為什么？ 答案：根據(jù)生態(tài)系統(tǒng)中能量流動逐級遞減的特點(diǎn)和規(guī)律，營養(yǎng)級越高，可利用的能量就越少，老虎在生態(tài)系統(tǒng)中幾乎是最高營養(yǎng)級，通過食物鏈（網(wǎng)）流經(jīng)老虎的能量已減到很小的程度。因此，老虎的數(shù)量將是很少的。故“一山不能容二虎”有一定的生態(tài)學(xué)道理。 ［結(jié)課］ 通過學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)的能量流動，第一，我們要理解生態(tài)系統(tǒng)的維持必須不斷地從外界獲取能量，因為能量是一切生物生命活動的動力，是生態(tài)系統(tǒng)的基礎(chǔ)和生命線。第二，我們要學(xué)會分析在生態(tài)系統(tǒng)能量流動過程中各營養(yǎng)級的能量來源和去路，如何維持各營養(yǎng)級的生命和繁殖。第三，我們要學(xué)會運(yùn)用能量傳遞效率（10%~20%）來計算、推斷某營養(yǎng)級所獲得的能量，或根據(jù)某營養(yǎng)級的能量求得上一營養(yǎng)級的和任意一個營養(yǎng)級的能量，進(jìn)一步理解生態(tài)系統(tǒng)能量流動的特點(diǎn)。即：單向流動和逐級遞減。特別是通過能量流動的學(xué)習(xí)，要懂得研究能量流動的意義，樹立可持續(xù)發(fā)展的生態(tài)學(xué)觀點(diǎn)。 ●板書設(shè)計 第三節(jié)　生態(tài)系統(tǒng)