资源简介

能量流动教学设计
一、前端分析
1、学习者分析
本节课的授课对象为高二学生，高二学生已经具有了一定的认知能力和自我学习能力，经过九年义务教育和高一学年的学习，他们已经具备了一定的逻辑思维能力和图表分析能力，能在教师的引导下基本把握知识框架的建立和重难点。
在知识能力方面，学生在上节课的学习中已经掌握了生态系统的营养结构——食物链和食物网，同时学生从物理、化学等其他学科的学习中逐渐建立了能量及其传递与转化的一些基本概念，在必修一的学习中也已经掌握了能量的储存与代谢的相关知识，为更好地理解本节课的知识打下了一定的基础。但受认知水平的限制，对能量在生态系统中的流动过程及特点还不清楚，通过本节课的学习，学生需要掌握生态系统的能量流动过程及其特点。由于“能量”的概念比较抽象，微观且具有一定的复杂性，学生缺乏理性判断，在构建生态系统的能量流动过程模型时可能较为困难。
2.学习内容分析
“生态系统的能量流动”一节选自人教版普通高中生物学选择性必修2《生物与环境》第三章第二节，主要包括能量流动的过程、能量流动的特点、生态金字塔三部分。本节课教学内容为能量流动的概念、过程及特点。在此之前，学生已经学过“生态系统的结构”这一部分的内容，了解了生态系统的营养结构——食物链和食物网，为本节课的学习做了铺垫。而研究生态系统的能量流动过程和基本特征，不仅巩固了前面所学的食物链、食物网的相关知识，还与光合作用、呼吸作用等知识点联系紧密，更为进一步研究生态系统的物质循环及其与能量流动之间的关系、生态系统的稳定性等方面奠定了坚实的基础，承上启下，有利于学生构建知识网络。
《普通高中生物学课程标准（2017年版2020年修订）》中对本节内容的要求是：分析生态系统中的能量在生物群落中单向流动并逐级递减的规律。
二、教学目标
基于课程标准的内容要求、学业要求和学业质量标准，并围绕培养学生核心素养的要求，制订了如下教学目标：
1、通过阅读教材上所展示的能量流经个体和种群的情况示意图，提取图中的关键信息点，归纳总结出能量流动的概念；（生命观念、科学思维）
2、通过小组合作与讨论，阅读教材内容，结合系列问题，建构第一营养级和第二营养级的能量流动过程，并进一步总结出生态系统能量流动示意图；（科学思维）
3、以问题串为主线，读图、识图、提取信息，归纳总结能量流动的特点；（生命观念、科学思维）
3、通过研究生态系统的能量流动，树立“人与自然”和谐相处的观点，能够应用相关规律，解决实际问题，提出合理建议。（生命观念、社会责任）
三、教学重难点
本节课的教学重点主要是：能量流动的概念、过程及特点；教学难点是能量流动过程中各营养级中能量的来源和去路，同化量的概念及计算。
四、教学策略
本节课主要采用了情境创设、合作探究、PBL教学策略，以学生的小组合作探究讨论或自主阅读思考为主线，引导学生在问题链、教材资料等驱动下，学习理论概念，搭建过程模型。
教学过程
时间 分配 教师行为 学生行为 设计意图
6min 【回顾旧知】 引导学生回忆上节课学过的内容——生态系统的结构，清楚生态系统的营养结构以及生态系统的物质循环和能量流动都是沿着食物链和食物网这种渠道进行的。 【创设情境，新课导入】 让学生阅读课本“问题探讨”部分，思考以下问题：假设你流落到一个荒岛上，那里除了有能饮用的水以外，几乎没有任何食物。你随身尚存的食物只有一只母鸡、15Kg玉米。你认为以下哪种生存策略能让你维持更长的时间来等待救援： A、先吃鸡，再吃玉米。 B、先吃玉米，同时用一部分玉米喂鸡，吃鸡产下的蛋，最后吃鸡。 引导将方案A和B转化成玉米、鸡与人之间两种营养关系的示意图，将问题转化为，哪种营养关系能让人得到更多能量，引入课题“生态系统的能量流动”。 思考后作出选择。同桌之间互相交流讨论，说出自己的选择并说明原因。 在老师引导下将两种方案中的营养关系即食物链写出来。体会探讨“人如何生存更多的时间”这个问题的本质是要探讨那种方案可以使人获得更多的能量。 生态系统的结构是本节课的基础，带领学生回顾，有利于本节课的开展。 由此导入可提出问题，引出思考，学生又悬而未决，从而激发学生学习的兴趣,并引入下一阶段的教学。
6min 带领学生阅读课本P55下方“科学方法”，思考研究能量流动的基本思路，并思考问题研究研究能量流动是否可以从个体、种群、群落水平进行，研究生态系统的能量流动可以从什么层次研究。 向学生介绍将群体视为一个整体进行研究是系统科学常用地研究方法。 阅读课本“科学方法”部分，思考从不同层次研究时的优缺点，从个体水平研究有很大地局限性和偶然性；以种群为研究对象的话，食物网的复杂性会影响结果。如果将一个营养级中的所有种群作为一个整体，能够比较精确地测量每一个能量地输入与输出。 通过分析以不同层次研究能量流动的利弊，培养学生的科学思维
10min 以鸡、玉米、人这一条食物链为例，首先探讨玉米（生产者）的能量流动情况。 提问： ①玉米的能量来自哪里？ ②照射在玉米的太阳能都被吸收了吗？ ③玉米吸收太阳能之后，以何种方式储存？有哪些去向？ 分析清楚玉米（第一营养级）的能量的来源和去路。强调流经生态系统的总能量是生产者固定的太阳能总量，并引导学生参照“科学方法”中的模型图构建玉米的能量流动示意图。 阅读课本P155第1、2段，思考问题并回答 理清玉米作为第一营养级（生产者）的能量来源与去路，以及能量的转化方式。以此为基础，构建建玉米的能量流动示意图。构建完成后，小组之间进行互评。 以问题串的形式引导学生理清第一营养级的能量流动过程。
16min ①母鸡的能量来自哪里？ ②这些能量都被母鸡吸收了吗？ ③母鸡吸收能量后，以何种方式储存？有哪些去向？ 以第二营养级为例，分析能量流入第二营养级的来源与去路。，并基于问题②引出摄入量、同化量、粪便量的概念以及三者之间的数量关系为摄入量=同化量+粪便量 提问：第二营养级的粪便量属于谁的能量？ 让学生进行小组合作，绘制一份鸡的能量流动的示意图。 提问：最高营养级（以人为例）能量的来源去路 教师辅助学生完成上述问题的探究之后,总结流向每一个营养级（除了最高营养级）的能量的去向都大体相同，有三条去路： A.呼吸作用以热能的形式散失； B. 流入下一营养级（最高营养级除外)。 C. 分解者利用 基于上述对第一、二、三（最高营养级）营养级能量流动过程的分析及能量流动示意图的构建，总结出生态系统能量流动的示意图。 构建生态系统能量流动模型，讲解能量的输入、转化、传递、散失四个过程，引出生态系统能量流动的概念。 再次观察图片，提问： ①次级消费者的能量能回到生产者吗？为什么？ ②观察图上方块和箭头的大小，有什么发现？ 说明生态系统能量流动的两个特点是单向流动、逐级递减。 与教师一起分析能量流经第二营养级的过程。 理解摄入量、同化量、粪便量的概念，思考三者的数量关系 回答：属于前一营养级中分解者利用的能量。 绘制鸡的能量流动的示意图。进一步明确第二营养级（初级消费者）的能量流动过程。 回答：最高营养级哦的能量去向有呼吸散失和分解者利用 小组合作，绘制能量流经生产者的示意图 思考并回答： ①不能，因为能量是顺着食物链流动的。 ②营养级越往后，箭头和方框越小。 用问题串进行引导，一步一步引导学生思考生态系统能量流动的过程不能以个体、种群为单位进行研究，而应该在营养级中进行研究，从而理解能量流动的分析方法。 先由教师带领完成能量流经第二营养级的过程的探索，再让学生模仿第二营养级构建第一营养级能量流动的模型，训练学生类比、归纳的能力。 由于每个营养级都是一条来源与三条去路，可以很容易地构建出能量流动的模型，再从模型中分析能量流动的几个过程，帮助学生理解能量流动的概念、过程与特点。
2min 回到情境导入的问题，再次提问：经过以上的学习后，同学们选择认为哪种方案能生存更长时间？ 那么这两种方案最后人体具体能够得到多少能量？这一营养级同化的能量究竟有多少能流入下一营养级并且被下一营养级同化？我们需要对生态系统的能量流动过程进行定量的分析。 选择方案一，并解释原因，因为能量流动具有单向流动、逐级递减的特点。 培养学生利用生物学知识解决实际问题的能力。
板书设计
生态系统的能量
概念 输入、传递、转化、散失
能量流动的过程
营养级 营养关系 能量来源 能量去路
第一营养级 玉米（生产者） 固定的太阳能 呼吸作用散失 鸡摄入 分解者利用
第二营养级 鸡（初级消费者） 玉米（生产者） a.呼吸作用散失 b.人摄入 C.分解者利用
第三营养级（最高营养级） 人（三级消费者） 鸡（初级消费者） 呼吸作用散失 b.分解者利用
生态系统能量流动示意图
特点：单向流动、逐级递减
七、教学反思
本节课的情境创设，角色代入，各抒己见，有效激发了学生的思考与学习兴趣，同时不做正误评判，巧设悬念，导入新课，进一步增强了学生的求知欲。本节在能量流动的概念部分，从个体到种群再到生态系统水平的研究思路，向学生渗透了从局部到系统分析问题的科学方法。在能量流动的过程部分，设置有梯度的问题链作为驱动力，以学生为主体，引导其主动探究。但明显不足是在能量流动的过程教学中，安排了大量的模型建构，虽设置了支架教学，但由于构建模型的要求较高，教学时间长短不易把握，较难照顾到各个层次的学生。

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