生態(tài)系統(tǒng)的能量流動一節(jié)的教學(xué)設(shè)計

1、“生態(tài)系統(tǒng)的能量流動”一節(jié)的教學(xué)設(shè)計楊立民(河北正定中學(xué)河北正定050800)生物學(xué)通報2003年第38卷第8期“問題導(dǎo)學(xué)法”是一種以教材為依據(jù),通過學(xué)生對問題進(jìn)行分析、探究來獲得知識和發(fā)展能力的一種課堂教學(xué)模式,這種教學(xué)法注重學(xué)生主體地位的發(fā)揮和能力的培養(yǎng),充分體現(xiàn)了“以學(xué)生為中心”的教學(xué)理念。教師的作用主要體現(xiàn)在如何設(shè)計問題和組織教學(xué)。筆者在“生態(tài)系統(tǒng)的能量流動”一節(jié)的教學(xué)中成功運用了此方法,收到了良好的教學(xué)效果。1 教材內(nèi)容分析生態(tài)系統(tǒng)的能量流動是生態(tài)系統(tǒng)的基本功能之一,能量流動的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)是食物鏈和食物網(wǎng),生態(tài)系統(tǒng)中能量的輸入和輸出涉及到生物新陳代謝過程中光合作用和呼吸作用的知識,能量在

2、各個營養(yǎng)級上的逐級傳遞關(guān)系到生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性、環(huán)境保護(hù)、可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)農(nóng)業(yè)等問題。因此這部分內(nèi)容充分體現(xiàn)了生物學(xué)知識的綜合性、復(fù)雜性和實用性。教學(xué)大綱中將這一節(jié)的認(rèn)知層次定為“應(yīng)用”水平是很有道理的。針對能量流動的過程、特點和研究能量流動的目的等問題,可以提出許多開放性、探究性的新問題,所以本節(jié)內(nèi)容又是運用“問題導(dǎo)學(xué)法”的好材料。2 教學(xué)過程和效果2.1 閱讀思考,理解能量的流動過程為幫助學(xué)生理解能量在生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)的輸入、傳遞和散失過程,出示下面的思考題,讓學(xué)生讀書思考:(1) 能量的源頭是,流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)的總能量是,能量流動的起點是,途徑是。(2) 能量是如何輸入和輸出生態(tài)系統(tǒng)的?生產(chǎn)者在能量

3、流動過程中的作用是什么?(3) 據(jù)教材圖解分析初級消費者體內(nèi)能量的來源和去向。(4) 為什么生態(tài)系統(tǒng)能量流動的圖解中方框逐級變小,箭頭越來越細(xì)?通過層層設(shè)問,學(xué)生加深了對知識的理解,同時也培養(yǎng)了學(xué)生的自學(xué)能力、識圖能力、分析能力。2.2 計算繪圖,歸納能量流動的特點定性分析后,讓學(xué)生利用教材中賽達(dá)伯格湖的能量流動圖解,對能量傳遞進(jìn)行定量計算。提出3個問題讓學(xué)生逐一解答:(1) 計算第1到第2營養(yǎng)級和第2到第3營養(yǎng)級的傳遞效率,思考為什么流入每一個營養(yǎng)級的能量不能百分之百傳向下一個營養(yǎng)級?(2) 能量流動的特點是什么,如何直觀表達(dá)?為什么1條食物鏈中的營養(yǎng)級一般不會超過5個?為什么“一山難容二虎

4、”?(3) 實踐中往往用某一時刻各個營養(yǎng)級的生物量(可用質(zhì)量表示)或個體數(shù)量來表示一個生態(tài)系統(tǒng)的能量傳遞情況。請繪制一個海洋生態(tài)系統(tǒng)的生物量金字塔,一個由樹木、昆蟲、小鳥組成的生態(tài)系統(tǒng)的個體數(shù)量金字塔。觀察它們和能量金字塔的區(qū)別。通過親自動手動腦計算、繪圖解答問題,學(xué)生掌握了定量分析能量傳遞效率的科學(xué)方法,學(xué)會了使用能量金字塔、生物量金字塔、數(shù)量金字塔來正確表示能量流動過程。歸納能力、解決問題的能力得到了提高。2.3 分組討論,掌握能量流動的意義研究能量流動可以幫助人們合理調(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?。因為在人類利用資源的過程中持續(xù)和高效常常會發(fā)生矛盾,

5、例如,漁業(yè)、林業(yè)、畜牧業(yè)、農(nóng)業(yè)的高產(chǎn)帶來的是魚類資源的枯竭、森林的破壞、草原的退化和環(huán)境的污染。要實現(xiàn)社會經(jīng)濟和生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展,必需研究生態(tài)系統(tǒng)中能量的流動規(guī)律。為此,我又精心設(shè)計了幾個聯(lián)系實際的開放性問題,讓學(xué)生分組討論。(1) 過度放牧使草原退化,如何合理確定一個草場的載畜量?(2) 安徽省穎上縣小張莊進(jìn)行生態(tài)農(nóng)業(yè)的建設(shè)后,為什么能使一個旱澇頻繁,糧食產(chǎn)量很低的窮地方,不但取得了林、牧、漁業(yè)的共同發(fā)展,還使當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境得到了明顯改善?(3) 你能否再舉出一個生態(tài)系統(tǒng)能量流動的實例,并對其科學(xué)性進(jìn)行評價?這些問題沒有標(biāo)準(zhǔn)答案,卻能有效激發(fā)學(xué)生的思維,通過熱烈的討論,他們懂得了“十分之一

6、”定律在實際中的應(yīng)用,初步了解了生態(tài)農(nóng)業(yè)的優(yōu)越性主要在于物質(zhì)的良性循環(huán)和能量的多級利用,認(rèn)識到我國實施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要性,以及生物學(xué)知識和生物技術(shù)在其中的重要作用。例如通過討論第3個問題,農(nóng)村的學(xué)生認(rèn)識到農(nóng)田除草是正確調(diào)整能量流動方向,使之流向農(nóng)作物。而焚燒秸桿是不符合生態(tài)學(xué)原理的。城鎮(zhèn)的學(xué)生則聯(lián)想到垃圾的分類處理、食物的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)等問題,甚至有的學(xué)生想起在科普讀物中了解到的巨大的藍(lán)鯨以浮游生物為食的例子,從而引出通過縮短食物鏈來養(yǎng)活人類的設(shè)想。2.4 達(dá)標(biāo)訓(xùn)練,進(jìn)一步鞏固提高練習(xí)1,圖1是一個農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)模式圖,請據(jù)圖回答:(1) 在該生態(tài)系統(tǒng)中,起決定作用的是。(2) 建立該生態(tài)系統(tǒng)的目

7、的是。(3) 若將全部糧食喂豬,人體從豬肉中獲100kJ的能量,至少消耗kJ能量的糧食。練習(xí)2,圖2為某成熟生態(tài)系統(tǒng)的植物葉面積指數(shù)與呼吸作用和光合作用關(guān)系示意圖(葉面積指數(shù)是指單位地表面積上植物葉片的總面積數(shù)量)。請識圖回答:(1) 干物質(zhì)量低于光合作用生產(chǎn)量的原因是。(2) 當(dāng)葉面積指數(shù)達(dá)到78以上時,干物質(zhì)量會下降,為保持林木最大生產(chǎn)量,應(yīng)采取的措施是。其原理是。練習(xí)1不但使學(xué)生鞏固了基礎(chǔ)知識,同時聯(lián)系了生態(tài)農(nóng)業(yè)問題。練習(xí)2則是能量流動原理在森林生態(tài)系統(tǒng)中的實際運用,使學(xué)生深刻理解了合理利用資源,適時適量采伐的意義,同時聯(lián)系了光合作用和呼吸作用的知識。解答這兩道達(dá)標(biāo)訓(xùn)練題,可促進(jìn)學(xué)生對知

8、識進(jìn)一步的消化吸收,使知識得以同化,也使理論聯(lián)系了實際。3 需強調(diào)的幾個問題3.1 要注意課堂的引導(dǎo)和組織整個教學(xué)過程采用了閱讀計算討論解題等多種策略,調(diào)動了學(xué)生的眼、手、口等多種感官參與教學(xué),在教師的引導(dǎo)和組織下,課堂生動有序,一張一馳,學(xué)生的大腦始終處于興奮狀態(tài)。學(xué)生的自學(xué)能力、合作能力、表達(dá)能力都得到了發(fā)展。其中,在知識點的銜接處教師要注意用恰當(dāng)?shù)恼Z言進(jìn)行引導(dǎo),使課堂成為一個有機整體。3.2 教師要適時及時點撥本節(jié)課以學(xué)生主動學(xué)習(xí)為主,目的在于使學(xué)生學(xué)會學(xué)習(xí),教師除了組織教學(xué)以外,還要適時及時進(jìn)行點撥。作為一名特殊的參與者,在教學(xué)過程中教師要及時了解學(xué)生閱讀、討論中的疑點問題,為點撥作好準(zhǔn)備。對于每一個問題都要先讓學(xué)生回答,教師不要急于明確答案,應(yīng)給學(xué)生表現(xiàn)的機會,鍛煉學(xué)生的能力。由于學(xué)生的知識面有限,回答時難免不全面,或者用詞不當(dāng),教師要及時給予糾正,這樣,不但教會了學(xué)生用科學(xué)的術(shù)語描述生物學(xué)事實,也避免給學(xué)生留下模糊認(rèn)識和錯誤概念,使知識掌握得準(zhǔn)確、到位。其中的重點處、易混