人教版高中生物必修三《生態(tài)系統(tǒng)的能量流動》示范教案

人教版高中生物必修三《生態(tài)系統(tǒng)的能量流動》示范

教案

鎮(zhèn)定說課

本節(jié)教學(xué)能夠從“問題探討”引入，在學(xué)生討論時，教師應(yīng)作必要的提示：生命活動離不

開能量，生物需要不斷地從外界獵取能量才能堅持生存；在生物獲得的能量中只有一部分儲

存于生物體內(nèi)；由于能量沿食物鏈流淌過程中逐級遞減，因而能量相同的食物，動物性食品

比例越高，意味著消耗的總能量越多。

在學(xué)生討論的基礎(chǔ)上，教師引出生態(tài)系統(tǒng)的能量流淌的差不多涵義。然后，提出如何樣

研究生態(tài)系統(tǒng)的能量流淌。在進行“能量流淌的分析”的教學(xué)時，要提醒學(xué)生注意：研究能量

流淌能夠在個體水平上,也能夠在群體水平上。研究生態(tài)系統(tǒng)中能量流淌一樣在群體水平上,

這種將群體視為一個整體進行研究是系統(tǒng)科學(xué)常用的研究方法。明白得能量流淌的分析方法

有助于學(xué)生學(xué)習(xí)本節(jié)后面的內(nèi)容。

研究能量在沿著食物鏈從一個種群流淌到另一個種群時，需要考慮能量被利用和未被利

用等多方面的能量值，以某動物種群捕食種群A為例，可用下列“能量流淌的分析”過程表

zjso

遺體殘骸提供給分解者

被捕食的

食人的《未被捕食的

被捕食的4

種群AWI呼吸消耗的

〔未同化的

'未食入的

.未被捕食的

能夠借助于某一個體的食物鏈，讓學(xué)生分析“能量流淌的過程教師可概括：（1）幾乎

所有生態(tài)系統(tǒng)的能量源頭是太陽能。植物通過光合作用，把太陽光能固定下來，這是生態(tài)系

統(tǒng)繁榮的基礎(chǔ)。提醒學(xué)生注意：植物光合作用固定的能量減去呼吸作用消耗的能量，才是能

夠為下一營養(yǎng)級消費的能量。因此，從能量的角度來看，植物的多少決定了生物種類和數(shù)量。

在氣候溫順、降雨充沛的地點，植物格外繁茂，各種生物就會專門繁榮，熱帶雨林確實是如

此的情形；在氣候冰冷、降雨專門少的地點，植物專門難生長，各種生物的數(shù)量都專門少，

顯得荒涼而冷寂。（2）能量沿著食物鏈流淌時，每一營養(yǎng)級都有輸入、傳遞、轉(zhuǎn)化和散失的

過程。（3）生物的遺體殘骸是分解者能量的來源。

能量在生態(tài)系統(tǒng)中是如何流淌的，這是許多生態(tài)學(xué)家關(guān)注的問題。而對此問題的回答，

僅僅作定性的闡釋是不夠的，必須基于科學(xué)實驗，用實驗數(shù)據(jù)來說明問題，由此引出林德曼

的研究。

在學(xué)習(xí)“林德曼的研究”時，重點應(yīng)放在如何整理數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)，進而得出科學(xué)結(jié)論上。

可采納“資料分析”的建議。教師要引導(dǎo)學(xué)生用數(shù)據(jù)來分析能量流淌的特點，在學(xué)生歸納總結(jié)

的基礎(chǔ)上，教師闡述生態(tài)系統(tǒng)能量流淌具有的兩個特點。

“能量”是科學(xué)中的核心概念，學(xué)生在學(xué)習(xí)本節(jié)時，應(yīng)結(jié)合物理學(xué)知識，回答“摸索與討

論''中的問題。

關(guān)于研究能量流淌的實踐意義的教學(xué)，可從分析‘'?；~塘”著手。教師應(yīng)向?qū)W生說明：

人們在利用生態(tài)系統(tǒng)的資源的過程中，期望的“高效”與“連續(xù)”常常會發(fā)生矛盾。如何依照客

觀規(guī)律來調(diào)整生態(tài)系統(tǒng)中的能量流淌關(guān)系，以滿足人類的需求，是一個必須解決的重要問題,

教師可進一步引導(dǎo)學(xué)生討論一些實例。

教學(xué)重點1.生態(tài)系統(tǒng)能量流淌的過程和特點。

2.研究能量流淌的實踐意義。

教學(xué)難點生態(tài)系統(tǒng)能量流淌的過程和特點。

教具預(yù)備1.文字資料1：生態(tài)系統(tǒng)數(shù)量金字塔。

2.文字資料2：能量流淌分析圖。

3.文字資料3：課堂練習(xí)。

4.掛圖：生態(tài)系統(tǒng)能量流淌示意圖；賽達伯格湖的能量流淌圖解。

5.視頻1：生態(tài)農(nóng)業(yè)。

6.視頻2：草原生態(tài)系統(tǒng)的食物鏈以及能量流淌。

（假如沒有視頻資料，能夠用文字資料、圖像資料或課件來代替）

課時安排2課時。

第1課時，學(xué)習(xí)能量流淌的過程和特點。

第2課時，學(xué)習(xí)能量流淌的意義和調(diào)查的匯總報告。

三維目標

1.分析生態(tài)系統(tǒng)能量流淌的過程和特點。

2.概述研究能量流淌的實踐意義。

3.嘗試調(diào)查農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中的能量流淌情形。

4.學(xué)會用系統(tǒng)的方法來分析問題，以及把握能量流淌過程中數(shù)據(jù)的分析和處理。

5.把握能量金字塔和數(shù)量金字塔模型的建構(gòu)。

6.通過分析能量流淌的示意圖，把握能量流淌的過程。

7.通過賽達伯格湖能量流淌的圖解和必要的數(shù)據(jù)處理，把握能量流淌的特點。

8.學(xué)會能量金字塔和數(shù)量金字塔模型的構(gòu)建，進一步明白得能量流淌的特點。

9.就研究能量流淌的實踐意義，與學(xué)生一起探討。并通過調(diào)查，培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力、觀看

能力、交流能力和分析、解決問題的能力。

10.認同物質(zhì)與能量是一個統(tǒng)一的整體，確立辯證唯物主義自然觀。

11.關(guān)注農(nóng)業(yè)的進展和生態(tài)農(nóng)業(yè)的建設(shè)。

教學(xué)過程

第1課時

導(dǎo)入新課

師同學(xué)們好!上節(jié)課我們學(xué)習(xí)了生態(tài)系統(tǒng)的一些差不多知識，現(xiàn)在請大伙兒回答幾個問題。

（1）生態(tài)系統(tǒng)具備的必要條件有哪些？

（2）最大的生態(tài)系統(tǒng)是什么？

（3）生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)包括什么？

（4）硝化細菌是生態(tài)系統(tǒng)的什么成分？

（5）生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)是什么？

（6）生態(tài)系統(tǒng)的什么是沿著食物鏈和食物網(wǎng)進行的？

生1生態(tài)系統(tǒng)具備的必要條件是：（1）要有生物群落和無機環(huán)境。（2）兩者要有聯(lián)系。

生2生物圈。

生3（1）生態(tài)系統(tǒng)的成分。（2）食物鏈和食物網(wǎng)。

生4生產(chǎn)者。

生5食物鏈和食物網(wǎng)。

生6物質(zhì)循環(huán)和能量流淌。

推進新課

師不錯，看來大伙兒課后復(fù)習(xí)得不錯。好，下面我們一起來學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)的能量流淌。這

也是生態(tài)系統(tǒng)的差不多功能之一。

師大伙兒先看課本93頁“問題探討”，請大伙兒把問題探討中的生物連成一條食物鏈。

（學(xué)生看書，討論）

師誰來在黑板上寫一下？

生

玉米-----?母雞

圖5-2-1

師好的，那那個地點有幾條食物鏈？

生2條。

師正確，生產(chǎn)者是——

生玉米。

師對，那么人是第幾營養(yǎng)級？

生第2、3營養(yǎng)級。

師請摸索：玉米的作用是什么？

生通過光合作用把太陽能固定成化學(xué)能，儲存在有機物中，并沿著食物鏈向下傳遞。

師專門好。那個地點第一補充一個知識點：流入生態(tài)系統(tǒng)中的能量確實是指生產(chǎn)者固定的

太陽能總量。但那個地點要補充一點，這僅限于自然生態(tài)系統(tǒng)。人工生態(tài)系統(tǒng)的能量還包括

人為提供的。

自然生態(tài)系統(tǒng)：生產(chǎn)者固定的太陽能

’系筑勺然量深、人工生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)者固定的太陽能；（2）人為提供的能量

師那么玉米被母雞吃掉以后，玉米中的能量到哪去了？

生應(yīng)該轉(zhuǎn)化成母雞自身組成物質(zhì)中的能量了。

師專門好，然而有沒有能量散失掉呢？

生有，玉米呼吸作用要散失一部分熱能。

師專門正確，那個地點還要補充一點，還有一部分能量流入到分解者體內(nèi)。

師一切生命活動都相伴著能量的變化。沒有能量的輸入，也就沒有生命和生態(tài)系統(tǒng)。生態(tài)

系統(tǒng)的能量流淌確實是指生態(tài)系統(tǒng)中能量的輸入、傳遞、轉(zhuǎn)化和散失的過程。

師那么，“問題探討”中的討論應(yīng)該如何回答呢？能夠參照剛才大伙兒回答的問題。

（學(xué)生討論）

師誰來回答一下，并說明你選擇的理由？

生1選2,因為除了玉米、母雞，我們還能夠吃到雞蛋。

生2選1,因為假如拿玉米喂雞的話，玉米中的能量要流失掉一部分。

生3選1和選2都不對，我認為先吃雞，同時播種玉米，等玉米植株成熟，結(jié)出玉米吃玉

米。

師大伙兒說，誰的正確？

生生2。

師確實是選1。那生1的錯誤在哪里呢？

生雞蛋中的能量也來自于母雞，能量可不能無故增加。

師專門好，那生3呢？

生他沒考慮到島上沒有任何食物，等玉米長出來時，他早就餓死了。因此確信不行。

師不錯，這點忽略了。但他的方法值得鼓舞，假如條件承諾，那個做法確實不錯。最后我

來說明一下。

師生命活動離不開能量，生物需要不斷從外界獵取能量才能堅持生存；在生物獲得的能量

中只有一部分儲存于生物體內(nèi)；由于能量沿食物鏈流淌過程中要散失掉一部分，因而能量相

同的食物，動物性食品比例越高，意味著消耗的總能量越多。

師等我們學(xué)習(xí)完了這節(jié)知識，你就會更加清晰地明白得選1的理由了。那么，下面我們就

來學(xué)習(xí)本節(jié)的要緊內(nèi)容——能量流淌的過程和特點。我們先來學(xué)習(xí)能量流淌的過程。大伙兒

想想我們應(yīng)該如何樣來研究生態(tài)系統(tǒng)的能量流淌呢？

提示：能量流淌的渠道是食物鏈和食物網(wǎng)。

生1以食物鏈為主線來研究生態(tài)系統(tǒng)的能量流淌。

生2以系統(tǒng)科學(xué)的方法來研究生態(tài)系統(tǒng)的能量流淌，也確實是把相同營養(yǎng)結(jié)構(gòu)的生物看作

一個整體來研究。

師專門好。下面我們先來看一下課本93頁的能量流淌的分析。

能量流淌的分析：能量流經(jīng)一個種群的情形能夠用圖522表示如下：

產(chǎn)畫一儲存在體內(nèi)的能量

/呼吸作用散失的能量

能量輸入儲存在體內(nèi)的能量

呼吸作用散失的能量能量輸入能量儲存

個吧i儲存在體內(nèi)的能量

呼吸作用散失的能量能量散失

圖5-2-2

假如將那個種群作為一個整體來研究，則左圖能夠簡化成右圖形式，從中能夠看出分析

能量流淌的差不多思路。

師從圖中專門清晰地能夠看出能量流經(jīng)一個個體或種群時的變化。在生態(tài)系統(tǒng)中，生物種

類繁多，大伙兒認為哪個研究起來更簡單？

生以種群為單位研究。

師是的。研究能量流淌能夠在個體水平上，也能夠在群體水平上。研究生態(tài)系統(tǒng)中能量流

淌一樣在群體水平上，這種將群體視為一個整體進行研究是系統(tǒng)科學(xué)常用的研究方法。

師能量流淌過程的分析第一個要點是在群體水平上研究，我們明白了。那么接下來，第二

個要點確實是剛才大伙兒所回答的，以食物鏈為主線來研究。現(xiàn)在請大伙兒摸索：在群體水

平上畫出食物鏈，并摸索其中能量的流淌過程。大伙兒能夠參照書本94頁的內(nèi)容。

（學(xué)生看書，討論）

師誰來畫一下？

生

呼吸作用呼吸作用呼吸作用呼吸作用

呼吸作用

圖5-2-3

師不錯。他不但畫出了食物鏈，而且還說明了能量的流淌情形。下面，問大伙兒幾個問題,

請摸索。

課件展現(xiàn)：

1.能量是如何樣輸入生態(tài)系統(tǒng)的？

2.能量流淌的渠道是什么？

3.能量是如何散失的？

4.能量是如何進入分解者體內(nèi)的？

5.初級消費者糞便中的能量包括在初級消費者同化的能量中嗎？什么緣故？

6.初級消費者同化的能量有哪幾個去向？

生1通過生產(chǎn)者的光合作用固定太陽能。

師（提示）還有專門少數(shù)是通過細菌的化能合成作用固定的化學(xué)能。

生2食物鏈和食物網(wǎng)。

生3通過呼吸作用散失。

生4通過糞便、遺體殘骸等形式。

生5不包括。因為糞便是沒有被消費者吸取的食物殘渣。而同化的能量是指被吸取后，儲

存在消費者自身組成物質(zhì)中的能量。

師這一點大伙兒專門要注意，也確實是說初級消費者攝入的能量不等于其同化的能量。

生63個去向。（1）呼吸作用散失。（2）被分解者利用。（3）被下一個營養(yǎng)級攝食。

師大伙兒回答得專門好。下面我來總結(jié)一下。

師幾乎所有生態(tài)系統(tǒng)的能量源頭是太陽能。植物通過光合作用，把1%太陽光能固定下來,

這是生態(tài)系統(tǒng)繁榮的基礎(chǔ)。輸入第一營養(yǎng)級的能量，一部分在生產(chǎn)者的呼吸作用中以熱能的

形式散失掉；一部分用于生產(chǎn)者的生長、發(fā)育和繁育等生命活動，儲存在植物體的有機物中。

構(gòu)成植物體有機物中的能量，一部分隨枯枝敗葉等被分解者分解而開釋出來；另一部分則被

初級消費者攝入體內(nèi)，如此，能量就流入了第二營養(yǎng)級。能量流入第二營養(yǎng)級后的變化，剛

才我們差不多討論過了，能量在第三、四營養(yǎng)級的變化，與第二營養(yǎng)級大致相同。

師課本的圖57簡潔地說明了能量流淌的過程。簡單說確實是，一個營養(yǎng)級所同化的能量

=呼吸散失的能量+被分解者利用的能量+被下一個營養(yǎng)級攝入的能量。

師那個公式是不是能夠應(yīng)用于所有營養(yǎng)級？

生不是。最高營養(yǎng)級能量的去向只有兩個：一是呼吸散失的能量；二是被分解者利用的能

量。

師專門好。那下面我來設(shè)計一張圖，能夠?qū)ｉT細致地描畫出能量在種群之間的流淌情形。

課件展現(xiàn)：

研究能量在沿著食物鏈從一個種群流淌到另一種群時，需要考慮能量被利用和未被利用

等多方面的能量值，以某動物種群捕食種群A為例，看下列“能量流淌的分析”過程：

遺體殘骸提供給分解者

構(gòu)成生物機體的被捕食的

被同化的4

食入的4未被捕食的

被捕食的4

種群I呼吸消耗的

〔未同化的

、未食入的

、未被捕食的

能量流淌的分析

師（補充）

1.被捕食的是沒有被下一個營養(yǎng)級攝食，仍舊以上一個營養(yǎng)級的形式存在的。

2.未食入的是指沒有被攝食到里面去的，如食物的碎屑，動物的骨頭、毛發(fā)等，植物的秸稈

等。其會被分解者利用。

3.未同化的是指糞便，其會被分解者利用。

4.從那個地點能夠看出，事實上在自然界中，對一個種群來說，其同化的能量去向還包括未

被捕食的，也能夠說是未利用的。

師現(xiàn)在，相信大伙兒對生態(tài)系統(tǒng)中的能量流淌的過程應(yīng)該十分清晰了。最后我還要強調(diào)一

下，大伙兒不但要明白每一個營養(yǎng)級所同化能量的去向，而且還應(yīng)該對每一個營養(yǎng)級能量的

攝入、同化、散失等過程專門清晰。

師下面大伙兒看一下課本94頁“摸索與討論”。依照能量流淌的過程和食物鏈上營養(yǎng)級的

關(guān)系摸索一下，能夠相互討論。

師誰來回答一下第1題？

生遵循。因為關(guān)于整個生態(tài)系統(tǒng)來說，輸入的能量=散失的能量+儲存的能量。

師是的。能量在生態(tài)系統(tǒng)中流淌、轉(zhuǎn)化后，一部分儲存在生態(tài)系統(tǒng)（生物體有機物）中，

而另一部分被利用、散發(fā)至無機環(huán)境中，兩者之和與流入生態(tài)系統(tǒng)的能量相等。

能量輸入

師那第2題呢？

生不能。我認為依照食物鏈中的捕食關(guān)系，能量的流淌應(yīng)該是單向的。而且通過呼吸作用

散失的熱能，也不可能再被生產(chǎn)者重新利用。

師專門好。能量流淌的特點之一，確實是單向流淌，它不能循環(huán)利用。能量在生態(tài)系統(tǒng)中

的流淌，專門大部分被各個營養(yǎng)級的生物利用，通過呼吸作用以熱的形式散失。散失到空間

的熱能不能再回到生態(tài)系統(tǒng)參與流淌，因為至今尚未發(fā)覺以熱能作為能源合成有機物的生

物。

師那么能量流淌還有什么特點呢？我們接著看。能量在生態(tài)系統(tǒng)中是如何流淌的，這是許

多生態(tài)學(xué)家關(guān)注的問題。而對此問題的回答，僅僅作定性的闡釋是不夠的，必須基于科學(xué)實

驗，用實驗數(shù)據(jù)來說明問題。下面確實是美國科學(xué)家林德曼對一個結(jié)構(gòu)相對簡單的天然湖泊

——賽達伯格湖的能量流淌的定量分析。

掛圖：

圖5-2-5賽達伯格湖的能量流淌圖解

圖中數(shù)字為能量數(shù)值，單位是J/（cm2.a）（焦每平方厘米年）。圖中“未固定''是指未被

固定的太陽能，"未利用''是指未被自身呼吸作用消耗，也未被后一個營養(yǎng)級和分解者利用的

能量.為研究方便起見，那個地點將肉食性動物作為一個營養(yǎng)級

師請大伙兒認真觀看圖525,并認真摸索課本95頁“資料分析''中的問題。資料分析中的“流

出“該營養(yǎng)級的能量確實是指流入下一個營養(yǎng)級的能量。

師數(shù)據(jù)能專門好地說明問題。在那個地點大伙兒要重視生物學(xué)中對數(shù)據(jù)的整理、處理和分

析，以及數(shù)據(jù)在說明生物學(xué)現(xiàn)象和規(guī)律的過程中的重要性。數(shù)據(jù)在孟德爾遺傳規(guī)律的發(fā)覺中

的作用我們差不多學(xué)習(xí)過了。

師第（1）題和第（2）題誰來寫一下？

生

流出能量（輸入后一

營養(yǎng)級流入能量出入比

個營養(yǎng)級）

生產(chǎn)者464.662.813.52%

植食性動物62.812.620.06%

肉食性動物12.6

分解者14.6

師專門好。但有一個小錯誤，分解者不屬于營養(yǎng)級。這點大伙兒一定要注意。大伙兒

看一下在相鄰的兩個營養(yǎng)級之間，能量傳遞效率是多少？

生13.52%和20.06%。

師也確實是說，輸入到一個營養(yǎng)級的能量不可能100%傳遞到下一個營養(yǎng)級，能量在食物

鏈流淌的過程中是逐級減少的。一樣來說，相鄰的兩個營養(yǎng)級之間，能量傳遞效率是

10%~20%。這確實是能量流淌的一個特點：逐級遞減。

師第3個問題呢？

生流入某一營養(yǎng)級的能量除了流向下一個營養(yǎng)級，還有以下去向：一部分通過該營養(yǎng)級的

呼吸作用散失了；一部分作為排出物、遺體或殘枝敗葉不能進入下一營養(yǎng)級，而為分解者所

利用：還有一部分未能進入（未被捕食或未利用）下一營養(yǎng)級。因此，流入某一營養(yǎng)級的能

量不可能百分之百地流到下一營養(yǎng)級。

師專門好。那我來問兒個問題：1.對某一營養(yǎng)級輸入的能量和輸出的能量有什么關(guān)系？用

數(shù)據(jù)說明。2.圖中所有的箭頭全部差不多上單向的，說明了什么問題？

生1相等。

營養(yǎng)級輸入能量輸出能量（包括所有去向）

生產(chǎn)者464.662.8+12.5+293+96.3=464.6

植食性動物62.812.6+2.1+18.8+29.3=62.8

肉食性動物12.67.5+5.0+微量=12.6

師是的。這專門好地說明能量流淌符合能量守恒定律。

生2說明了能量流淌是單向的，不可逆轉(zhuǎn)，也不可循環(huán)流淌。

師專門好。這確實是能量流淌的另一個特點——單向流淌。比如狼能夠吃兔子，獲得兔子

的能量，但兔子不能吃狼，獲得狼的能量。在食物鏈中，能量只能從低營養(yǎng)級向高營養(yǎng)級流

淌。

師第4個問題——總結(jié)的規(guī)律確實是：生態(tài)系統(tǒng)中能量流淌是單向的；能量在流淌過程中

逐級遞減