科学·技术·社会　生态农业教学教案设计

科学·技术·社会　生态农… 高中生物       人教2003课标版

1、知识性目标

（1）分析生态系统能量流动的过程和特点。

（2）概述研究生态系统能量流动的实践意义。

2、能力目标  

（1）分析生态系统能量的变化，发展学生的思维迁移能力。

（2）学会分析推算生态系统的能量传递效率，用于解决相关问题，培养学生的分析、推理、综合的思维能力。

3、情感态度与价值观

（1）分析生态系统能量流动的过程和特点，培养学生用“普遍联系”的观点分析事物。

（2）尝试调查农田生态系统的能量流动情况，探讨研究能量流动的实践意义，形成合理利用资源应遵循生态学原理和可持续发展的观念。

本小节内容包括生态系统中能量流动的过程，能量流动的特点和研究能量流动的意义三部分。本教材内容的知识要点较易掌握，但由于该内容往往把分析和应用结合在一起，学生还是有一定的困难。教学中运用多媒体课件形象说明能量流动过程的两大特点非常必要，另一方面以实例巩固是必不可少。本教材以“生态系统结构”为基础，结合第三章新陈代谢中能量的变化即“光合作用”“呼吸作用”，具有一定的综合度。

生态系统能量流动的过程和特点

1.生态系统的结构包括哪两方面？

学生：生态系统的成分,食物链和食物网

2.生态系统的成分有哪些？

学生：生产者、消费者、分解者、非生物的物质和能量

3.生态系统的营养结构是什么?

学生：食物链和食物网

问题探讨：《孤岛生存》——假设你像小说中的鲁滨逊那样，流落在一个荒岛上，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。

讨论：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：1、先吃鸡，再吃玉米。2、先吃玉米，同时用一部分玉米喂鸡，吃鸡产下的蛋，最后吃鸡。

学生积极思考，讨论的兴趣很高，他们有选1的也有选2的，但多数学生选2。（学生可能会从可持续发展的角度思考，教师可以不给出确切答案，但要引导学生从生存、从获得能量的角度分析。）

讲述：合理答案到底是1还是2呢，我想我们学了这节课后自然能见分晓。进而引入课题——第2节   生态系统的能量流动。

问题：什么是生态系统的能量流动？怎样研究生态系统的能量流动？

（学生活动，思考讨论）学生阅读课本P93，找出生态系统的能量流动的概念及研究方法。

讲述：生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程，称为生态系统的能量流动。研究能量流动可以在个体水平上，也可以在群体水平上。研究生态系统中能量流动一般在群体水平上，这种将群体视为一个整体进行研究是系统科学常用的研究方法。

阅读课本P93-94，多媒体展示 “草原生态系统”图,思考下列问题：

提出问题：

1.写出图中涉及的食物链。

2.草的能量是怎样得来的？草的能量将有哪些去路？（该生态系统中初级消费者（兔）中的能量的来源和去路？）

3.兔吃草后，草的能量能被兔全部利用了吗？兔是如何利用草的能量？

4.该生态系统中能量流动的起点是从什么地方开始的？生产者（草）在该过程中的作用是什么？

5.输入该生态系统的总能量是多少？能量流动的渠道是什么？ 能量流动的过程是怎样的？

学生积极思考，相互讨论，补充和完善相关答案。

【师生交流，点拨释疑，构建知识体系】

多媒体播放“生态系统的能量流动”动态图解，然后师生共同讨论上述问题。

【小结】

现在我们知道，光能通过生产者的光合作用输入生态系统，然后通过捕食关系从生产者传递到初级消费者再传递到次级消费者，其中有一部分能量通过生物自身的呼吸作用以及分解者的呼吸作用散失了。因此能量流动就是指生态系统中能量的输入传递和输出的过程。

其中光合作用是能量流动的起点。而生产者固定的全部太阳能就是流经这个生态系统的总能量。

【提问】

那么能量输入生态系统后有哪些去向呢？

学生思考，总结。

①自身呼吸作用消耗（热能散失，自身生长发育、繁殖等等）；

②分解者所利用；

③被下一营养级同化；

④未利用。

就这样能量通过食物链和食物网一级一级的传递，食物链和食物网是能量流动的渠道。

【提问】

通过我们刚才的分析，大家能不能得出生态系统的能量流动有什么特点呢？

学生思考，讨论，总结。

单向流动，逐级递减。

【小结】

能量总是由被捕食者传入捕食者体内，不可能逆向流动，也不能循环流动，因此为单向流动。而这个过程中能量不可能百分之百的流入下一个营养级，因此是逐级递减的。

下面让我们具体的分析一个湖泊生态系统的能量流动情况。

【讲述】

大家都知道在湖泊中是大鱼吃小鱼小雨吃虾米虾米吃泥巴，泥巴包括一些藻类。而能量就随着食物链单向流动。

多媒体展示：赛达伯格湖生态系统中生产者，植食性动物和肉食性动物所含能量的具体数据。

学生思考，计算:13.5%，20%

请计算能量传递效率（输入后一营养级的能量与输入前一营养级的能量的比）．

【小结】

在生态系统中能量的传递效率大约为10%～20%，也就是说一个正常的生态系统，前一营养级的能量只有约10%～20%能输入下一个营养级。

通过以上分析我们知道能量流动是逐级递减的，为了形象的说明问题可以将单位时间内各个营养级所得到的能量数值绘制成金字塔图形，叫做能量金字塔。

【实例】

如果一个小孩一年内仅以牛犊为食，则需4.5头牛犊，而喂养这些牛犊则需种植4公顷苜蓿。

 4公顷苜蓿接受的太阳辐射量：6.3×1010卡/年；

 4公顷苜蓿固定的能量：1.49×107卡/年；

 4.5头牛吃苜蓿获得的能量为：1.19×106卡/年；

 这个小孩吃牛肉获得的能量为：8.3×103卡/年。

请大家把上述事例绘制成一个能量金字塔。

学生思考，绘图。

【问题】

为什么牛肉往往比青菜贵？

学生思考，回答。

因为牛的营养级比青菜高，牛增重1公斤，需要吃更多的青菜，也就是说，人若吃牛肉的话有很多能量都损耗在牛吃青菜的过程中了，因此牛肉往往比青菜贵。

【实例】

从能量金字塔可以看出在一个生态系统中，营养级越多，在能量流动过程中消耗的能量就越多。

【问题】

为什么一条食物链一般不会超过4～5个营养级？

学生思考，回答：

在一个生态系统中，营养级越多，在能量流动过程中消耗的能量就越多。当到第4～5个营养级时已经没有能量再向下传递了。

【问题】

还有80%～90%的能量到哪里去了呢？

学生思考，回答：

①自身呼吸作用消耗（热能散失，自身生长发育、繁殖等等）；

②分解者所利用；

③未利用；

课件展示各部分能量。

【小结】

从这些数据上看，能量流动的特点是逐级递减的。

【问题】

这种能量的逐级递减是否符合能量守恒定律？怎样验证？

学生：符合。

请大家通过所给的数据证明逐级递减符合能量守恒定律。

学生思考，计算。

【小结】

每一营养级各个去向的能量相加等于输入此营养级的总能量，并且各去向的能量相加等于输入该生态系统的总能量，因此符合能量守恒定律。

【过渡】

现在我们已经了解了能量流动的过程和特点。下面让我们来解决具体的问题。

【问题】

农田生态系统的能量流动有什么特点?

学生思考，回答。

教师：人所做的工作都是为了让能量尽可能的流向对人类有益的部分。

对于人类来说，研究能量流动的意义就在于使能量持续高效地流向对人类有益的部分。

【问题】

假如给你一个池塘，你会怎样经营，从而获得更大的收益？

学生讨论，各抒己见。

教师介绍桑基鱼塘。

【小结】

我们把这类实现能量多层次利用的农业生态系统称为生态农业。

【问题】

还有哪些生态农业类型呢？

学生思考，讨论，交流。

教师：如沼气池。

多媒体课件展示相关练习

学生思考并回答

【问题】

“设计草场放牧方案”，怎样判断一个草场上是不是过度放牧？

本节课我们学习了生态系统的能量流动的相关知识，通过学习生态系统的能量流动，我们知道生态系统必须不断地从外界获取能量。能量是一切生命的动力，是生态系统的基础。能量流动维持各个营养级的生命和繁殖后代，使得一个生态系统得以存在和发展。能量流动是一个客观规律，只有合理地调整生态系统中能量流动关系，才能使能量持续高效地流向对人类最有益的部分。研究生态系统的能量流动，可以帮助人们科学规划、设计人工生态系统，使能量得到最有效的利用。

课本P91页习题

生态系统的能量流动

一、生态系统能量流动过程

二、生态系统能量流动特点

三、研究能量流动的意义

本节课采用了“六步教学”模式，借助多媒体手段最大限度地发挥了学生的主动性和创造性，使学生能够运用所学的生物学知识解决实际生活中的问题。反思成功点：

（1）教师能够调动学生积极主动地参与学习活动。本节以教材提供的“问题探讨”的有关情节引入，激发了学生学习的兴趣，调动了学生学习的积极性，在课堂上通过学生的互相讨论，学生的思维被充分地调动起来，主动参与学习，成为学习的主人。（2）教师通过设置一系列有梯度的问题，让学生自学主动获取知识，生生交流解决部分疑难问题，再师生互动点拨释疑，体现学生学习的主体地位，给学生搭建了交流的平台。（3）在教学中结合多媒体课件，不仅体现了生物教学生动、鲜活的特点，而且降低知识难度使学生更容易接受，同时教师的适当总结，可以使学生对知识有更深更全面的认识。（4）注重与现实生活的联系。请学生利用所学的知识来解释生活中的现象，如为什么肉一般比粮食贵，一山不容二虎、如何提高农田生态系统的能量利用效率等，学生将这种兴趣延续到课后的探讨，能更好的理解和巩固能量流动的知识。

   本节课学生对知识的掌握情况反应良好，预期的能力和情感目标也基本达成。然而自我的感觉整堂课还是缺乏点精彩，课堂的鲜活度不够。学生活动有些拖沓，课堂掌控不够理想。

科学·技术·社会　生态农业　

科学·技术·社会　生态农业　

1.生态系统的结构包括哪两方面？

学生：生态系统的成分,食物链和食物网

2.生态系统的成分有哪些？

学生：生产者、消费者、分解者、非生物的物质和能量

3.生态系统的营养结构是什么?

学生：食物链和食物网

问题探讨：《孤岛生存》——假设你像小说中的鲁滨逊那样，流落在一个荒岛上，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。

讨论：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：1、先吃鸡，再吃玉米。2、先吃玉米，同时用一部分玉米喂鸡，吃鸡产下的蛋，最后吃鸡。

学生积极思考，讨论的兴趣很高，他们有选1的也有选2的，但多数学生选2。（学生可能会从可持续发展的角度思考，教师可以不给出确切答案，但要引导学生从生存、从获得能量的角度分析。）

讲述：合理答案到底是1还是2呢，我想我们学了这节课后自然能见分晓。进而引入课题——第2节   生态系统的能量流动。

问题：什么是生态系统的能量流动？怎样研究生态系统的能量流动？

（学生活动，思考讨论）学生阅读课本P93，找出生态系统的能量流动的概念及研究方法。

讲述：生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程，称为生态系统的能量流动。研究能量流动可以在个体水平上，也可以在群体水平上。研究生态系统中能量流动一般在群体水平上，这种将群体视为一个整体进行研究是系统科学常用的研究方法。

阅读课本P93-94，多媒体展示 “草原生态系统”图,思考下列问题：

提出问题：

1.写出图中涉及的食物链。

2.草的能量是怎样得来的？草的能量将有哪些去路？（该生态系统中初级消费者（兔）中的能量的来源和去路？）

3.兔吃草后，草的能量能被兔全部利用了吗？兔是如何利用草的能量？

4.该生态系统中能量流动的起点是从什么地方开始的？生产者（草）在该过程中的作用是什么？

5.输入该生态系统的总能量是多少？能量流动的渠道是什么？ 能量流动的过程是怎样的？

学生积极思考，相互讨论，补充和完善相关答案。

【师生交流，点拨释疑，构建知识体系】

多媒体播放“生态系统的能量流动”动态图解，然后师生共同讨论上述问题。

【小结】

现在我们知道，光能通过生产者的光合作用输入生态系统，然后通过捕食关系从生产者传递到初级消费者再传递到次级消费者，其中有一部分能量通过生物自身的呼吸作用以及分解者的呼吸作用散失了。因此能量流动就是指生态系统中能量的输入传递和输出的过程。

其中光合作用是能量流动的起点。而生产者固定的全部太阳能就是流经这个生态系统的总能量。

【提问】

那么能量输入生态系统后有哪些去向呢？

学生思考，总结。

①自身呼吸作用消耗（热能散失，自身生长发育、繁殖等等）；

②分解者所利用；

③被下一营养级同化；

④未利用。

就这样能量通过食物链和食物网一级一级的传递，食物链和食物网是能量流动的渠道。

【提问】

通过我们刚才的分析，大家能不能得出生态系统的能量流动有什么特点呢？

学生思考，讨论，总结。

单向流动，逐级递减。

【小结】

能量总是由被捕食者传入捕食者体内，不可能逆向流动，也不能循环流动，因此为单向流动。而这个过程中能量不可能百分之百的流入下一个营养级，因此是逐级递减的。

下面让我们具体的分析一个湖泊生态系统的能量流动情况。

【讲述】

大家都知道在湖泊中是大鱼吃小鱼小雨吃虾米虾米吃泥巴，泥巴包括一些藻类。而能量就随着食物链单向流动。

多媒体展示：赛达伯格湖生态系统中生产者，植食性动物和肉食性动物所含能量的具体数据。

学生思考，计算:13.5%，20%

请计算能量传递效率（输入后一营养级的能量与输入前一营养级的能量的比）．

【小结】

在生态系统中能量的传递效率大约为10%～20%，也就是说一个正常的生态系统，前一营养级的能量只有约10%～20%能输入下一个营养级。

通过以上分析我们知道能量流动是逐级递减的，为了形象的说明问题可以将单位时间内各个营养级所得到的能量数值绘制成金字塔图形，叫做能量金字塔。

【实例】

如果一个小孩一年内仅以牛犊为食，则需4.5头牛犊，而喂养这些牛犊则需种植4公顷苜蓿。

 4公顷苜蓿接受的太阳辐射量：6.3×1010卡/年；

 4公顷苜蓿固定的能量：1.49×107卡/年；

 4.5头牛吃苜蓿获得的能量为：1.19×106卡/年；

 这个小孩吃牛肉获得的能量为：8.3×103卡/年。

请大家把上述事例绘制成一个能量金字塔。

学生思考，绘图。

【问题】

为什么牛肉往往比青菜贵？

学生思考，回答。

因为牛的营养级比青菜高，牛增重1公斤，需要吃更多的青菜，也就是说，人若吃牛肉的话有很多能量都损耗在牛吃青菜的过程中了，因此牛肉往往比青菜贵。

【实例】

从能量金字塔可以看出在一个生态系统中，营养级越多，在能量流动过程中消耗的能量就越多。

【问题】

为什么一条食物链一般不会超过4～5个营养级？

学生思考，回答：

在一个生态系统中，营养级越多，在能量流动过程中消耗的能量就越多。当到第4～5个营养级时已经没有能量再向下传递了。

【问题】

还有80%～90%的能量到哪里去了呢？

学生思考，回答：

①自身呼吸作用消耗（热能散失，自身生长发育、繁殖等等）；

②分解者所利用；

③未利用；

课件展示各部分能量。

【小结】

从这些数据上看，能量流动的特点是逐级递减的。

【问题】

这种能量的逐级递减是否符合能量守恒定律？怎样验证？

学生：符合。

请大家通过所给的数据证明逐级递减符合能量守恒定律。

学生思考，计算。

【小结】

每一营养级各个去向的能量相加等于输入此营养级的总能量，并且各去向的能量相加等于输入该生态系统的总能量，因此符合能量守恒定律。

【过渡】

现在我们已经了解了能量流动的过程和特点。下面让我们来解决具体的问题。

【问题】

农田生态系统的能量流动有什么特点?

学生思考，回答。

教师：人所做的工作都是为了让能量尽可能的流向对人类有益的部分。

对于人类来说，研究能量流动的意义就在于使能量持续高效地流向对人类有益的部分。

【问题】

假如给你一个池塘，你会怎样经营，从而获得更大的收益？

学生讨论，各抒己见。

教师介绍桑基鱼塘。

【小结】

我们把这类实现能量多层次利用的农业生态系统称为生态农业。

【问题】

还有哪些生态农业类型呢？

学生思考，讨论，交流。

教师：如沼气池。

多媒体课件展示相关练习

学生思考并回答

【问题】

“设计草场放牧方案”，怎样判断一个草场上是不是过度放牧？

本节课我们学习了生态系统的能量流动的相关知识，通过学习生态系统的能量流动，我们知道生态系统必须不断地从外界获取能量。能量是一切生命的动力，是生态系统的基础。能量流动维持各个营养级的生命和繁殖后代，使得一个生态系统得以存在和发展。能量流动是一个客观规律，只有合理地调整生态系统中能量流动关系，才能使能量持续高效地流向对人类最有益的部分。研究生态系统的能量流动，可以帮助人们科学规划、设计人工生态系统，使能量得到最有效的利用。

课本P91页习题

生态系统的能量流动

一、生态系统能量流动过程

二、生态系统能量流动特点

三、研究能量流动的意义

本节课采用了“六步教学”模式，借助多媒体手段最大限度地发挥了学生的主动性和创造性，使学生能够运用所学的生物学知识解决实际生活中的问题。反思成功点：

（1）教师能够调动学生积极主动地参与学习活动。本节以教材提供的“问题探讨”的有关情节引入，激发了学生学习的兴趣，调动了学生学习的积极性，在课堂上通过学生的互相讨论，学生的思维被充分地调动起来，主动参与学习，成为学习的主人。（2）教师通过设置一系列有梯度的问题，让学生自学主动获取知识，生生交流解决部分疑难问题，再师生互动点拨释疑，体现学生学习的主体地位，给学生搭建了交流的平台。（3）在教学中结合多媒体课件，不仅体现了生物教学生动、鲜活的特点，而且降低知识难度使学生更容易接受，同时教师的适当总结，可以使学生对知识有更深更全面的认识。（4）注重与现实生活的联系。请学生利用所学的知识来解释生活中的现象，如为什么肉一般比粮食贵，一山不容二虎、如何提高农田生态系统的能量利用效率等，学生将这种兴趣延续到课后的探讨，能更好的理解和巩固能量流动的知识。

   本节课学生对知识的掌握情况反应良好，预期的能力和情感目标也基本达成。然而自我的感觉整堂课还是缺乏点精彩，课堂的鲜活度不够。学生活动有些拖沓，课堂掌控不够理想。