《能量流動(dòng)》教學(xué)設(shè)計(jì)一、課題背景和內(nèi)容分析該節(jié)是浙科版高中生物必修三第六章第三節(jié)。內(nèi)容是生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動(dòng)是本章的重點(diǎn)。從選考的角度來看，本內(nèi)容常作為考試熱點(diǎn)，往往把分析和計(jì)算結(jié)合在一起，但本節(jié)課的知識(shí)內(nèi)容比較抽象，所以在學(xué)習(xí)過程中還會(huì)有一些難度，因此把抽象的內(nèi)容具體化，同時(shí)需要鼓勵(lì)學(xué)生提出問題，思考問題和解決問題。二、學(xué)情分析：

首先，通過對(duì)營養(yǎng)結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)量和生物量的學(xué)習(xí)，學(xué)生具備一定的關(guān)于能量流動(dòng)的知識(shí)基礎(chǔ)，但對(duì)整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)缺乏整體的認(rèn)識(shí)，尤其缺乏系統(tǒng)分析能力和方法。

其次，高二學(xué)生具備了構(gòu)建模型的基礎(chǔ)，但是分析數(shù)據(jù)和構(gòu)建模型的能力還有待加強(qiáng)。另外，生活經(jīng)驗(yàn)還在積累階段，尚未達(dá)到將生活經(jīng)驗(yàn)與所學(xué)知識(shí)進(jìn)行有效的聯(lián)系。三、教學(xué)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo):（1）了解生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)的概念。（2）分析生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)的過程和特點(diǎn)。（3）體會(huì)研究生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)的意義。能力目標(biāo)：（1）通過引導(dǎo)學(xué)生定性和定量地分析某個(gè)具體生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)過程和特點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生的思維能力。（2）通過探討能量流動(dòng)特點(diǎn)在生產(chǎn)、生活中實(shí)際應(yīng)用，用于解決相關(guān)問題，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力。情感目標(biāo)：認(rèn)同構(gòu)建模型在生態(tài)學(xué)研究中的價(jià)值；能站在生態(tài)道德的角度，理解一些生態(tài)學(xué)觀點(diǎn)，使學(xué)生懂得對(duì)資源的利用應(yīng)遵循生態(tài)學(xué)原理和可持續(xù)發(fā)展原則，為形成科學(xué)的世界觀作準(zhǔn)備。四、教學(xué)重難點(diǎn)：教學(xué)重點(diǎn)：能量流動(dòng)的過程和特點(diǎn)

教學(xué)難點(diǎn)：1.能量流動(dòng)的分析方法；2.能量流動(dòng)的過程和特點(diǎn)

五、教學(xué)方法：注重“學(xué)案導(dǎo)學(xué)”，采用“問題驅(qū)動(dòng)課堂”的教學(xué)模式；引導(dǎo)數(shù)據(jù)分析，進(jìn)行STEAM理念跨學(xué)科啟發(fā)式教學(xué)法；利用多媒體直觀教學(xué)法；采用理論應(yīng)用實(shí)際的知識(shí)遷移的教學(xué)法。六、涉及知識(shí)點(diǎn)本次教學(xué)課程涉及生物、物理、數(shù)學(xué)等多方面、多種類的學(xué)科知識(shí)，具體知識(shí)點(diǎn)列舉如表1：表1：涉及到知識(shí)點(diǎn)學(xué)科名稱要求生物生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)——食物鏈和食物網(wǎng)了解生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)營養(yǎng)級(jí)掌握營養(yǎng)級(jí)概念會(huì)判斷營養(yǎng)級(jí)能量流動(dòng)掌握能量流動(dòng)的概念、過程和特點(diǎn)科學(xué)、技術(shù)、藝術(shù)、文學(xué)素養(yǎng)人工生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)農(nóng)業(yè)《魯濱遜漂流記》能理解人工生態(tài)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念了解魯濱遜流落孤島的故事數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)計(jì)算會(huì)簡(jiǎn)單的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和分析數(shù)據(jù)會(huì)運(yùn)用數(shù)學(xué)公式進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算物理能量守恒定律理解能量守恒的內(nèi)容七、課程設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)

教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖

【情境導(dǎo)入】1、PPT展示：魯濱遜荒島遇險(xiǎn)求生2、學(xué)案中請(qǐng)同學(xué)選出自己的答案，并保留答案假設(shè)你像小說中的魯濱遜一樣，不小心流落到一個(gè)不毛的荒島上，那里除了有能飲用的水之外，幾乎沒有任何食物，你隨身攜帶的食物只有15千克玉米和一只母雞。你認(rèn)為怎樣的生存策略能讓你獲得更多的能量來等待救援呢？（短時(shí)間）A.用玉米喂雞，先吃雞蛋，然后吃雞B.先吃雞，然后吃玉米C.用玉米喂雞，然后吃雞D.先吃玉米，然后吃雞學(xué)生結(jié)合自己的現(xiàn)有認(rèn)知思考，并選出自己認(rèn)為最合理的選項(xiàng)。1、情景導(dǎo)入可以激發(fā)學(xué)習(xí)興趣；2、通過情境導(dǎo)入問題的設(shè)置可以激發(fā)學(xué)生們的求知欲一．能量流動(dòng)的概念【PPT展示】能量流動(dòng)概念在生態(tài)系統(tǒng)中，能量不斷沿著太陽→植物→植食動(dòng)物→肉食動(dòng)物→頂位肉食動(dòng)物的方向流動(dòng)，這就是生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動(dòng)。在老師的引導(dǎo)下了解能量流動(dòng)的概念由情景導(dǎo)入新課概念二．能量流動(dòng)的過程（一）定性（質(zhì)）分析：展示一條食物鏈老師：同學(xué)們，今天我們利用先定性分析在定量分析的方法研究能量流動(dòng)的過程和特點(diǎn)。定性分析就是對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行“質(zhì)”的分析，是定量分析的基本前提。老師示范分析第一營養(yǎng)級(jí)的能量的來源和去路，實(shí)現(xiàn)圖文轉(zhuǎn)換?！緞?dòng)畫演示】第一營養(yǎng)級(jí)的來源和去路，并歸納來源：太陽能去向：呼吸作用散失、被分解者利用、傳遞給下一營養(yǎng)級(jí)、未利用【活動(dòng)】分析第二營養(yǎng)級(jí)能量來源和去路老師講述和PPT演示：同學(xué)們兔子是第幾營養(yǎng)級(jí)，它的能量來源和去路和草會(huì)一樣嗎？【歸納】能量流動(dòng)的過程：（能量的輸入、傳遞、轉(zhuǎn)化和散失）攝入量＝同化量＋糞便量同化量去路：呼吸作用散失、被分解者利用、傳遞給下一營養(yǎng)級(jí)、未利用用示意圖表示能量的來源和去路；完成學(xué)案中能量過程、來源和去路的表格填空核心：怎樣研究能量流動(dòng)方法：先定性(質(zhì))的分析再定量分析。培養(yǎng)學(xué)生建構(gòu)模型的能力，同時(shí)初步體會(huì)系統(tǒng)分析方法。核心問題下設(shè)置的系列性，使知識(shí)問題化。動(dòng)畫演示使問題形象化、具體化。這樣可以激發(fā)學(xué)生思考的積極性，從而有效地促進(jìn)學(xué)生智力的發(fā)展。<針對(duì)練習(xí)>：大象是植食性動(dòng)物，有一種蜣螂則專以大象的糞便為食。設(shè)大象在某段時(shí)間里同化的能量為1.0×107kJ，則這部分能量中能流到蜣螂體內(nèi)的約為kJ。完成學(xué)案中計(jì)算并填空及時(shí)反饋上課效率，確定學(xué)生是否已經(jīng)領(lǐng)悟：糞便中的能量不屬于同化量閱讀課本生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動(dòng)過程以及圖6-8完成以下問題：A.能量流動(dòng)的渠道是什么？B．生態(tài)系統(tǒng)的能量根本來源？C.流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)的總能量相當(dāng)于哪一部分？D.食物鏈中各營養(yǎng)級(jí)的關(guān)系能否逆轉(zhuǎn)？能量流動(dòng)的特點(diǎn)是？在已有營養(yǎng)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上對(duì)圖6-8進(jìn)行理解，思考并將答案寫在學(xué)案上。在對(duì)研究本節(jié)核心問題上設(shè)置系列性問題，給學(xué)生思考的空間，激發(fā)學(xué)生思考的積極性，從而促進(jìn)課堂的學(xué)習(xí)效率?？偨Y(jié)：生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)的兩個(gè)明顯特點(diǎn)是單向流動(dòng)，不可逆和逐級(jí)遞減。填寫學(xué)案每個(gè)模塊的小結(jié)，有利于學(xué)生在系列分析的同時(shí)領(lǐng)悟重點(diǎn)。（二）定量分析：老師：美國生態(tài)學(xué)家林德曼在對(duì)賽達(dá)伯格湖進(jìn)行了能量的定量分析【PPT展示】圖片、數(shù)據(jù)問題1：能量逐級(jí)遞減與物理上所說的能量守恒矛盾嗎？老師描述并展示：同學(xué)們說的很正確，并不矛盾。能量流動(dòng)的過程中：攝入量＝同化量＋糞便量同化量＝呼吸作用散失＋被分解者利用＋傳遞給下一營養(yǎng)級(jí)＋未利用通過對(duì)賽達(dá)伯格湖各營養(yǎng)級(jí)能量的同化量和各去路的分析、思考并積極回答問題。學(xué)生雖然具有一定的數(shù)據(jù)分析能力但是經(jīng)驗(yàn)不足，問題的設(shè)置上以物理中的能量守恒定律為指引方向，有利于學(xué)生將注意力集中在某個(gè)要點(diǎn)，從而可以有效地訓(xùn)練學(xué)生整理數(shù)據(jù)，分析數(shù)據(jù)的能力。林德曼10%定律【PPT展示】圖片、數(shù)據(jù)問題2：相鄰營養(yǎng)級(jí)的能量傳遞效率是多少？教師：展示數(shù)學(xué)計(jì)算公式傳遞效率=（下一營養(yǎng)級(jí)同化量/上一營養(yǎng)級(jí)同化量）×100%講述：通過計(jì)算相鄰兩個(gè)營養(yǎng)級(jí)間的能量傳遞效率，我們可以得出結(jié)論：大約是10%-20%。因此得到林德曼10%定律。引導(dǎo)學(xué)生閱讀課本：能量從植物到植食動(dòng)物或從植食動(dòng)物到肉食動(dòng)物的傳遞效率一般約為10%。先理解公式中分子分母的含義，然后計(jì)算圖片中的營養(yǎng)級(jí)間的傳遞效率。利用數(shù)學(xué)計(jì)算公式可以將復(fù)雜的能量流動(dòng)關(guān)系具體數(shù)值化，可以更好地讓學(xué)生在對(duì)能量流動(dòng)進(jìn)行了“性（質(zhì)）”的認(rèn)知后在“量”地層次更準(zhǔn)確解讀能量流動(dòng)的過程特點(diǎn)。情景再現(xiàn)老師：同學(xué)們，還記得課前的情景嗎，現(xiàn)在可以科學(xué)的食用雞和玉米了嗎？答案：B學(xué)生選出答案，并說明依據(jù)。情景再現(xiàn)，努力將新課首尾銜接自然，首尾呼應(yīng)有序，同時(shí)也能給學(xué)生帶來不小的課堂驚喜，活躍氣氛，從而使授課主題得到升華，可以更好的完成本堂課的認(rèn)知目標(biāo)。三．研究能量流動(dòng)的意義【PPT展示】案例一老師：一定要合理確定載畜量，才能保持畜產(chǎn)品的持續(xù)高產(chǎn)。并進(jìn)行問題遷移：怎樣確定草場(chǎng)合理的載畜量？(利用能量流動(dòng)的傳遞效率回答)學(xué)案：牧草的總生產(chǎn)量≥倍牲畜同化量學(xué)生思考后回答；完成學(xué)案；可以使學(xué)生通過案例的分析，可以讓學(xué)生確定了解生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)的意義重大，使學(xué)生懂得對(duì)資源的利用應(yīng)遵循生態(tài)學(xué)原理和可持續(xù)發(fā)展原則，為形成科學(xué)的世界觀作準(zhǔn)備。【PPT展示】案例二人工生態(tài)系統(tǒng)-----?；~塘（以圖片、工程示意圖展示）老師：“?；~塘”的設(shè)計(jì)理念：從人類所需出發(fā)，通過能量的多級(jí)利用，充分利用流經(jīng)各營養(yǎng)級(jí)的能量，提高生產(chǎn)效益。邊PPT展示工程示意圖邊講解：池中養(yǎng)魚、池埂種桑，桑葉養(yǎng)蠶，蠶沙等養(yǎng)魚，魚糞等泥肥肥桑的比較完整的能量流動(dòng)系統(tǒng)。了解人工生態(tài)系統(tǒng)的理念歸納：研究能量流動(dòng)的意義：1.合理地調(diào)整生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動(dòng)關(guān)系，使能量持續(xù)高效地流向?qū)θ祟愖钣幸娴牟糠帧?.幫助人們科學(xué)規(guī)劃、設(shè)計(jì)人工生態(tài)系統(tǒng)，建立生態(tài)農(nóng)業(yè)，使能量得到最有效的利用。四、理論聯(lián)系實(shí)際從能量流動(dòng)特點(diǎn)回答：一斤牛肉為什么比一斤青菜貴？（不能從相同重量肉和菜所含的能量和營養(yǎng)價(jià)值比較回答。）使學(xué)生將理論與實(shí)際的結(jié)合起來理解和掌握知識(shí)，并且引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用新獲得知識(shí)去分析某些實(shí)際問題，培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力。五、隨堂練習(xí)求下列食物鏈中鷹獲得的能量？已知草所固定的太陽能為10^5J，(如果傳遞效率為10%)草→昆蟲→蟾蜍→蛇 →鷹計(jì)算完成學(xué)案通過練習(xí)2，可以指導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)利用10%定律做能量流動(dòng)的計(jì)算問題，從而提高學(xué)生的運(yùn)用新知識(shí)的能力。六、小結(jié)老師板書書寫本節(jié)知識(shí)框架：生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)

一．能量流動(dòng)概念

二．能量流動(dòng)的過程

三：能量流動(dòng)的特點(diǎn)

單向流動(dòng)

逐級(jí)遞減四、能量流動(dòng)的意義學(xué)生整理學(xué)案小結(jié)可以使學(xué)生明確本節(jié)內(nèi)容的重難點(diǎn)，能夠?yàn)閷W(xué)生課后的鞏固做指引方向。六、作業(yè)1、如果一個(gè)人食物有1/2來自綠色植物，1/4來自小型肉食動(dòng)物，1/4來自羊肉，假如傳遞效率為10%，那么該人每增加1千克體重，約消耗綠色植物A.10千克B.28千克C.100千克D.280千克2、運(yùn)用本節(jié)課知識(shí)解釋：為什么“一山不容二虎