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生態(tài)系統及其穩定性
一、教學(xué)目標的確定
課程標準中相關(guān)內容標準為“分析生態(tài)系統中能量流動(dòng)的基本規律及其應用”，屬應用水平，即學(xué)生應能夠將能量流動(dòng)的基本規律運用于新的情境中，解決實(shí)際問(wèn)題。為了達成這一目標，首先應當使學(xué)生把握能量流動(dòng)的過(guò)程及其特點(diǎn)，懂得研究生態(tài)系統能量流動(dòng)的一些基本方法；其次，結合具體的實(shí)例，讓學(xué)生得出能量流動(dòng)的基本規律。
由此，本節教學(xué)目標確定為：
1.分析生態(tài)系統能量流動(dòng)的過(guò)程和特點(diǎn)。
2.概述研究能量流動(dòng)的實(shí)踐意義。
3.嘗試調查農田生態(tài)系統中的能量流動(dòng)情況。
其中，生態(tài)系統能量流動(dòng)的過(guò)程和特點(diǎn)為本節的教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)。
二、思路
“能量”是科學(xué)教育中的核心概念，高中學(xué)生已逐步建立了能量、能量傳遞、能量守恒等一些基本概念；在生物學(xué)中，學(xué)生已學(xué)習了“儲存能量的物質(zhì)”、“能量代謝”等內容，這些都是理解本節內容的基礎，在教學(xué)中要緊緊依托這些知識。
本節的引入可以參考以下兩種思路：
�。�1）直接從教材中“問(wèn)題探討”提供的素材引入；
�。�2）從復習生物體如何攝取能量、儲存能量、利用能量等相關(guān)知識入手。
前者，可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習的興趣，建立能量在食物鏈中流動(dòng)的感性認識。然后，引導學(xué)生理解能量流動(dòng)的概念，用“問(wèn)題探討”的素材展開(kāi)能量流動(dòng)的過(guò)程的學(xué)習。在學(xué)習能量流動(dòng)的特點(diǎn)之前，討論能量流動(dòng)的分析方法，再以林德曼的研究為資料進(jìn)行分析。最后，通過(guò)“思考與討論”，探討研究能量流動(dòng)的實(shí)踐意義。后者，可以喚起學(xué)生已有的知識經(jīng)驗，在已有的知識基礎上建構“能量流動(dòng)”的概念，并學(xué)習“能量流動(dòng)的分析方法”。
在教學(xué)中，要重視對學(xué)生“分析和處理數據”技能的訓練，讓學(xué)生體驗整理數據、處理數據、分析數據，以及用數據說(shuō)明生物學(xué)現象和規律的過(guò)程。有條件的學(xué)校，可選擇當地有代表性的地區，在課后進(jìn)行“調查當地農田生態(tài)系統中的能量流動(dòng)情況”。對于城市中的學(xué)校，可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò )做這方面的調查；也可以從城市居民的食譜、食品超市或商店的產(chǎn)品銷(xiāo)售情況等方面另定主題。通過(guò)調查，結合生活實(shí)際說(shuō)明農業(yè)生產(chǎn)的能量流動(dòng)與人類(lèi)的關(guān)系。
本節共2課時(shí)�，F以第二種思路為例，具體說(shuō)明教學(xué)實(shí)施的程序。
三、教學(xué)實(shí)施的程序
學(xué)生活動(dòng)
教師的組織和引導
教學(xué)意圖
學(xué)生討論，畫(huà)出概念簡(jiǎn)圖，并進(jìn)行交流。
提出問(wèn)題：
1.在已學(xué)過(guò)的生物學(xué)知識中與能量相關(guān)的概念有哪些？
2.請用概念圖的形式，建立這些概念之間的聯(lián)系。
在學(xué)生已有的知識基礎上建構能量流動(dòng)概念。以圖的形式，聯(lián)系熟悉的'生物或自身在個(gè)體水平說(shuō)明能量流動(dòng)的途徑，進(jìn)而說(shuō)明在種群中能量流動(dòng)的途徑。
分析、組織討論：
1.就一個(gè)生物個(gè)體（如人）而言，能量是如何輸入、儲存和散失的？
2.如果考慮一個(gè)種群，我們如何研究能量的輸入、儲存和散失？
小結：（見(jiàn)教學(xué)策略圖）。
認識研究生態(tài)系統能量流動(dòng)的方法。運用研究生態(tài)系統能量流動(dòng)的方法，分析生態(tài)系統能量流動(dòng)的過(guò)程，并進(jìn)行交流。生態(tài)系統存在著(zhù)：生產(chǎn)者→初級消費者→次級消費者的營(yíng)養結構。提出問(wèn)題：（1）能量是怎樣輸入生態(tài)系統的？（2）能量流動(dòng)的渠道是什么？（3）能量流動(dòng)的過(guò)程是怎樣的？達成本節教學(xué)目標。學(xué)習“思考與討論”的素材，并進(jìn)行交流。
小結：在生態(tài)系統中，能量的形式不斷轉換，如太陽(yáng)輻射能通過(guò)綠色植物的光合作用轉變?yōu)閮Υ嬗谟袡C物化學(xué)鍵中的化學(xué)能；動(dòng)物通過(guò)消耗自身體內儲存的化學(xué)能變成爬、跳、飛、游的機械能。在這些過(guò)程中，能量既不能憑空產(chǎn)生，也不會(huì )消滅，只能按嚴格的當量比例由一種形式轉變?yōu)榱硪环N形式。因此，對于生態(tài)系統中的能量轉換和傳遞過(guò)程，都可以根據熱力學(xué)第一定律進(jìn)行定量計算，并列出能量平衡表。
提示：能量在生態(tài)系統中的流動(dòng)，很大部分被各個(gè)營(yíng)養級的生物利用，通過(guò)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)系統參與流動(dòng)。因為至今尚未發(fā)現以熱能作為能源合成有機物的生物。
引入：賽達伯格湖的能量流動(dòng)。
認同能量守恒定律。學(xué)生閱讀，討論完成“資料分析”要求的內容。
簡(jiǎn)介林德曼研究的背景，說(shuō)明定量研究的重要性，并指導學(xué)生閱讀教材中賽達伯格湖的能量流動(dòng)圖解。
提出問(wèn)題：
1.請用表格的形式，將圖中的數據進(jìn)行整理。例如，可以將每一營(yíng)養級上的能量“流入”和“流出”整理成一份清單。
2.分析每一營(yíng)養級上能量的“流入”和“流出”是否平衡。
3.分析流到下一營(yíng)養級的能量占流入該營(yíng)養級能量的百分比。
4.流入某一營(yíng)養級的能量，為什么不能百分之百地流到下一個(gè)營(yíng)養級？
5.通過(guò)以上分析，你能總結出什么規律？
小結：林德曼的研究發(fā)現生態(tài)系統的能量流動(dòng)具有兩個(gè)明顯的特點(diǎn)。
引出：能量金字塔。
這是本節教學(xué)的重點(diǎn)與難點(diǎn)。引導學(xué)生通過(guò)自主學(xué)習，理解能量流動(dòng)的過(guò)程與特點(diǎn)。
學(xué)生討論，交流。
設計方案。
討論：“問(wèn)題探討”中的素材，引出“研究能量流動(dòng)的實(shí)踐意義”。
提出問(wèn)題：在我國農村，很早以前就已有生態(tài)農業(yè)的思想，“�；~(yú)塘”就是其中的一個(gè)例子。這種方法是：利用桑葉喂蠶，蠶沙（蠶糞）養魚(yú)，魚(yú)塘泥肥桑，在桑、蠶、魚(yú)之間形成了一個(gè)良性循環(huán)。隨著(zhù)社會(huì )的發(fā)展，“�；~(yú)塘”也不斷改進(jìn)和完善。
請你設計一個(gè)改進(jìn)“�；~(yú)塘”的方案，使能量更充分有效地得到利用。
嘗試將所學(xué)知識運用于新情境中，解決實(shí)際問(wèn)題，理解研究能量流動(dòng)的實(shí)踐意義。 總結：通過(guò)學(xué)習生態(tài)系統的能量流動(dòng)，我們知道生態(tài)系統必須不斷地從外界獲取能量。能量是一切生命活動(dòng)的動(dòng)力，是生態(tài)系統存在的基礎。能量流動(dòng)維持各個(gè)營(yíng)養級的生命和繁衍，使得一個(gè)生態(tài)系統得以存在和發(fā)展。
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