■海南省洋浦中學 李先華

一、教材分析與設計思路

“生態(tài)系統(tǒng)的能量流動”是人教版高中生物學必修3第5章第2節(jié)的內容，主要講述了生態(tài)系統(tǒng)的能量流動過程、特點和實踐意義。本節(jié)內容承上啟下，既能深化學生對前面所學的種群、生態(tài)系統(tǒng)的組成成分和食物鏈（網(wǎng)）等相關知識的理解，同時也為后續(xù)學習生態(tài)系統(tǒng)的物質循環(huán)、信息傳遞和穩(wěn)定性等內容奠定基礎。之前，學生已經掌握了細胞、個體、種群、群落和生態(tài)系統(tǒng)等生命系統(tǒng)結構層次，也學習了光合作用和呼吸作用等微觀的生物學知識。通過本節(jié)內容的教學，使學生進一步學會建構模型、分析實驗數(shù)據(jù)和運用理論知識指導實踐的能力，這對于發(fā)展學生的科學思維，形成良好的生命觀念和增強學生的社會責任感都有非常重要的意義。如何引導學生建構生態(tài)、系統(tǒng)的能量流動模型并對模型進行定性和定量分析，從而使學生通過歸納總結主動生成生態(tài)系統(tǒng)的能量流動過程和特點等重要概念，是本節(jié)課的重點和難點。

為了突破教學重難點，教師要引導學生建構生態(tài)系統(tǒng)的能量流動模型并對模型進行定性分析，接著創(chuàng)設問題情境，引導學生進一步定量分析林德曼的賽達伯格湖的能量流動模型，主動生成生態(tài)系統(tǒng)的能量流動概念，并指導學生如何將理論知識遷移到高效生態(tài)農業(yè)等實踐活動中，進一步深化學生對教學重難點的理解。

二、教學過程

（一）導入

以教材“問題探討”中《魯賓遜漂流記》中的片段導入新課，引導學生分組討論：哪種生存策略能讓漂流者維持更長時間等待救援？學生分組討論后，教師可以暫不作出評論，留下疑問，為后面的學習埋下伏筆。

設計意圖：這樣的導入方式不僅可以成功地引入新課，還可以引發(fā)學生對解決社會問題的好奇心，激發(fā)學生對生態(tài)系統(tǒng)能量流動學習的強烈欲望。

（二）構建生態(tài)系統(tǒng)能量流動的模型

教師引導學生選出三條熟悉的食物鏈：草→兔→狼、樹→蟲→鳥、草→蟲→蛙→蛇，將印有上述食物鏈各種生物、分解者、呼吸作用、光合作用、粗細不同的箭頭的硬卡片分發(fā)給學生，引導學生分小組合作構建每條食物鏈能量流動模型，教師參與指導討論，同時通過希沃授課助手（seewo）將每個小組的模型構建過程展示在大屏幕上，教師組織學生討論評價每個小組構建的模型并提出合理化建議。

圖1

接著教師設計問題串：生態(tài)系統(tǒng)的能量最終來源是什么？能量流動的起點是什么？能量流動的主要渠道是什么？能量流動的主要形式是什么？流動過程中發(fā)生了哪些形式的能量轉化？能量最終流向了哪里？學生分小組討論并派代表回答上述問題，在分析討論的過程中使學生進一步體驗知識、感悟能量流動形式，并不斷歸納、總結、內化知識概念。

設計意圖：學生通過構建食物鏈的能量流動模型，深刻領悟、體驗各營養(yǎng)級的能量來源、去向、形式及能量在生產者、消費者中流動的區(qū)別。通過構建能量流動模型可以使學生由具體到抽象、由個別到一般深度感悟生態(tài)系統(tǒng)能量流動的過程、主動生成能量流動的概念，從而使學生形成正確的物質能量觀。

（三）定量分析生態(tài)系統(tǒng)能量流動的模型

以美國生態(tài)學家林德曼的賽達伯格湖能量流動模型為例，引導學生以表格的形式將模型中的數(shù)據(jù)進行整理如下：

營養(yǎng)級第一營養(yǎng)級_第二營養(yǎng)級__第三營養(yǎng)級_______________分解者流入____________________________能量464.6_________62.8__________12.6_________14.6_________流出能量（輸入后一個營養(yǎng)級）________62.8_________12.6_________出入比13.52%20.06%——__________—___________——__—___

教師接著組織學生根據(jù)已有的知識經驗，觀察分析討論表格中的實驗數(shù)據(jù)，對能量流動的特點規(guī)律作出假設，并對假設展開討論，使學習小組之間產生認知沖突，激發(fā)學生深度科學探究的強烈愿望。同時教師要對學生作出的假設、提出的觀點及時鼓勵，引導學生思考如何利用實驗數(shù)據(jù)驗證假設并得出正確結論。教師鼓勵學生分組計算各營養(yǎng)級之間的能量傳遞效率，組員之間相互檢查、指正、形成統(tǒng)一答案后，派代表展示計算結果并簡要總結能量流動規(guī)律特點，并與自己作出的假設進行對比，引發(fā)學生通過比較分析，深入思考生態(tài)系統(tǒng)的能量流動規(guī)律。

設計意圖：通過收集、整理、分析實驗數(shù)據(jù)，學生學會運用數(shù)據(jù)、并從實驗數(shù)據(jù)中提出問題、作出假設，并利用數(shù)學統(tǒng)計的方法分析比較數(shù)據(jù)，計算能量傳遞效率，用真實的數(shù)字驗證假設、得出結論、比較結論、評價結論、修正結論。這樣，學生通過運用假說演繹法、比較分析從實驗結論中總結歸納一般規(guī)律，進而發(fā)展學生的科學思維，并體驗數(shù)學方法在生物學研究中的應用。

（四）問題鏈驅動多角度分析能量流動模型

教師設計以下問題鏈：林德曼的賽達伯格湖能量流動模型每一營養(yǎng)級中的能量都流向了哪里？比例是多少？該模型除表格形式表示外，還有其他表示方法嗎？“一山不容二虎”蘊含著什么生物學原理？同學們還可以提出什么研究問題？請學生分小組討論，教師參與指導，每小組展示自己的研究問題并展示研究成果。由教學實踐可知，有的學習小組以扇形圖等方式分析每一營養(yǎng)級中的能量流動去向及比例；有的學習小組根據(jù)能量流動模型的數(shù)據(jù)構建出生態(tài)金字塔；有的學習小組根據(jù)能量傳遞效率的規(guī)律分析出“一山不容二虎”的生態(tài)學原理，并得出食物鏈的長度一般不會超過五個營養(yǎng)級；也有學習小組提出在農業(yè)生產中應適當增加人工生態(tài)系的物種多樣性以提高能量的利用率。根據(jù)學生的討論結果，教師可以進一步向學生提供“桑基魚塘”等著名的生態(tài)系統(tǒng)案例供學習小組分析討論。最后教師再次質疑：《魯賓遜漂流記》中哪種生存策略能讓漂流者維持更長時間等待救援？學生分組討論后、回答。教師進一步質疑：平時生活中人類如何做才能使世界的糧食養(yǎng)活更多的人，減少貧窮和饑餓？

設計意圖：學生在分析林德曼的賽達伯格湖能量流動模型后，對生態(tài)系統(tǒng)的能量流動傳遞規(guī)律很感興趣，教師可以抓住學生的興趣點繼續(xù)追問、補問，升華學生對知識的理解，提升問題的難度和廣度，激發(fā)學生從不同的角度分析能量流動模型，并鼓勵學生聯(lián)系生活實際提出自己的問題加以討論。這樣，不僅使學生對能量流動的規(guī)律有了更深的理解，也提升了學生的認知水平和思維能力，激發(fā)學生的探究欲望和運用生物學知識解決生產生活問題的責任感、使命感。