“生態系統中的能量流動和物質循環”一節的教學設計

張宜萍 曹長江

摘要 由光盤行動引出新課，自學助思營養級，問題導學及活動模擬分析生態系統中的能量流動情況，角色扮演鞏固新知，小品表演學習生態系統中的碳循環，樹立低碳環保的生活理念。

關鍵詞 能量流動 物質循環 教學設計

中圖分類號C633.91

文獻標志碼B

1 教材分析

“生態系統中的能量流動和物質循環”是蘇教版八年級上冊第十九章生態系統中的內容。對于初中學生來說，本節課的難度相對較大，涉及光合作用、呼吸作用、生態系統、食物鏈、食物網等方面的知識，是一節知識性、理論性較強的綜合課。教材首先介紹了營養級的概念，安排了討淪草原生態系統中的能量流動活動;結合生態系統中的碳循環的圖文資料，描述碳循環的特點，并滲透低碳環保的生活理念。本節課的重點和難點是分析生態系統中的能量流動的情況及生態系統中的物質循環，為增強學生的感性認知，通過多種教學資源和手段來設計教學。

2教學目標

（1）通過分析草原生態系統中的食物網，學會描述營養級的概念;通過分析生態系統中的能量流動過程，說出生態系統中的能量流動特點。

（2）通過參與模擬探究活動，提高分析解決問題的能力;參與角色扮演及小品表演活動，提高語言表達能力。

（3）正確認識人類作為生態系統中的一員在能量流動中的作用，增強環境保護和節約資源意識。

3教學過程

3.1 光盤行動——引入新課

教師展示校園網上關于“光盤行動”的新聞報道，請學生談談開展“光盤行動”的意義，提出問題：生命活動離不開能量的供給，而能量又來自哪里？地球上的各種生物是如何獲得生命活動所需要的能量？人類能夠直接利用太陽的能量嗎？大氣中的氧氣和二氧化碳的含量總是保持在一定的水平，千萬年來，變化不大，為什么會這樣呢？這到底是怎樣的一個過程？就讓我們一起來學習生態系統中的能量流動和物質循環。

設計意圖：由“光盤行動”引入新課的學習，既貼近學生實際生活，又能提高學生節約糧食、節約能源的意識。

3.2 自學助思——營養級

學生閱讀教材，對照教科書的營養級示意圖，思考：什么叫營養級？每一營養級是由哪些生物構成的？根據營養級的定義可知，作為生產者的綠色植物位于食物鏈的起點，共同構成第一營養級，以綠色植物為食的草食動物就共同構成了第二營養級，以草食動物為食的肉食動物就構成了第三營養級，其他依此類推。教師展示草原生態系統中的食物網（圖1），提問：圖中的生態系統有哪幾條食物鏈？說出每條食物鏈中草和鷹分別位于第幾營養級？學生討論后，得出結淪：生產者在不同的食物鏈中，總是位于第一營養級。同一消費者在不同的食物鏈中，所處的營養級可能不同。

設計意圖：“營養級”的概念較容易，學生自學可以解決。為了反饋學生有沒有真正掌握營養級的概念，教師即時呈現的題目既復習了食物鏈的知識，又能使學生得出結論，可以說是一石二鳥。

3.3生態系統中的能量流動

教師通過問題導學、活動模擬，逐步引導學生分析生態系統中的能量流動的最終來源、起點、途徑，歸納出能量流動的特點;學生利用角色扮演活動，及時鞏固新知。

3.3.1 問題導學——能量流動的最終來源、起點、途徑

能量流動是生態系統的重要功能之一，教師引導學生結合以下5個問題閱讀教材，并進行小組討論：

①生態系統中能量的最終來源是什么？它是如何進入生態系統的？

②生態系統中能量流動的起點是什么？

③能量在生物體內是通過什么途徑流動的？

④每一營養級獲得了能量主要用于什么？會不會全部流入下一營養級？

⑤嘗試歸納生態系統中能量流動的特點。

師生就疑點進行交流：每一營養級獲得的能量主要用于自身的生長、發育和生殖等生命活動。生物只要活著都要進行呼吸作用消耗大量能量。例如，兔喜歡吃嫩草、野菜和樹葉。那么，兔子吃枯枝落葉嗎？它們哪里去了？狼吃兔毛、兔骨、兔的糞便嗎？不吃，這些東西哪里去了？像這些枯枝敗葉、兔毛、兔骨、糞便里面有能量嗎？

設計意圖：這部分內容是本節的重點、難點。教師采取提出問題，讓學生帶著問題閱讀教材，再通過學生小組討論與教師引導啟發相結合、師生談話等方法，使學生對“能量流動的過程”有深刻的理解，培養學生的邏輯思維、辯證思維和發散思維的能力。

3.3.2活動模擬——能量流動的特點

教師介紹科學史，作為活動背景：美國著名生態學家林德曼通過實地的調查研究得出了這樣的規律：生態系統中能量在相鄰兩個營養級之間的傳遞效率一般只有10%～20%。活動說明：請三位“學生”分別代表食物鏈“草→兔→狼”中的三個“營養級”，由于能量是看不見的，因此為了幫助學生建立直觀感受，杯中的“紅墨水”模擬營養級所擁有的“能量”。前一個營養級的學生將杯中約1/5的水傳遞給后一營養級學生的杯中。活動過程：選擇三個身材由低到高的學生，站成一排，依次倒墨水，倒完以后展示杯中的水。其他學生說出，誰獲得的能量最多，誰獲得的能量最少。

教師提出問題：在同一條食物鏈中，營養級越高，獲得的能量越少。能量可以倒流嗎？為什么？狼可以捕食兔，兔不能吃狼，因此，能量不能倒流。師生共同歸納小結：生態系統中能量流動的特點：單向流動，逐級減少。

設計意圖：在師生共同討論分析第四和第五個問題之間穿插的“倒墨水”模擬活動，讓學生直觀感受到能量流動的過程，進而歸納出能量流動的特點。

3.3.3 角色扮演——能量去哪兒了

四位學生分別扮演太陽公公、小草、兔哥和灰大狼，運用本節課所學知識，說一說：我是誰？我體內的能量來自哪兒？能量又去了哪兒？

設計意圖：通過角色扮演活動復習生態系統中的能量流動的相關知識，鞏固新知。該形式新穎活潑，將課堂氣氛推向高潮。

3.4生態系統中的物質循環

學生代表表演小品“碳之迷途”。原創臺詞如下：

旁白：我是碳，有人說我是黑炭：有人說我是碳水化合物，太高大上，我記不住;有人說我是有機物：有人說我是無機物：有人說我是空氣：還有人說我是食物……哎！我很迷茫！你說，我是誰？我到底是誰？！

大樹：我從小就與碳結下了不解情緣，我離不開大氣中的二氧化碳，我可以把大氣中的二氧化碳轉化成含碳有機物：當然，我每天也會向大氣中源源不斷地排出二氧化碳。

小鹿：謝謝你，大樹！是你為我提供了富含能量的含碳有機物，是你讓我每天活力四射！

細菌、真菌：我說你們可都得感謝我。要不是我，地球上早就沒有你們生存的空間了。當你們的生命走到盡頭的時候，是我把你們體內的含碳有機物分解成了二氧化碳。

煤、石油：我一向比較低調，默默地為人類奉獻著。我燃燒了自己，成就了人類的輝煌;我將自己化作一縷青煙，消失在茫茫人海中……

教師組織學生表演，引導學生總結生態系統中的物質循環（如碳循環等）的過程及作用，提出低碳生活的具體措施。

設計意圖：用小品活動代替簡單枯燥的呈現，使課堂氣氛相對活躍，同時既很好地說明了碳循環過程中的物質變化，又強調了各種生物在碳循環中發揮的作用。

3.5 概念圖——小結新知

為了幫助學生鞏固所學知識，教師應用概念圖的形式生成板書，實現對知識點的歸納提升（圖2）。

4教學反思

本節課充分體現了以學生為主體教師為主導的設計思想。為突破教學重難點，教師采用問題導學促進學生深度思維;模擬活動將隱性的能量傳遞過程以顯性觀察活動呈現，幫助學生突破認知難點。角色扮演可幫助學生將書本中靜態的知識以獨特的、幽默的語言方式表達出來，鍛煉了學生的語言表達能力，是一種較為新穎的課堂教學評價嘗試。用小品活動代替簡單枯燥的呈現，使課堂氣氛相對活躍，同時促進了學生的深度理解，教學效果良好。