【教学目标】
一、知识目标
1．使学生理解能量流动是生态系统的两大功能量之一。
2．使学生了解生态系统能量流动的概念，掌握生态系统能量流动的过程和特点。
3．使学生体会研究人员研究生态系统能量流动的意义。
二、能力目标
通过引导学生定量地分析某个具体生态系统的能量流动过程和特点，培养学生分析、综合和推理的思维能力。
三、情感目标
通过讨论“研究生态系统能量流动的意义”这一教学内容，使学生理解科学是第一生产力的观点。
【教学建议】
一、教材分析
这部分教学内容主要从“生态系统中能量的流动过程”、“生态系统中能量流动的特点”和“人类研究生态系统能量流动的意义”这三个方面来阐明生态系统中的能量流动问题。
生态系统能量流动的过程和特点是本节的重点内容之一；能量流动具有单向性和逐级递减的原因是本节的难点之一。充分利用“赛达。伯格湖中能量流动定量分析”这一经典的生态学实验，是突破这一难点的关键，同时也是这部分教学内容的精华所在，因为在指导学生讨论这个实验数据的过程中，可初步训练学生的分析、推理能力。
“研究生态系统能量流动的意义”这一教学内容，紧密联系人类的生产生活实际，充分体现了“科学、技术、社会”观点。
二、重难点分析
重点：生态系统能量流动的过程和特点。
（1）能量是一切生命活动的动力，也是生态系统存在和发展的基础。生物圈中每一个完整的生态系统都是一个能量输入、传递和输出的系统。生态系统内能量单向传递的全过程，叫做能量流动。这是生态系统功能的一个重要体现。
（2）指导学生分析生态系统能量流动过程和特点的过程，也就是培养学生分析综合和推理的思维能力的过程；同时，生态系统能量流动的过程，渗透着物质运动和物质普遍联系的辩证观点，是渗透辩证唯物主义观点教育的极好素材。
（3）研究能量流动的过程和特点，一方面可以巩固前面学习的食物链和食物网的知识，另一方面，也为研究生态系统的目的——服务于人类自身（能量流向对人类最有益的部分）打好基础。
难点：（1）生态系统能量流动的过程和特点①能量本身是一个抽象的概念，能量流动也是抽象的，在学生原有的认知结构中，对于能量的认识不是很充分，对于能量流动的过程和特点更是生疏，因而成为认知上的难点。教师引导学生分析时，应首先提示学生“能量是一切生命活动的动力”，生态系统存在和发展的基础也需要能量，再引导学生分析生态系统的能量输入、传递和输出过程。
②对于能量流动特点的分析，引导学生从具体的能量流动过程分析出抽象的能量流动特点，组织学生分析必须有很好的切入点，采用设计合理的问题或提示分析的角度的方式引导学生分析能量流动的特点，教师在组织教学时要仔细考虑。
（2）能量金字塔的概念
能量金字塔是生态系统能量传递效率的一种直观表示方法，能量金字塔概念的提出是教学的难点，教师可以从如何直观表示生态系统能量传递效率的角度提出能量金字塔的概念，既有利于对能量金字塔概念的理解，又有利于对生态系统传递效率知识的理解。
【教学建议】
（1）“生态系统的能量流动是指生态系统中能量的输入、传递和散失的过程”，学生对这一概念的认识，是建立在对生态系统结构的理解基础上的，因此进入这部分学习之前，复习生态系统结构的有关概念是必要的，特别是要让学生理解：制约生态系统结构组成的重要因素之一是群落成员间的营养关系，即食物链和食物网。
（2）在”能量流动的过程”的教学中，可给出学生某个具体的捕食食物链，教师精心设计一些问题，让学生分析、讨论能量在食物链中的输入、传递、散失过程，使学生易于理解能量流动的概念和能量流动的过程。
（3）在“能量流动的特点”教学中，要充分利用一些经典的生态学实验，除了教材中提供的“Cedar Bog湖的能流分析”，还可补充一些其他生态学家所做的实验加以分析、讨论，然后让学生把各营养级中的能量通过能量金字塔的形式描绘出来。这样便于使学生理解：能量流动过程的定量分析，是研究能量流动规律的关键；定量实验在研究生态学问题中的重要性。在学生分析、讨论这些实验数据的基础上，概括出生态系统能量流动的两个特点。
（4）在“研究能量流动的意义”的教学中，要特别注意与人类的生产生活实践相联系，可引导学生在分析一些具体问题的基础上，最终让学生概括出：研究生态系统的能量流动规律，为的是能合理地调整生态系统中的能量流动关系，使能量流向对人类最有益的部分，同时还要保证生态系统的可持续发展。
【教学设计方案】
教学目的
1．把握生态系统能量流动的过程和特点。
2．了解研究生态系统能量流动的意义。
教学重点
生态系统能量流动的过程和特点。
教学难点
生态系统能量流动的特点及其形成原因。
教学方法
引导探索、谈话、讨论相结合。
课时安排
一课时
教学过程
复习：生态系统的营养结构是什么？
（回答：是食物链和食物网。）
复习：如果我们写一个一般的食物链，就是：生产者→初级消费者→次级消费者，这么写的意思是什么？
学生：是后一营养级以前一营养级为食的现象，后一营养级从前一营养级获得了物质和能量，物质和能量就从前一营养级流动到后一营养级。我们现在就学习生态系统的能量是怎样流动的。
提问：那么，能量是怎样输入生态系统的？能量流动的渠道是什么？能量流动的过程是怎样的？请同学们阅读教材“能量流动的过程”一段，并思考这些问题。
（在同学们阅读后，分别请几位同学总结这几个问题。）
讲述：生态系统流动的能量来自太阳能，即生态系统中能量的源头是太阳。但并不是所有的太阳能都参与生态系统中的能量流动，必须是输入到生态系统的第一营养级的能量才能开始在生态系统中流动。怎样输入？依赖于生产者的光合作用把太阳能转变成化学能。生产者固定的太阳能总量就是流经这个生态系统的总能量。它沿着食物链流动。
提问：输入生态系统的能量是怎样流动的？或者说，生产者固定的太阳能流向什么方向？
讲述：生产者固定的太阳能有三个去处：一部分被自身的生命活动消耗了，即被呼吸作用分解了；储存在体内的能量一部分被初级消费者摄食同化流入下一营养级，没被初级消费者利用的枯枝落叶和初级消费者摄食未消化而排出的粪便中的这一部分被分解者释放出来。简单地说，生产者固定的太阳能的三个去处是：呼吸消耗，下一营养级同化，分解者分解。对于初级消费者所同化的能量，也是这三个去处。并且可以认为，一个营养级所同化的能量＝呼吸散失的能量＋分解者释放的能量＋被下一营养级同化的能量。但对于最高营养级的情况有所不同。
提问：生态系统中能量流动有什么特点？形成这些特点的原因是什么？相邻两个营养级之间的能量传递效率是多少？教材107页也有两个问题，请同学们带着这些问题阅读教材“能量流动的特点”一段，阅读完后，可以讨论一下这些问题。
（待同学们阅读完后）现在请一位同学概括一下能量流动的特点。
是单向流动和逐级递减。为什么是这样呢？请继续回答。
讲述：对于单向流动来讲，是说能量只能从前一营养级流向后一营养级，而不能反向流动，可以理解为肉食动物以植食动物为食，植食动物不能以肉食动物为食。植物与植食动物的关系也是如此。
对于逐级递减来讲，也是教材的第二个问题，一个营养级同化的能量，不能百分之百流向下一营养级，除了自身呼吸消耗外，还有一部分未被下一营养级利用。这就决定了能量越流越少。
在赛达伯格湖，第二营养级只获得第一营养级同化能量的13．5％，第三营养级只获得第二营养级同化能量的20％，能量在相邻两个营养级间的传递效率只有10％～20％，那么，其余80％～90％的能量哪里去了？请一位同学回答这个问题。
讲述：对，被呼吸消耗，被分解者释放，还有一大部分未被利用。未被利用的，可以理解为后一营养级不能利用的（如荒地中的草根）和后一营养级能利用而未利用的（如羊不可能将草地的草吃净。这些未利用的能量除少量被分解者分解释放外，它们或者进入别的生态系统，如被河水冲向海洋，或者沉积在湖底成为有机质沉积物，或者仍然是前一营养级的生存个体，保持了前一营养级的生产能力。
提问：在赛达伯格湖一个营养级所同化的能量，是怎样分配的？
是未利用的>呼吸的>下一营养级同化的>分解者释放的。
提问：能量金字塔是什么含义？如以生物个体数量表示有无例外？（请一位同学回答）
讲述：研究能量流动的意义在于使能量持续高效地流向对人类有益的部分。比如草原怎样放牧产畜量高而草原又不退化？农作物怎样才能给人类提供更多的产品？教材中提到的办法就是一个好办法。假如给你一个池塘，你该怎样经营，才能最大获益？请大家讨论。
（讨论后请几个同学阐述他们的结论）
现在已经出现一种叫做“生态农业”的农业经营模式。这种经营模式可以最小投入，得到最大收益。比如桑基渔塘就是一例。（在此稍作解释）
总结：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。
巩固：
1．请从能量流动的角度解释为什么食物链一般不超过五个营养级？
2．俗话说，“一山不容二虎”，有没有道理？为什么？
（这两个问题可启发学生根据生态系统中能量逐级递减的规律分析，得出随着营养级的升高，可利用的能量往往减少到很小的程度，以至不足以维持下一个营养级的存在。）
板书设计
生态系统的能量流动
1．能量来源：太阳
2．能量输入：生产者的光合作用
3．能量流动的渠道：食物链（网）
4．能量流动的过程：光→生产者→初级消费者
5．能量流动的特点。单向流动，逐级递减
6．能量流动的传递效率：10～20％
7.能量金字塔。
8.研究能量流动的意义
【教学设计方案】
设计片段一：
在“能量流动的过程”的教学中，可给出学生某个具体的捕食食物链，让学生分析一些具体问题，如通过一个较简单的食物链，即草→兔→狐分析下面几个问题：①“该食物链中，当能量进入某个营养级时，可通过哪些途径？”；②“该食物链中，某个营养级中的所有能量，可能通过哪些途径散失？”；③“该食物链中，某个营养级中的能量通过何种方式进入下一个营养级？”；④“在能量的输入、传递、散失过程，哪些生理过程是必不可少的？”
通过这些问题的分析、讨论，使“能量流动”这一较为抽象的概念具体化，便于深入理解，同时也易于引导学生概括出以下结论：食物链是能量流动的主要渠道；输入这个生态系统的总能量是生产者固定的太阳能的总量，能量的源头是阳光；能量沿着营养级时是逐级递减的。
设计片段二：
1．在“能量流动的特点”教学中，教师应先向学生在生态系统层次上分析能量流动的一般方法，即把每个物种都归属于一个特定的营养级中（依据该物种主要食性），然后精确地测定每一个营养级能量的输入值和输出值。
2．教师还应并引导学生讨论：
“为什么上述方法目前多应用在水生生态系统的能量流动分析上，而不是陆生生态系统上？”
参考答案：因为水生生态系统边界明确，便于计算能量和物质的输入量和输出量，整个系统封闭性较强，与周围环境的物质和能量交换量小，环境比较稳定，生态因子变化幅度小。由于上述种种原因，湖泊、河流、溪流、泉等生态系统常作为研究生态系统能流的对象。
3．教师可引入研究生态系统能量流动的经典实验，从分析这些实验的数据作为切入点，引导学生讨论能量流动的特点。例如可利用下面几个实验：（1）Cedar Bog湖的能流分析（具体内容见扩展资料）
（2）银泉的能流分析（具体内容见扩展资料）
（3）森林生态系统的能流分析（具体内容见扩展资料）
4．引导学生讨论分析一个或几个生态系统能量分析的基础上设问：这一能流分析中说明几个重要特点：（1）“生态系统中能量流动有何特点？为什么有这些特点？”
参考答案：①生态系统中的能量流动是单向、不可逆的。②能量在流动过程是逐级递减的，原因是每一个营养级生物的呼吸都会产生相当多的热量，这些能量散失到无机环境中去。
（2）“通过一个或几个实验数据，你能看出能量在两个相邻营养级间的传递效率吗？”
（3）“你从能量流动的这两个特点中受到什么启示？”
参考答案：任何生态系统都需要不断地补充能量，主要以光合作用获得太阳能，否则这个生态系统就会自行消亡。可见生产者在生态系统中的地位何等重要。
（4）“为什么一个生态系统的食物链的营养级一般不超过5级”。
（5）可让学生把各营养级中的能量通过能量金字塔的形式描绘出来。
