“生态系统能量流动”教学中几个难点思索研究.docVIP

“生态系统能量流动”教学中几个难点思索研究在现行人教版高级中学生物学必修三“稳态和环境”中，“生态系统的能量流动”既是重点又是难点。但，教材中介绍能量流动的篇幅过于精简，示意图却较复杂，学生在内容的分析和知识的理解上很难倒位。在平时的有关能量流动的图例的分析和计算也是学生经常出现障碍。而教材中并未就这些问题深究。所以教师在授课中需要对教材中的一些内容进行进一步地组合和加深分析，使学生能较深刻地理解能量流动的相关原理，更好地培养学生分析和推理的能力。 能量流动的过程和特点是这节内容的重点和难点。教材对其过程的分析较简略。而将能量流动的过程分析透彻，对有关生态问题的分析具有重要的指导意义。 1、能量来源和能量输入的分析 教材中提到：“地球上几乎所有的生态系统所需要的能量都来自太阳。”部分学生对此不甚理解。这是因为在必修一“光合作用”部分，对化能合成作用叙述得非常简略，学生已印象不深或忘记。所以教师可适当回顾：正是因为极为少数的生态系统可以化能自养型微生物的合成作用，利用无机物氧化过程中放出的化学能。例如，前苏联的科学家乘深海潜水艇进入到太平洋马里亚纳海沟，在10916m深处发现了独立于陆地上光合作用之外的生态系统：细菌取代了植物成为深海生物链中最低的一环。它们从海底温泉水流中的矿物质中获取能量，成为深海生物生存的基础。除此外，地球上几乎所有的生态系统都依靠太阳能而存在。因此说，太阳能是几乎所有生态系统的能量的来源。 能量流动几乎都是从绿色植物(生产者)光合作用固定太阳能开始的(极少数的生态系统除外)。通过光合作用，可以把其他生物不能利用的太阳转化成可以利用的化学能，储存在有机物中，使得太阳能从无机环境进入生物群落，供生产者、消费者、分解者利用。所以绿色植物通过光合作用固定的太阳能就是输入生态系统的总能量，也是生态系统的第一营养级获得的能量。当然太阳能只有极少的部分输入生态系统，大部分被大气层吸收、散射或反射，即使照在叶片上也不能全部转化。 2、能量在食物链各环节中传递的分析 教材中给出了两幅图例来辅助叙述(见教材第94页)。这两幅图例是经常需要学生分析的。所以需要对其进行较详细的分析。这是一个学习的重点和难点，需要教师进行突破： (1)明确相关的概念。几个难以区分的概念是学生必须明确的，比如摄入量、同化量、粪便量等。为了帮助学生有效地理解这些概念。笔者采用了“情景展示(吃草的牛排出粪便，粪便被屎壳郎利用)——分组合作探究——引导”的教学过程。让学生探讨“牛吃入肚的草中的能量会不会全部被牛吸收转化成牛自身的能量?牛粪便中是否含有能量?牛粪能量的归属?牛的摄入量与同化量是否相同。它们又是什么关系?牛粪的能量去路?”等一系列问题。最终明确：①摄入量、同化量、粪便量的概念；②摄入量＝同化量＋粪便量；③牛粪中能量不属于牛，是草(上一个营养级)中能量的一部分，最终被分解者利用；④牛的同化量才是牛真正获得的能量。 (2)分析教材中图例。学生对教材中的“能量流经第二营养级的示意图”的分析比较困难，笔者在多媒体课件中适当地对图例进行了简化处理，帮助学生更好地分析。 首先让学生分析原图，经讨论得出：初级消费者同化的能量才是初级消费者获得的能量；初级消费者的粪便的能量属于上一个营养级(可以归属到上一个营养级的流向分解者的能量中去)。从简化后的图中，学生能很容易地分析出初级消费者同化的能量有3条去路，即：①经呼吸作用以热能形式散失；②被分解者利用；③流向下一个营养级。同时与教材中第二幅图例“生态系统能量流动示意图”建立很好的联系。前者是后者中一个环节中的能量转换的具体图例。学生通过分析第二幅图例，也能很快地得出能量沿着食物链流动时是单向流动、逐级递减的结论并找到原因。也能分析出生态系统中能量最终都是以热能形式散失的，所以需要不断的输入太阳能，才能维持生态系统的运转。 教材中还涉及了美国生态学家林德曼对赛达伯格湖能量流动进行了定量分析图例。首先，给学生简单介绍林德曼的研究背景。让学生分析图例，并找出与第二幅图例间的区别和联系。 通过对比分析，学生发现“赛达伯格湖的能量流动图解”与“生态系统能量流动示意图”相比，每个营养级的能量去路有4条，多出一条“未被利用”。针对学生的疑惑，教师与学生一起探讨两幅图例对能量流动的分析方法的区别。 “生态系统能量流动示意图”中是进行定量不定时的分析。流入某一营养级的一定量的能量在足够长久的时间内去路有3条。但不管怎么传递，最终都以热能从生物群落中散失出去。 “赛达伯格湖的能量流动图解”中是进行定量、定时的分析。以某个营养级中一定量的能量在一段时间内(比如一年)的能量流向分析。在这段时间内，这一营养级中的生物总有相当部分个体中能量没有被自身呼吸消耗，未流入下一营养级，也未被分