一、目標(biāo)
(一)知識點(diǎn)
1.使學(xué)生初步學(xué)會運(yùn)用生態(tài)學(xué)的基本觀點(diǎn)來認(rèn)識生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動(dòng)、物質(zhì)循環(huán)對生物界的重要性。
2.使學(xué)生了解生態(tài)系統(tǒng)的主要功能和較多的名詞概念以及能量流動(dòng)與物質(zhì)循環(huán)的特點(diǎn)。
3.使學(xué)生理解掌握能量流動(dòng)過程和物質(zhì)循環(huán)過程,以及它們在生態(tài)系統(tǒng)中的重要意義。
(二)能力訓(xùn)練點(diǎn)
1.學(xué)會識圖,提高學(xué)生分析能力。
2.通過電視錄像和多媒體軟件的觀察以及實(shí)地考查生態(tài)系統(tǒng),結(jié)合課本上理論聯(lián)系實(shí)際,培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力和分析問題的能力。
3.通過討論交流培養(yǎng)口頭表達(dá)能力。
4.以生態(tài)系統(tǒng)中能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)與人類生存的關(guān)系為題撰寫小論文,提高學(xué)生的綜合能力。
(三)德育滲透點(diǎn)
通過生態(tài)系統(tǒng)功能的學(xué)習(xí),使學(xué)生熱愛大自然、保護(hù)生態(tài)環(huán)境,熱愛祖國的美好山河,熱愛家鄉(xiāng),培養(yǎng)高尚的愛國主義情操!
二、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)及解決方法
1.重點(diǎn)
(1)生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)過程及特點(diǎn)。
(2)生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)過程及特點(diǎn)。
(3)碳循環(huán)過程圖解。
(4)生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)的關(guān)系。
2.難點(diǎn)
(1)生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)過程。
(2)生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)過程。
3.疑點(diǎn)
在生態(tài)系統(tǒng)中為什么只能是物質(zhì)循環(huán),能量能否循環(huán)。
4.解決辦法
(1)將能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)的知識重點(diǎn)、難點(diǎn)編制成圖文、音形并茂的多媒體課件,使它們變靜為動(dòng),變抽象為形象,將難理解的內(nèi)容轉(zhuǎn)化為易接收的知識。
(2)培養(yǎng)提高學(xué)生的識圖能力,分析問題、解決問題等思維能力,討論交流將知識化難為易!
三、課時(shí)安排
2課時(shí):能量流動(dòng)1課時(shí),物質(zhì)循環(huán)1課時(shí)!
四、教學(xué)方法
多媒體組合教學(xué)模式,采用自學(xué)、討論與講述法!
五、教具準(zhǔn)備
1.能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)的多媒體軟件及電教設(shè)備。
2.電視錄像帶、放像機(jī)!
六、學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)
1.自學(xué)生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)的全部內(nèi)容。
2.質(zhì)疑討論、學(xué)生相互啟迪,教師點(diǎn)撥指導(dǎo)。
3.交流總結(jié),相互取長補(bǔ)短,獲取新的知識體系。
4.鞏固所學(xué)的新知識,學(xué)生相互提問解答,歸納小結(jié),課后練習(xí),寫小論文。
七、教學(xué)步驟
第一課時(shí)
(一)明確目標(biāo)
1.使學(xué)生理解生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)的起點(diǎn),能量流動(dòng)的數(shù)量及其作用。
2.以一條食物鏈為例闡述生態(tài)系統(tǒng)中能量流動(dòng)的過程和特點(diǎn)。
3.使學(xué)生理解什么是能量金字塔?人們研究生態(tài)系統(tǒng)中能量流動(dòng)的目的是什么?
(二)重點(diǎn)、難點(diǎn)的學(xué)習(xí)與目標(biāo)完成過程
引言:作為生物與環(huán)境組成的統(tǒng)一整體,生態(tài)系統(tǒng)不僅具有一定的結(jié)構(gòu),而且具有一定的功能。生態(tài)系統(tǒng)的主要功能一是生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng),二是生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán),首先學(xué)習(xí)討論生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)。
1.生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)
講述:生態(tài)系統(tǒng)中生物之間的最重要聯(lián)系是通過食物鏈和食物網(wǎng)聯(lián)成一個(gè)整體,所以食物鏈和食物網(wǎng)是生態(tài)系統(tǒng)中能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)的主渠道。
學(xué)生活動(dòng):觀看生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)電視錄像片和多媒體課件,使學(xué)生身臨其境,看完錄像后,師生共同討論。
(1)生態(tài)系統(tǒng)中能量流動(dòng)的起點(diǎn)是從什么地方開始的?能不能從動(dòng)物開始為什么?
生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)是從生產(chǎn)者所固定的太陽能開始的。這里指的生產(chǎn)者主要是綠色植物,因?yàn)橹挥芯G色植物才能把太陽光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能,儲存在有機(jī)物中,所以,流經(jīng)生物群落中的能量是從綠色植物開始的。
生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)起點(diǎn)能不能從動(dòng)物開始?不能,因?yàn)槲覀兺ㄟ^動(dòng)植物細(xì)胞結(jié)構(gòu)與功能的學(xué)習(xí),知道綠色植物的細(xì)胞結(jié)構(gòu)有特殊的葉綠體能固定太陽光能,而動(dòng)物細(xì)胞結(jié)構(gòu)沒有葉綠體是無法固定太陽光能的,所以只能利用現(xiàn)有的有機(jī)物。
(2)能量流動(dòng)的數(shù)量及作用:生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)者——綠色植物通過光合作用,把太陽光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能,儲存在它們制造的有機(jī)物中。生產(chǎn)者所固定的全部太陽能,就是流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)的總能量。能量流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)后,就是一切生物生命活動(dòng)的動(dòng)力,也是生態(tài)系統(tǒng)存在和發(fā)展的動(dòng)力。
(3)生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)全過程。
分組討論生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)圖的涵義:
能量流動(dòng)的起點(diǎn):地球上所有的生態(tài)系統(tǒng)所需的能量都是來自太陽,是從生產(chǎn)者通過光合作用把太陽能固定在它們所制造的有機(jī)物中。生產(chǎn)者固定的全部太陽能就是流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)的總能量。所以生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)是從生產(chǎn)者固定太陽光能開始的。
生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)的數(shù)量,是生產(chǎn)者所固定的全部太陽光能,就是流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)的總能量,這些能量能在生態(tài)系統(tǒng)各個(gè)營養(yǎng)級中進(jìn)行流動(dòng)。
生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)的途徑:通過食物鏈闡述其能量流動(dòng)的過程,結(jié)合播放能量流動(dòng)的多媒體課件,加深學(xué)生的印象。生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動(dòng)的課件看完后,推薦一個(gè)學(xué)生歸納其中心內(nèi)容,其他學(xué)生補(bǔ)充,老師點(diǎn)撥指導(dǎo)。
第一、生態(tài)系統(tǒng)的總能量,其中一部分能量用于生產(chǎn)者自身的新陳代謝等生命活動(dòng),即呼吸作用消耗掉了;另一部分能量隨著植物遺體和殘枝敗葉等被分解者分解而釋放出來;還有一部分能量被植食性動(dòng)物攝入體內(nèi)。
第二,植物被草食動(dòng)物吃了以后,一部分以糞便等排泄物被動(dòng)物排出體外,其余大部分被動(dòng)物所同化。這樣能量由植物流入動(dòng)物即能量從第一營養(yǎng)級→第二營養(yǎng)級→第三營養(yǎng)級→第四營養(yǎng)級,各營養(yǎng)級所同化的能量,一部分通過呼吸作用消耗掉;另一部分用于各營養(yǎng)級生物的生長、發(fā)育、繁殖等生命活動(dòng)。消費(fèi)者的尸體、糞便等與生產(chǎn)者的遺體,殘枝敗葉一樣,被分解者分解利用,并通過分解者的呼吸作用將其能量釋放到環(huán)境中去最終消失。
(4)生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)的特點(diǎn)
講述:
美國生態(tài)學(xué)家林德曼,明確提出了“十分之一定律”。從理論上講,一個(gè)人靠吃魚增長身體1kg,就得吃掉10kg魚,10kg的魚則要吃掉100kg的浮游動(dòng)物,100kg的浮游動(dòng)物要吃掉1000kg的浮游植物。也就是說,1000kg的浮游植物才能養(yǎng)活10kg的魚,進(jìn)而才能使人增長1kg體重。
根據(jù)林德曼能量傳遞的“十分之一定律”,編制成多媒體課件,圖、文、音、形并茂,形象逼真,學(xué)生一目了然。
觀看后,學(xué)生歸納小結(jié)如下:
第一、能量流動(dòng)不是循環(huán)的而是單向的:從生產(chǎn)者→初級消費(fèi)者→次級消費(fèi)者→三級消費(fèi)者→……。食物鏈各個(gè)營養(yǎng)級的順序是不可逆的,而各個(gè)營養(yǎng)級的能量總是以呼吸散失熱能。即必須源源不斷地輸入,又不斷地散失。
第二、能量流動(dòng)是逐級遞減的:傳遞率為10%~20%,一條食物鏈的營養(yǎng)級一般不會超過五個(gè)營養(yǎng)級,因營養(yǎng)級上升一級,可利用的能量相應(yīng)要減少80%~90%,能量到了第五個(gè)營養(yǎng)級時(shí),可利用的能量往往少到不能維持其生存的程度了。由于生態(tài)系統(tǒng)能量流量逐級遞減,其傳遞率為10%~20%,即構(gòu)成了能量金字塔。所以,生產(chǎn)者固定的全部太陽能流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)過程中逐級遞減,單向不循環(huán),最終在環(huán)境中消失。
(5)研究生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)的目的
問:能不能改變生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)的規(guī)律?
不能,人們雖然不能改變能量流動(dòng)的客觀規(guī)律,但可設(shè)法調(diào)整能量流動(dòng)方向,使能量流向?qū)θ祟愖钣幸娴牟糠帧@,在森林中,最好使能量多儲存在木材中;在草原牧場上,則最好使能量多流向到牛、羊等牲畜體內(nèi),獲得更多的毛、肉、皮、奶等畜產(chǎn)品。
(三)總結(jié)、擴(kuò)展
學(xué)生活動(dòng)思維訓(xùn)練
1.為什么肉類食品的價(jià)格比小白菜價(jià)格高?
引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)林德曼能量流動(dòng)的“十分之一定律”來闡述這個(gè)問題,如魚體重增加1kg,所需浮游植物100kg等,結(jié)合日常生活實(shí)際講解。
2.下圖是草原生態(tài)系統(tǒng)中的一條食物鏈及能量流動(dòng)圖解,回答問題。
圖中D表示______。
能量在逐級遞減中,傳遞率按20%計(jì)算,若狐獲得的能量是8千焦,傳遞給狼的能量為______千焦,狼獲得的能量中,草應(yīng)供給這條食物鏈的能量為______千焦。
圖中各營養(yǎng)級通過A______作用被消耗,通過B______利用,而B又通過C______被消耗。
太陽能;②1.6 200;③呼吸 分解者 呼吸作用
3.總結(jié)
從能量傳遞過程看,流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)的能量就是綠色植物所固定的全部太陽能,這些能量沿著食物鏈和食物網(wǎng)的各個(gè)營養(yǎng)級傳遞,可見生產(chǎn)者是消費(fèi)者和分解者獲得能量的源泉,是生態(tài)系統(tǒng)存在和發(fā)展的基礎(chǔ)。
從能量傳遞的數(shù)量和效率看,能量流經(jīng)各營養(yǎng)級是逐級遞減的,單向不循環(huán)的,傳遞率為10%-20%,因?yàn)榇蟛糠帜芰坑糜诟鳡I養(yǎng)級自身的新陳代謝等生命活動(dòng),另一部分隨遺體等被分解者所利用,真正流入下一個(gè)營養(yǎng)級的能量只有10%-20%。所以,一條食物鏈一般不能超過五個(gè)營養(yǎng)級,到第五營養(yǎng)級時(shí),可利用的能量已減少到不能維持其生存的程度了。
(四)作業(yè)
1.識圖作答:下圖表示生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng),請據(jù)圖回答,
(1)將A、B、C、D各營養(yǎng)級的名稱依次寫在圖中:
A.______B.______C.______D.______
(2)圖中a1代表______。
(3)圖中a2代表______。
(4)a3<a2的原因是______。
(5)從生態(tài)系統(tǒng)能量傳遞效率上看,一個(gè)營養(yǎng)級的能量,流到下一個(gè)營養(yǎng)級只有______。因此,一個(gè)食物鏈一般不能超過______。
答案:(1)生產(chǎn)者、初級消費(fèi)者、次級消費(fèi)者、三級消費(fèi)者;(2)生產(chǎn)者所固定的太陽能;(3)從第一營養(yǎng)級流動(dòng)到第二營養(yǎng)級的能量;(4)初級消費(fèi)者呼吸作用消耗了大部分的能量,只有10%-20%的能量傳遞給次級消費(fèi)者,所以a3<a2;(5)10%-20%,五個(gè)營養(yǎng)級。
2.思考題:生物的個(gè)體數(shù)量是否能成為金字塔?答案:略。
(五)板書設(shè)計(jì)
七、教學(xué)步驟
第二課時(shí)
(一)明確目標(biāo)
1.了解生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)的概念及物質(zhì)循環(huán)的重要意義。
2.理解掌握生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)過程,重點(diǎn)以碳循環(huán)為例搞清楚物質(zhì)循環(huán)的過程及特點(diǎn)。
3.掌握生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)互為因果關(guān)系。
(二)重點(diǎn)、難點(diǎn)的學(xué)習(xí)及目標(biāo)完成過程
引言:
生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)也是順著生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)即食物鏈和食物網(wǎng)這個(gè)主渠道進(jìn)行循環(huán)流動(dòng)的。前面講的能量流動(dòng)與物質(zhì)循環(huán)是不同的,能量在流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)各個(gè)營養(yǎng)級時(shí),是逐級遞減、單向不循環(huán)的。而物質(zhì)循環(huán)是在生態(tài)系統(tǒng)的生物群落與無機(jī)環(huán)境之間可以反復(fù)出現(xiàn),是循環(huán)流動(dòng)的。那么,生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)到底是怎樣循環(huán)的呢?
2.生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)
講述:
(1)物質(zhì)循環(huán)的概念
生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)是指組成生物體的C、H、O、N、P、S等基本元素在生態(tài)系統(tǒng)的生物群落與無機(jī)環(huán)境之間反復(fù)循環(huán)運(yùn)動(dòng)。
生物地化循環(huán):生物圈是地球上最大的生態(tài)系統(tǒng),其中的物質(zhì)循環(huán)帶有全球性,這種物質(zhì)循環(huán)又叫生物地化循環(huán)。
生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)反復(fù)出現(xiàn),循環(huán)流動(dòng),不會消失,生物可反復(fù)利用。
(2)物質(zhì)循環(huán)的特點(diǎn)
學(xué)生活動(dòng)
演示水、碳、氮循環(huán)的多媒體課件(自制),增強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)識,為學(xué)習(xí)物質(zhì)循環(huán)奠定基礎(chǔ)。
學(xué)生談?dòng)^后感:老師點(diǎn)撥指導(dǎo)。
水循環(huán):水是組成生物體的重要成分,約占體重的 60%~95%,體內(nèi)進(jìn)行一切生化反應(yīng)都離不開水。地球上水通過蒸發(fā)、降雨、植物的蒸騰、吸收等過程反復(fù)循環(huán)。
碳循環(huán):碳元素約占生物體干重的 47%,碳是有機(jī)化合物的“骨架”,沒有碳就沒有生命。碳在無機(jī)環(huán)境與生物群落之間是以CO2的形式進(jìn)行循環(huán)的。
氮循環(huán):氮是組成蛋白質(zhì)和核酸的主要成分。氮占大氣成分的79%,必須經(jīng)過生物固氮作用、硝化作用、反硝化作用等才能在生物群落與無機(jī)環(huán)境間反復(fù)循環(huán)。
物質(zhì)循環(huán)的主要特點(diǎn):物質(zhì)循環(huán)是帶有全球性的,生物群落和無機(jī)環(huán)境之間的物質(zhì)可以反復(fù)出現(xiàn)反復(fù)利用,周而復(fù)始進(jìn)行循環(huán),不會消失。
為了進(jìn)一步搞清楚生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)全過程,現(xiàn)以碳循環(huán)為例來進(jìn)行系統(tǒng)學(xué)習(xí)。
(3)碳的循環(huán)過程
演示碳的循環(huán)過程多媒體課件,增加學(xué)生感性認(rèn)識。
看圖說話,P?267中圖104碳的循環(huán)過程,一人發(fā)言,其他同學(xué)補(bǔ)充,老師點(diǎn)撥指導(dǎo)。
碳的作用:糖、脂肪、蛋白質(zhì)、核酸都是構(gòu)成生物體的基本物質(zhì),在它們的分子中都含有碳元素。碳元素大約占生物體干重的49%,是有機(jī)化合物的“骨架”,沒有碳就沒有生命。
碳在無機(jī)自然環(huán)境中存在的形式即以CO2和碳酸鹽(石灰?guī)r、珊瑚礁)的形式存在。
碳的循環(huán)形式:碳在無機(jī)環(huán)境與生物群落間是以CO2的形式進(jìn)行循環(huán)的。大氣中的CO2進(jìn)入生物群落,主要依賴于綠色植物的光合作用,使CO2中的“C”變成為有機(jī)物中的“C”,再通過食物鏈進(jìn)入動(dòng)物和其他生物體中,因此從“C”的循環(huán)可見綠色植物是生態(tài)系統(tǒng)的基石。除此之外,還有化能合成作用的微生物也能把CO2合成為有機(jī)物。
還有一部分生物遺體沒有被分解者分解,轉(zhuǎn)變成為地下的石油和煤,這部分“C”暫時(shí)脫離循環(huán),一經(jīng)開采運(yùn)到地面燃燒,仍可產(chǎn)生CO2再返回碳循環(huán)。
3.能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)的因果關(guān)系
生態(tài)系統(tǒng)的存在是靠物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)來維持的。生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)都是通過食物鍵和食物網(wǎng)的渠道實(shí)現(xiàn)的,二者相互伴隨進(jìn)行,又相輔相存,密不可分的統(tǒng)一整體。但是,能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)又有本質(zhì)上的區(qū)別:能量流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)各個(gè)營養(yǎng)級時(shí)是逐級遞減,而且運(yùn)動(dòng)是單向的、不是循環(huán)的,最終在環(huán)境中消失。物質(zhì)循環(huán)是帶有全球性的,在生物群落與無機(jī)環(huán)境間物質(zhì)可以反復(fù)出現(xiàn),反復(fù)利用,循環(huán)運(yùn)動(dòng),不會消失。
(三)總結(jié)、擴(kuò)展
1.進(jìn)入生態(tài)系統(tǒng)中生物群落的能量和物質(zhì)都是通過光合作用進(jìn)行的,從物質(zhì)循環(huán)、能量流動(dòng)的角度看,光合作用是生物界最基本的物質(zhì)代謝和能量代謝。
2.在碳的循環(huán)中,森林生態(tài)系統(tǒng)是碳的主要吸收者,每年大約固定 36×1012公斤碳。但是,近年來由于人類大量地采伐森林,再加上燃燒化石燃料以及環(huán)境污染,因而使大氣中的CO2濃度明顯增加,這種趨勢如果繼續(xù)發(fā)展下去世界的氣候就可能發(fā)生劇烈變化,后果令人擔(dān)憂。
3.總結(jié)
生態(tài)系統(tǒng)的主要功能是進(jìn)行能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán),能量流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)各個(gè)營養(yǎng)級時(shí),是逐級遞減的,流動(dòng)是單向不循環(huán)的。物質(zhì)循環(huán)具有全球性,物質(zhì)在生物群落與無機(jī)環(huán)境間可以反復(fù)出現(xiàn),循環(huán)運(yùn)動(dòng)。能量流動(dòng)與物質(zhì)循環(huán)既有聯(lián)系,又有區(qū)別,是相輔相承,密不可分的統(tǒng)一整體。
(四)布置作業(yè)
1.識圖作答:
(1)寫出①②③④的生理過程及⑤產(chǎn)生CO2的方式。
____②____③____
____⑤____
(2)碳在無機(jī)環(huán)境與生物群落之間以____形式進(jìn)行循環(huán)。
(3)碳循環(huán)中最簡單的循環(huán)途徑是在____和大氣之間的循環(huán)。
答案:
(1)光合作用、呼吸作用、微生物分解作用、呼吸作用、燃燒。
(2)CO2
(3)綠色植物
2.寫小論文淺談能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)與生物生存發(fā)展的關(guān)系。
(五)板書設(shè)計(jì)
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