多种方法分析数据，巧析能量流动的特点

王 娇

(云南省昆明市第三中学 昆明 650599)

“生态系统的能量流动”是人教版教材必修3《稳态与环境》第5章第2节的内容。本节主要介绍了能量流动的定义、过程、特点和研究能量流动的意义。其中能量流动的特点是在对过程学习的基础上利用赛达伯格湖的能量流动图解(图1)从定性到定量的分析中得出的。

而教材中所给出的赛达伯格湖的能量流动图解中有大量的能量数值，如何有效地处理这些数值以帮助学生自主建构“能量流动的特点”是本节内容的难点，笔者在教学中尝试了以下几种方式对图中数据进行处理。

图1 赛达伯格湖的能量图解[数字单位为J/(cm2·a)]

1 看图说话，明晰每一个数值的含义

在介绍生态系统能量流动的过程的基础上，教师可要求学生对照教材“能量流经第二营养级示意图”以及“生态系统能量流动示意图”说出图1每一个数值所代表的含义。

该环节学生会遇到两个理解难点： 一是由生产者流向植食性动物的能量62.8J/(cm2·a)是植食性动物的同化量还是摄入量；另一个是未利用所指的能量到底是什么。难点一通过学生之间的相互讨论结合“生态系统能量流动示意图”即可解决，难点二教材中已有解释：“未利用是指未被自身呼吸作用消耗，也未被后一营养级和分解者利用的能量。”面对这一解释，学生自然会问：“那未利用的能量到底去哪里了？”因此学生对未利用的理解依旧停留在定义层面，想要更加深刻地理解或许可以尝试其他数据处理方式。

2 巧用扇形图，厘清能量去向

教师可以生产者的能量流动情况为例，将生产者的总能量值以及流向各部分的能量值绘制为扇形图(图2)。通过扇形图，学生可以一目了然看出，生产者的总能量等于呼吸作用消耗的部分、植食性动物同化的部分、分解者分解的部分和未利用部分。其中未利用部分占生产者总能量的63%，看到此数据学生将更加想探索未利用部分的能量到底在哪里以什么形式存在，这为教师之后的讲解做好了情感铺垫，成功引起了学生的注意力。

教师可以在学生讨论和分享的基础上给出两个提示： ①生产者死亡后是否一定会被分解者分解？②请大家关注生态学家林德曼对赛达伯格湖研究的时长有多久？最终归纳得出“未利用”可以是指： 死亡后未被分解者分解的枯枝败叶，有可能是时间有限，分解者还未能将枯枝败叶完全分解，若在其他生态系统中则还可能是一部分遗体残骸成为了化石。除此之外还应该包括研究期间没有死亡、没有被捕食的个体内用于机体形态结构建成的有机物以及储存在营养器官中的有机物。

图2 生产者的能量流动情况

3 利用表格整理数据，建构新知

教师可布置任务： 要求学生将图1中的数据进行整理填写到表格中，并对数据进行简单处理(表1)。

通过数据处理，学生计算出该生态系统中生产者与植食性动物之间能量传递效率为13.52%，植食性动物与肉食性动物之间能量传递效率为20.06%。师生共同归纳得出能量流动的特点： 逐级递减、单向传递。

表1 赛达伯格湖的能量流动[能量单位是J/(cm2·a)]

4 摆一摆，构建能量金字塔

教师还可从图1中剥离出食物链(图3)，布置任务： ①若用一个粉笔盒代表一个能量块，其表示的能量值为100J/(cm2·a)，请用若干粉笔盒表示出生产者、植食性动物、肉食性动物的同化量；②请将代表生产者同化量的能量块放在最下面，将代表植食性动物同化量的能量块放在第二层，以此类推。学生完成该任务后，赛达伯格湖的能量金字塔模型就已经呈现在眼前了(图4)。通过该模型，学生可以直观得出能量流动沿食物链进行，因而能量流动必然是单向的，而金字塔型则形象地体现了能量流动的第二个特点——逐级递减。

通过这4种数据处理方式，学生在教师的引导下将复杂的能量流动图解最终简化为一个简单金字塔模型，将一个抽象的问题、许多冷漠的数字以金字塔模型的形式形象生动地展现出来。

图3 赛达伯格湖的能量图解中的食物链[数字单位为J/(cm2·a)]

图4 赛达伯格湖的能量金字塔模型(左图为电脑绘制模型，右图为实物模型)

通过对“赛达伯格湖的能量流动图解”中数据的不同处理，最终给能量流动的特点“单向流动、逐级递减”赋予了更多的内涵，使得该内容有血有肉，学生不再是单纯地背诵这8个字，而是通过自己的分析，将复杂问题进行拆解，逐步解决，不再是被动地接受知识，而是主动地探索发现知识，最终自主建构出能量流动的特点。

在这一过程中，学生通过整理、计算、归纳、概括、建模最终完成了对自身科学思维的培养。在后续的教学中，教师还可以借助教材中技能训练的部分进一步强化学生对数据处理的能力。