“生态系统的功能”复习课教学设计

于伟东 （内蒙古赤峰市元宝山区平煤高级中学 内蒙古赤峰 024076）

1 教材分析与设计思路

“生态系统的功能”是人教版高中生物学教材《必修3·稳态与环境》第五章“生态系统及其稳定性”第2、3、4节的内容，本节课的重点是能量流动与物质循环的过程和特点以及二者之间的关系；难点是能量流动的相关计算。本节内容比较重视概念模型方法的应用，因此安排相应的思考与讨论活动，力图引导学生自主地获取知识、拓展视野，该节内容探讨的是宏观方面的问题，与学生的日常经验联系较多，容易激发起学生的学习兴趣。笔者学校对这节课进行了同课异构活动，虽然是一节复习课，但是1课时讲解完生态系统的功能“能量流动、物质循环、信息传递”的所有内容，显然需要做好充足的准备和计划。笔者以林德曼的“赛达伯格湖的能量流动图解”为主线，以生态农业、碳循环、资料分析、视频图片为抓手，结合高考典型试题讲练结合的方式进行教学，采用师生互动、生生互动的方式进行复习与探究，通过对赛达伯格湖能量流动图解的定量分析既很好的完成了教学要求，又培养了学生分析图像、处理数据、归纳与综合、相互探究的学习能力，最后用与环保相关的视频作为本节课的总结，使得学生在情感态度价值观上得以升华，生物学科核心素养在润物细无声中传递给学生，学生既习得了生物学知识，又提升了能力。

2 教学目标

（1）分析能量流动和物质循环的过程和特点并说明二者的关系；概述能量流动的意义；关注碳循环平衡失调与温室效应；说出信息传递在生态系统中的作用。

（2）通过复习课培养识图能力、归纳与综合能力、初步建立生物学科观点和形成初步的生物学科素养。

（3）关注人类活动对生态系统的影响；初步形成生态学观点、辩证唯物主义自然观和科学的世界观。

3 教学过程

3.1 经典高考题回顾，明确高考“考什么、怎么考”

教师展示2014年全国理综2卷第31题，给学生3 min时间做题并将答案写在导学案上。教师巡视课堂，对学生出现的问题及时指正：

某陆地生态系统中，除分解者外，仅有甲、乙、丙、丁、戊5个种群，调查得知，该生态系统有4个营养级，营养级之间的能量传递效率为10%～20%，且每个种群只处于一个营养级。一年内输入各种群的能量数值如表1所示，表中能量数值的单位相同。回答下列问题：

表1 一年内输入各种群的能量数值

（1）请画出该生态系统中的食物网。

（2）甲和乙的种间关系是______；种群丁是该生态系统生物组分中的______。

（3）一般来说，生态系统的主要功能包括______、______，此外还具有信息传递等功能.碳对生物和生态系统具有重要意义，碳在______和______之间的循环主要以CO2的形式进行。

师生共同总结出本题考查的知识点、考查方式和在教材中的位置，这样可以让学生把握住复习的重点，使学生明确目标，提高复习课堂效率。教师只有知道高考考什么、怎么考，才能做到课堂上教什么、怎么教，才能达到以学定教的目的。

3.2 通过林德曼研究背景简介，分析能量流动过程，总结能量流动特点

教师提供资料：R.L.林德曼是美国的生态学家。1941年，美国耶鲁大学生态学家林德曼发表了《一个老年湖泊内的食物链动态》的研究报告。他对50万m2的湖泊作了野外调查和研究后用确切的数据说明，生物量从绿色植物向食草动物、食肉动物等按食物链的顺序在不同营养级上转移时，有稳定的数量级比例关系，通常后一级生物量只等于或者小于前一级生物量的1/10。林德曼把生态系统中能量的不同利用者之间存在的这种必然的定量关系，叫做“十分之一定律”。如果把这种关系表现在图上，用横坐标表示生物量，在纵坐标上把食物链中各级消费者的数量依次逐级标出，那么，整个图形就象一个金字塔，在生态学中称之为群落中的数量金字塔。1942年，他又发表文章，说明生态系统中能量与物质的流动在不同的营养级之间存在的定量关系，是维持所有生态系统稳定的重要因素。林德曼的理论为生态科学打下了理论基础。他通过对一个结构相对简单的天然湖泊——赛达伯格湖的能量流动进行的定量分析，发现生态系统的能量流动具有单向流动、逐级递减两个特点，能量在相邻两个营养级间的传递效率大约是10%～20%。

林德曼以数学方式定量地表达了群落中营养级的相互作用，建立了养分循环的理论模型，标志着生态学开始从定性走向定量。教师要引导学生结合教材P95赛达伯格湖能量流动图解构建出能量流动图并总结出能量流动的特点。学生相互讨论完成导学案相应的内容。教师可以以资料为素材，培养学生审题能力与获取信息的能力，因为现在高考很大程度上是在新情境下对生物学基础知识和基本技能的考查、对生物学科核心素养的考查。

3.3 关注教材的STS，通过分析生态农业模式图理解能量流动的研究意义

学生阅读教材P99的科学、技术、社会中的生态农业。教师可设置以下问题指导学生读书，回归教材：①生态农业的基本原理是什么？②生态农业的优点是什么？③生态农业在生产和生活中的应用有哪些？④生态农业能不能改变图1中的能量传递效率？教师通过设置层层递进的问题串，使学生达成对知识的巩固与应用。学生进一步讨论生态农业模式图（图1），表述出该生态农业都有哪些环节的能量流向人，并引出物质循环这一知识点。设置图1的目的不仅可以对教材进一步理解还可以起到承上启下的作用，还能通过对图片的描述，锻炼学生语言表达能力，达到学以致用的目的。

图1 生态农业模式图

3.4 回归教材，总结物质循环的概念和特点

教师指导学生阅读教材P101的内容，讨论总结出物质循环的概念和特点，并通过小组讨论的方式完成表2物质循环和能量流动关系的比较，小组代表展示答案，其他小组成员进行点评，教师引导学生修正并完善结论，并对学习成果进行评价。通过小组讨论分析来完成该部分内容的学习，可以加深学生对于“能量流动和物质循环是生态系统动态变化过程中的两个方面”这一观点的理解。

表2 能量流动与物质循环比较

3.5 播放视频，让学生切身体会温室效应带来的危害，增强环保意识

教师提供资料：全球气候变暖是一种和自然有关的现象。由于人们焚烧化石燃料，如石油、煤炭等，或砍伐森林并将其焚烧时会产生大量的二氧化碳，即温室气体。这些温室气体对来自太阳辐射的可见光具有高度透过性，而对地球发射出来的长波辐射具有高度吸收性，能强烈吸收地面辐射中的红外线，导致地球温度上升，即温室效应。而当温室效应不断积累，导致地气系统吸收与发射的能量不平衡，能量不断在地气系统累积，从而导致温度上升，造成全球气候变暖这一现象。全球变暖会使全球降水量重新分配、冰川和冻土消融、海平面上升等，不仅危害自然生态系统的平衡，还威胁人类的生存。另一方面，由于陆地温室气体排放造成大陆气温升高，与海洋温差变小，近而造成了空气流动减慢，雾霾无法短时间被吹散，造成很多城市雾霾天气增多，影响人类健康。汽车限行、暂停生产等措施只有短期和局部效果，并不能从根本上改变气候变暖和雾霾污染。

通过该资料阅读与分析，学生了解了温室效应产生的原因与危害，也知道与人类的生活息息相关，实现了生物课堂的育人教育。“全球变暖的视频”让学生的情感进一步在视觉冲击上得以升华，更好地牢记自己身上肩负的社会责任，将生物学核心素养教育渗透到课堂的点滴中。

3.6 重温赛达伯格湖模型，了解生态系统的信息传递，并完成学案

教师重新展示林德曼的赛达伯格湖图片，结合导学案，指导学生完成生态系统的信息传递相关内容。学生分组完成导学案，每组派一名代表公布答案，师生共同进行核对与评价。

4 讲练结合，重现高频考点

教师展示题目：假如某弃耕地只存在食物链：植物→鼠→鼬。图2所示为生态学家对该生态系统进行能量流动研究的结果［单位为×107J/（hm2·a）］，请据此回答问题：

（1）图中流经该生态系统的总能量为__J/（hm2·a）。

（2）能量从鼠传递到鼬的能量传递效率为___。鼬粪便中的能量属于________（填“鼠”或“鼬”）同化的能量。

（3）在食物链“植物→鼠→鼬”中，不含有生态系统的哪种生物成分：_______。

（4）不同的生物群落丰富度不同，丰富度是指____________________。

（5）碳对生物和生态系统具有重要意义，碳在生物群落和无机环境之间的循环主要是以________的形式进行。生态学家不能以该生态系统为单位进行物质循环的研究，试从物质循环特点的角度进行解释，其原因是___________________。

（6）鼬在遇到危险时常从肛腺放出臭气以趋避敌害，排放的臭气属于_____________信息，该信息对于生物的种间关系具有____________作用，以维持生态系统的稳定。

该选题无论在形式上还是在内容上都紧扣整节课所学内容，学生在独立完成该题的过程中，知道自己的欠缺，以便于课后做有针对性的复习。一道经典习题的正确选择往往对于教学目标的达成起到事半功倍的作用。

5 教学反思

本节课通过视频图片引领以学生活动为主线，采用了学生分组合作学习、师生互动的方式进行教学，同时结合导学案的形式很好地完成了教学内容。虽然课堂安排稍显紧凑，但课后从学生反应、习题完成情况等方面看效果理想。在教学中，教师通过质疑引导学生自主学习、归纳概括，让学生亲历知识的形成过程，既品尝成功的喜悦，又掌握了整合信息、归纳概括的学习方法。整个教学过程充分体现以教师为主导、学生为主体的教学观念，使每一个学生都能积极主动地参与其中。在课堂教学中既有师生互动，又有生生互动，最终达成教学目标。学生通过这节课的学习，要掌握生态系统的功能尤其重视能量流动的相关知识；通过练习，了解本节课在高考题中的考查形式，有助于学生有目的性地复习，起到事半功倍的效果。