“圖”導思維導學案教學在第一輪復習中的應用

李遜

【考綱分析】

《生態(tài)系統中的能量流動》是高中生物新課程（蘇教版）必修三第四章《生態(tài)系統的穩(wěn)態(tài)》第二節(jié)的教學內容。新課程考試大綱對能量流動的過程、能量流動的特點及研究能量流動的意義的要求均為Ⅱ，即理解所列知識及其與相關知識之間的聯系和區(qū)別，能在較復雜的情境中綜合運用有關知識進行分析、判斷、推理和評價。從歷年高考考題分析，“能量流動”的內容一直是生物高考的重點和難點，在每年高考考題中都占有較大比重，并常與生態(tài)系統的結構、物質循環(huán)、生態(tài)系統的穩(wěn)定性、光合作用、呼吸作用等知識相結合，以圖表形式呈現，考查考生綜合應用相關知識解決現實生產生活中的問題的能力，并側重考查能量的去路、能量流動的特點及能量傳遞的效率。

【復習要點】

1.能量流動的概念和過程

2.能量流動的特點

3.研究能量流動的實踐意義

【學情分析】

通過必修三新課的學習，學生基本了解了能量流動的過程，有了一定的知識積累，但到第一輪復習的時候，因距離新課學習的時間較長，學生對這部分知識在一定程度上已有所遺忘，而且之前所掌握的也是彼此孤立的有關能量流動的知識點，不能將這里的能量流動與細胞代謝部分中所講的有關能量的知識聯系起來。因此，總的學情是相關知識零散且缺漏較多，對知識網絡缺乏建構或建構不完整。此外，由于能量流動的過程比較抽象，對于每一個營養(yǎng)級中能量的來源與去路的分析一向是學生學習的難點，而這部分知識又是本節(jié)課的重點和常考點，經常以圖表或數據形式出現在考題中，學生在解題時對圖表的數據分析與轉換的能力本來就比較薄弱，計算營養(yǎng)級之間能量傳遞的效率更容易出錯。總之，作為重點、考點的《生態(tài)系統的能量流動》內容，是學生學習的一大難點。

【課前準備】

在備課階段，我們集備小組一起分析考綱的有關要求和學生在之前的學習中所出現的問題以及在考試中的易錯點，然后對《生態(tài)系統中的能量流動》這一部分知識進行了系統的梳理和整合，最終編寫出《能量流動（一輪復習）導學案》（具體內容略）。該導學案共包含五項內容：一是考綱要求，用以明確這部分教材的地位及考試要求;二是知識概覽，用以梳理章節(jié)知識，構建相關的知識網絡;三是判一判，用以檢測學生基礎知識的掌握情況;四是考點突破，旨在通過模型建構，幫助學生建構解題模板，理清解題思路，做到讓每一個考點都有問題導學，用以引導學生在已有知識基礎上主動去探究答案，進而完成導學案上對相關知識的總結歸納;五是高考真題，對學生進行針對性訓練，幫助學生對學習效果進行自我檢測，旨在鞏固和提升其相關的解題能力。

通常我們會在上課前把“導學案”發(fā)放給學生自主填寫，引導學生對本節(jié)課的相關知識進行整理、歸納，自主建構知識網絡，把握主干知識及規(guī)律，明確知識間的聯系，找出自己在之前的知識學習中所存在的薄弱點及易錯易漏易混點，進行有重點地“回扣復習”（即回歸教材、緊扣考綱，以考綱為復習指導，進一步熟悉教材，提煉知識，提升技能）。

通過抽查學生完成導學案的情況及學生平時的反饋，我們知道，學生能夠自主建構能量流動的知識網絡，基本能夠掌握能量流動的概念、過程及特點，但是對于各營養(yǎng)級能量的來源和去路分析存在不少問題，如：分不清同化量、攝入量、糞便，不理解分解者分解的能量與未被利用的能量的區(qū)別;將呼吸作用過程中釋放出來的能量等同于散失的熱能;對能量流動公式的含義及能量流動效率10%和20%的理解不到位，導致相關的計算題出現差錯;等等。

基于以上的課前準備，我們決定把本節(jié)課的教學重點放在幫助學生構建能量流動分析模型，總結能量流動的計算方法和規(guī)律上。

【課堂實錄摘要】

一、知識概覽

師生共同搭建本節(jié)課的知識框架，總結《生態(tài)系統中的能量流動》一節(jié)中需要掌握的知識點。

通過檢查“導學案”中的“判一判”完成情況，了解學生復習情況。情況如下：第1、2題考查能量流動的概念，第3題考查對能量流動特點的理解，90%以上的學生都可以掌握;第4題考查能量流動過程中各營養(yǎng)級能量的來源和去路，學生中有了兩種不同的答案，說明對于這個知識點，學生存在誤區(qū)。基于此，我們決定將第4題中的問題留到教學過程中通過知識梳理讓學生進一步消化、解決。

二、模型構建

生態(tài)系統中能量流動的過程和特點是本課學習的重點和難點，引導學生構建能量流動概念圖以及第一營養(yǎng)級、第二營養(yǎng)級的能量流動模型，可以幫助學生理解生態(tài)系統內能量的來源、去路;進一步剖析能量單向流動和逐級遞減的特點，可以幫助學生提高識圖解圖能力、觀察和分析能力以及相關知識的應用能力等。學生通過課前的自主復習、梳理，基本能自主完成能量流動概念圖，但是，由于同化量、糞便量、攝入量、未被利用的能量、流入下一營養(yǎng)級的能量等概念極易混淆，部分學生在構建能量流動模型時感覺困難，在遇到具體題目時不會分析流入某一營養(yǎng)級能量的去路。因此，我們認為，教師在課堂教學中應首先幫助學生厘清概念內涵，再分步展示解題的方法，最終帶領學生一起分析、構建能量流動模型。

1.師生共同分析賽達伯格湖能量流動圖，構建、完善導學案上有關能量流動的概念圖（過程略），見圖1。

2.分析能量的流動，師生共同構建能量流動模型。

師：通過分析，我們知道能量流動包括輸入、傳遞、轉化、散失四個部分，能量沿著食物鏈和食物網流動，每一個營養(yǎng)級能量的來源和去路分別有哪些？

生分組討論，完成第一營養(yǎng)級能量流動模型的建構，見圖2。

師：我們知道，生產者固定下來的太陽能是流經生態(tài)系統的總能量，這部分能量的去路有幾個？模型中的1、2、3、4分別代表什么含義？（按順序，分步展示能量去向，引導學生逐一分析）

生：1代表呼吸作用消耗，2代表自身生長發(fā)育繁殖，3代表分解者分解，4代表流入下一營養(yǎng)級。

師：第一營養(yǎng)級的能量去向有幾個？下一營養(yǎng)級是指生態(tài)系統中的什么成分？

生1：有3個去向，包括呼吸消耗、流入下一營養(yǎng)級、分解者分解。

生2：下一營養(yǎng)級指初級消費者。

生3：初級消費者、第二營養(yǎng)級。

師：第二營養(yǎng)級能量的來源和去路是否和第一營養(yǎng)級相同？

生繼續(xù)思考。師生共同分析第二營養(yǎng)級能量流動的去路。

師：請同學們回顧“判一判”的第4題——“流經第二營養(yǎng)級的總能量指次級消費者攝入到體內的能量”，這句話錯在哪里？

生：次級消費者是第三營養(yǎng)級，不是第二營養(yǎng)級。

師：假如要修改這句話，怎么改？

生1：流經第二營養(yǎng)級的總能量指初級消費者攝入到體內的能量。

師：有不同意見嗎？

生2：流經第二營養(yǎng)級的總能量指初級消費者同化的能量。

師：兩種不同的說法，哪種更準確？

師：請同學們思考，攝入量和同化量是一回事嗎？區(qū)別在哪里？

生：攝入量指消費者從外界攝入的食物的總能量，攝入的能量不一定都能被消化吸收。

師：對，攝入量包含被消費者消化吸收了的能量即同化量和未被消化吸收的能量即糞便。

師：糞便中的能量屬于第二營養(yǎng)級嗎？

生：不屬于，應該屬于第一營養(yǎng)級。

師：那么流經第二營養(yǎng)級的能量指的是什么？

生：第二營養(yǎng)級同化的能量。

師：第二營養(yǎng)級從第一營養(yǎng)級獲取的能量，首要用途是什么？

生：通過呼吸作用以熱能的形式散失掉。

師：剩下的一部分能量呢？

生：用于自身生長發(fā)育繁殖。

師：這部分能量又有幾個去路？

生：3個。

師：下面請同學們根據剛才的分析，完成導學案中第二營養(yǎng)級的能量流動模型（見圖3）。

3.運用能量流動模型解決相關問題，進一步厘清相關概念及能量流動的細微差異。

師：分析第一、第二營養(yǎng)級能量流動模型，我們可以發(fā)現，每個營養(yǎng)級同化的能量都會被呼吸作用以熱能形式散失，那么，散失的能量是否就是分解的這部分有機物中全部的能量？

生思考后回答“不是”。

師：呼吸作用的實質是什么？

生：分解有機物，釋放能量。

師：有機物分解釋放出來的能量，和散失掉的熱能是否相等？

生：不相等，還有部分合成ATP供生命活動。

師：呼吸作用以熱能散失掉的能量只是分解有機物釋放出的能量的一部分。

師：與第一營養(yǎng)級相比，第二營養(yǎng)級能量模型的構建有何不同？

生：第二營養(yǎng)級多了未被同化的能量，也就是糞便。

師：如果消費者位于食物鏈的頂端，最高營養(yǎng)級，能量流動的去路有什么不同？

生：沒有流入下一營養(yǎng)級的這個“去路”。

師：除此之外，各營養(yǎng)級能量流動去路大致相同。

師：大家思考一下，在解題時，如果能量流動有兩個去路、三個去路、四個去路，分別應該怎樣回答？

生討論后回答：兩個去路時，回答“呼吸作用消耗、自身生長發(fā)育繁殖”;三個去路時，回答“呼吸作用消耗、流入下一營養(yǎng)級、分解者分解”;四個去路時，回答“呼吸作用消耗、流入下一營養(yǎng)級、未被利用、分解者分解”。

師：同學們在剛才的討論中有沒有注意到，三個去路和四個去路的區(qū)別是什么？

生：四個去路中多了一個“未被利用的能量”。

師：“未被利用”指的是什么？

生1：沒有被吃掉的。

生2：沒有被分解……

師：對，未被利用指既沒有被呼吸消耗，又未流入下一營養(yǎng)級，也未被分解者分解的能量。

生：那什么情況下才有未被利用的能量呢？

師：未被利用的能量指的是，一年或其他統計時段內，每個營養(yǎng)級中的能量可能未被呼吸消耗、未被分解、沒有傳入下一營養(yǎng)級，或者生物死亡后以有機物的形式存在?！幢焕玫哪芰浚皇窃诮y計時未被利用，最終還是會被利用的。

師：如果統計的時間足夠長，流入某一營養(yǎng)級的能量去路就是三條。如果是一定時間內，則有四條。

隨堂練習：

某同學繪制了下圖所示的能量流動圖解，下列相關敘述正確的是（ ）。

A.生產者固定的總能量可表示為（A1+B1+C1+A2+B2+C2+D2）

B.由生產者到初級消費者的能量傳遞效率為D2/W1

C.初級消費者攝入的能量為（A2+B2+C2）

D.W1=D1+D2

師引導學生根據構建的能量流動模型，分析能量流動圖解中的字母所代表的含義，以及W1與A1、B1、C1、D1的關系，使學生進一步鞏固所復習過的知識。

三、應用提升

學生按照賽達伯格湖能量流動示意圖，計算能量從第一營養(yǎng)級到第二營養(yǎng)級、從第二營養(yǎng)級到第三營養(yǎng)級的轉化效率，并分析、歸納出能量不能百分百傳到下一營養(yǎng)級的原因，同時總結出能量流動的特點，完成“導學案”中的相關問題。

師：我們?yōu)槭裁匆獜娬{能量流動是“單向”的？

生：因為各營養(yǎng)級之間的食物關系是不可逆的。

師：為什么能量只能“流動”不能“循環(huán)”？

生：能量一旦散失，不可再利用。

師：能量傳遞效率如何計算？請大家將計算公式寫在導學案上。（師板書公式：能量傳遞效率=某一營養(yǎng)級同化的能量/上一營養(yǎng)級同化的能量×100%）

師：公式中，分子與分母的含義大家要明確。分子的含義是什么？

生：分子是指上一營養(yǎng)級傳遞到本營養(yǎng)級的同化量。

師：對，這部分能量不包含糞便，也不包含人工輸入的能量。

師：分母的含義是什么？

生：上一營養(yǎng)級同化的能量。

師：包括這一營養(yǎng)級從上一營養(yǎng)級同化的能量以及人工輸入的能量。下面根據大家總結出來的計算公式，我們一起完成相關練習。

在如圖5所示的食物網中，如果圖中的“草”能夠提供10000kJ的能量，營養(yǎng)級間的能量傳遞效率為10%—20%，那么鷹占據的營養(yǎng)級能夠得到的最低和最高能量值分別是 KJ和 KJ。

（這道題并沒有給出具體的能量傳遞效率，鷹從不同食物鏈中獲取的能量比例也沒有給出來。因此，學生在解題時，有直接選一條食物鏈分別按最高和最低傳遞效率來計算的，也有直接將鷹從蛇和青蛙處獲得的能量按照1∶1的比例來計算的。對此，教師沒有直接給出答案，而是請學生分別展示自己的計算方法，和學生一起分析哪一種計算方法是正確的）

師：這道題并沒有給出具體的傳遞效率，那么如何計算鷹獲得的能量？

生：分別按10%和20%進行計算。

總結：由于一般情況下能量在兩個相鄰營養(yǎng)級之間的傳遞效率是10%—20%。故在能量流動的相關問題中，若題干中未作具體說明，則一般認為能量傳遞的最低效率為10%，最高效率為20%。

師：確定傳遞效率后，我們遇到的第二個問題就是——鷹在食物網中占據了幾個營養(yǎng)級？

生：兩個，第四和第五營養(yǎng)級。

師：也就是說，鷹的能量來源有兩個，在題目中并未給出不同食物鏈能量來源的比例，但要求我們計算鷹能得到的最低和最高的能量值，這時我們能不能自己確定一個能量來源比例進行計算呢？

生：不可以。

師：那么該如何計算呢？

生：如果要計算鷹得到的最低能量值，應該按照最長的食物鏈、最低的傳遞效率進行計算。

師生共同總結能量流動“最”值計算規(guī)律，如圖6。

師展示生態(tài)金字塔分析對比圖，總結三種金字塔特點、含義及特例（略）。根據能量流動過程的特點，總結對生產實踐的指導意義（略）。（責編 白聰敏）