“图”导思维导学案教学在第一轮复习中的应用

李逊

【考纲分析】

《生态系统中的能量流动》是高中生物新课程（苏教版）必修三第四章《生态系统的稳态》第二节的教学内容。新课程考试大纲对能量流动的过程、能量流动的特点及研究能量流动的意义的要求均为Ⅱ，即理解所列知识及其与相关知识之间的联系和区别，能在较复杂的情境中综合运用有关知识进行分析、判断、推理和评价。从历年高考考题分析，“能量流动”的内容一直是生物高考的重点和难点，在每年高考考题中都占有较大比重，并常与生态系统的结构、物质循环、生态系统的稳定性、光合作用、呼吸作用等知识相结合，以图表形式呈现，考查考生综合应用相关知识解决现实生产生活中的问题的能力，并侧重考查能量的去路、能量流动的特点及能量传递的效率。

【复习要点】

1.能量流动的概念和过程

2.能量流动的特点

3.研究能量流动的实践意义

【学情分析】

通过必修三新课的学习，学生基本了解了能量流动的过程，有了一定的知识积累，但到第一轮复习的时候，因距离新课学习的时间较长，学生对这部分知识在一定程度上已有所遗忘，而且之前所掌握的也是彼此孤立的有关能量流动的知识点，不能将这里的能量流动与细胞代谢部分中所讲的有关能量的知识联系起来。因此，总的学情是相关知识零散且缺漏较多，对知识网络缺乏建构或建构不完整。此外，由于能量流动的过程比较抽象，对于每一个营养级中能量的来源与去路的分析一向是学生学习的难点，而这部分知识又是本节课的重点和常考点，经常以图表或数据形式出现在考题中，学生在解题时对图表的数据分析与转换的能力本来就比较薄弱，计算营养级之间能量传递的效率更容易出错。总之，作为重点、考点的《生态系统的能量流动》内容，是学生学习的一大难点。

【课前准备】

在备课阶段，我们集备小组一起分析考纲的有关要求和学生在之前的学习中所出现的问题以及在考试中的易错点，然后对《生态系统中的能量流动》这一部分知识进行了系统的梳理和整合，最终编写出《能量流动（一轮复习）导学案》（具体内容略）。该导学案共包含五项内容：一是考纲要求，用以明确这部分教材的地位及考试要求;二是知识概览，用以梳理章节知识，构建相关的知识网络;三是判一判，用以检测学生基础知识的掌握情况;四是考点突破，旨在通过模型建构，帮助学生建构解题模板，理清解题思路，做到让每一个考点都有问题导学，用以引导学生在已有知识基础上主动去探究答案，进而完成导学案上对相关知识的总结归纳;五是高考真题，对学生进行针对性训练，帮助学生对学习效果进行自我检测，旨在巩固和提升其相关的解题能力。

通常我们会在上课前把“导学案”发放给学生自主填写，引导学生对本节课的相关知识进行整理、归纳，自主建构知识网络，把握主干知识及规律，明确知识间的联系，找出自己在之前的知识学习中所存在的薄弱点及易错易漏易混点，进行有重点地“回扣复习”（即回归教材、紧扣考纲，以考纲为复习指导，进一步熟悉教材，提炼知识，提升技能）。

通过抽查学生完成导学案的情况及学生平时的反馈，我们知道，学生能够自主建构能量流动的知识网络，基本能够掌握能量流动的概念、过程及特点，但是对于各营养级能量的来源和去路分析存在不少问题，如：分不清同化量、摄入量、粪便，不理解分解者分解的能量与未被利用的能量的区别;将呼吸作用过程中释放出来的能量等同于散失的热能;对能量流动公式的含义及能量流动效率10%和20%的理解不到位，导致相关的计算题出现差错;等等。

基于以上的课前准备，我们决定把本节课的教学重点放在帮助学生构建能量流动分析模型，总结能量流动的计算方法和规律上。

【课堂实录摘要】

一、知识概览

师生共同搭建本节课的知识框架，总结《生态系统中的能量流动》一节中需要掌握的知识点。

通过检查“导学案”中的“判一判”完成情况，了解学生复习情况。情况如下：第1、2题考查能量流动的概念，第3题考查对能量流动特点的理解，90%以上的学生都可以掌握;第4题考查能量流动过程中各营养级能量的来源和去路，学生中有了两种不同的答案，说明对于这个知识点，学生存在误区。基于此，我们决定将第4题中的问题留到教学过程中通过知识梳理让学生进一步消化、解决。

二、模型构建

生态系统中能量流动的过程和特点是本课学习的重点和难点，引导学生构建能量流动概念图以及第一营养级、第二营养级的能量流动模型，可以帮助学生理解生态系统内能量的来源、去路;进一步剖析能量单向流动和逐级递减的特点，可以帮助学生提高识图解图能力、观察和分析能力以及相关知识的应用能力等。学生通过课前的自主复习、梳理，基本能自主完成能量流动概念图，但是，由于同化量、粪便量、摄入量、未被利用的能量、流入下一营养级的能量等概念极易混淆，部分学生在构建能量流动模型时感觉困难，在遇到具体题目时不会分析流入某一营养级能量的去路。因此，我们认为，教师在课堂教学中应首先帮助学生厘清概念内涵，再分步展示解题的方法，最终带领学生一起分析、构建能量流动模型。

1.师生共同分析赛达伯格湖能量流动图，构建、完善导学案上有关能量流动的概念图（过程略），见图1。

2.分析能量的流动，师生共同构建能量流动模型。

师：通过分析，我们知道能量流动包括输入、传递、转化、散失四个部分，能量沿着食物链和食物网流动，每一个营养级能量的来源和去路分别有哪些？

生分组讨论，完成第一营养级能量流动模型的建构，见图2。

师：我们知道，生产者固定下来的太阳能是流经生态系统的总能量，这部分能量的去路有几个？模型中的1、2、3、4分别代表什么含义？（按顺序，分步展示能量去向，引导学生逐一分析）

生：1代表呼吸作用消耗，2代表自身生长发育繁殖，3代表分解者分解，4代表流入下一营养级。

师：第一营养级的能量去向有几个？下一营养级是指生态系统中的什么成分？

生1：有3个去向，包括呼吸消耗、流入下一营养级、分解者分解。

生2：下一营养级指初级消费者。

生3：初级消费者、第二营养级。

师：第二营养级能量的来源和去路是否和第一营养级相同？

生继续思考。师生共同分析第二营养级能量流动的去路。

师：请同学们回顾“判一判”的第4题——“流经第二营养级的总能量指次级消费者摄入到体内的能量”，这句话错在哪里？

生：次级消费者是第三营养级，不是第二营养级。

师：假如要修改这句话，怎么改？

生1：流经第二营养级的总能量指初级消费者摄入到体内的能量。

师：有不同意见吗？

生2：流经第二营养级的总能量指初级消费者同化的能量。

师：两种不同的说法，哪种更准确？

师：请同学们思考，摄入量和同化量是一回事吗？区别在哪里？

生：摄入量指消费者从外界摄入的食物的总能量，摄入的能量不一定都能被消化吸收。

师：对，摄入量包含被消费者消化吸收了的能量即同化量和未被消化吸收的能量即粪便。

师：粪便中的能量属于第二营养级吗？

生：不属于，应该属于第一营养级。

师：那么流经第二营养级的能量指的是什么？

生：第二营养级同化的能量。

师：第二营养级从第一营养级获取的能量，首要用途是什么？

生：通过呼吸作用以热能的形式散失掉。

师：剩下的一部分能量呢？

生：用于自身生长发育繁殖。

师：这部分能量又有几个去路？

生：3个。

师：下面请同学们根据刚才的分析，完成导学案中第二营养级的能量流动模型（见图3）。

3.运用能量流动模型解决相关问题，进一步厘清相关概念及能量流动的细微差异。

师：分析第一、第二营养级能量流动模型，我们可以发现，每个营养级同化的能量都会被呼吸作用以热能形式散失，那么，散失的能量是否就是分解的这部分有机物中全部的能量？

生思考后回答“不是”。

师：呼吸作用的实质是什么？

生：分解有机物，释放能量。

师：有机物分解释放出来的能量，和散失掉的热能是否相等？

生：不相等，还有部分合成ATP供生命活动。

师：呼吸作用以热能散失掉的能量只是分解有机物释放出的能量的一部分。

师：与第一营养级相比，第二营养级能量模型的构建有何不同？

生：第二营养级多了未被同化的能量，也就是粪便。

师：如果消费者位于食物链的顶端，最高营养级，能量流动的去路有什么不同？

生：没有流入下一营养级的这个“去路”。

师：除此之外，各营养级能量流动去路大致相同。

师：大家思考一下，在解题时，如果能量流动有两个去路、三个去路、四个去路，分别应该怎样回答？

生讨论后回答：两个去路时，回答“呼吸作用消耗、自身生长发育繁殖”;三个去路时，回答“呼吸作用消耗、流入下一营养级、分解者分解”;四个去路时，回答“呼吸作用消耗、流入下一营养级、未被利用、分解者分解”。

师：同学们在刚才的讨论中有没有注意到，三个去路和四个去路的区别是什么？

生：四个去路中多了一个“未被利用的能量”。

师：“未被利用”指的是什么？

生1：没有被吃掉的。

生2：没有被分解……

师：对，未被利用指既没有被呼吸消耗，又未流入下一营养级，也未被分解者分解的能量。

生：那什么情况下才有未被利用的能量呢？

师：未被利用的能量指的是，一年或其他统计时段内，每个营养级中的能量可能未被呼吸消耗、未被分解、没有传入下一营养级，或者生物死亡后以有机物的形式存在。——未被利用的能量，只是在统计时未被利用，最终还是会被利用的。

师：如果统计的时间足够长，流入某一营养级的能量去路就是三条。如果是一定时间内，则有四条。

随堂练习：

某同学绘制了下图所示的能量流动图解，下列相关叙述正确的是（ ）。

A.生产者固定的总能量可表示为（A1+B1+C1+A2+B2+C2+D2）

B.由生产者到初级消费者的能量传递效率为D2/W1

C.初级消费者摄入的能量为（A2+B2+C2）

D.W1=D1+D2

师引导学生根据构建的能量流动模型，分析能量流动图解中的字母所代表的含义，以及W1与A1、B1、C1、D1的关系，使学生进一步巩固所复习过的知识。

三、应用提升

学生按照赛达伯格湖能量流动示意图，计算能量从第一营养级到第二营养级、从第二营养级到第三营养级的转化效率，并分析、归纳出能量不能百分百传到下一营养级的原因，同时总结出能量流动的特点，完成“导学案”中的相关问题。

师：我们为什么要强调能量流动是“单向”的？

生：因为各营养级之间的食物关系是不可逆的。

师：为什么能量只能“流动”不能“循环”？

生：能量一旦散失，不可再利用。

师：能量传递效率如何计算？请大家将计算公式写在导学案上。（师板书公式：能量传递效率=某一营养级同化的能量/上一营养级同化的能量×100%）

师：公式中，分子与分母的含义大家要明确。分子的含义是什么？

生：分子是指上一营养级传递到本营养级的同化量。

师：对，这部分能量不包含粪便，也不包含人工输入的能量。

师：分母的含义是什么？

生：上一营养级同化的能量。

师：包括这一营养级从上一营养级同化的能量以及人工输入的能量。下面根据大家总结出来的计算公式，我们一起完成相关练习。

在如图5所示的食物网中，如果图中的“草”能够提供10000kJ的能量，营养级间的能量传递效率为10%—20%，那么鹰占据的营养级能够得到的最低和最高能量值分别是 KJ和 KJ。

（这道题并没有给出具体的能量传递效率，鹰从不同食物链中获取的能量比例也没有给出来。因此，学生在解题时，有直接选一条食物链分别按最高和最低传递效率来计算的，也有直接将鹰从蛇和青蛙处获得的能量按照1∶1的比例来计算的。对此，教师没有直接给出答案，而是请学生分别展示自己的计算方法，和学生一起分析哪一种计算方法是正确的）

师：这道题并没有给出具体的传递效率，那么如何计算鹰获得的能量？

生：分别按10%和20%进行计算。

总结：由于一般情况下能量在两个相邻营养级之间的传递效率是10%—20%。故在能量流动的相关问题中，若题干中未作具体说明，则一般认为能量传递的最低效率为10%，最高效率为20%。

师：确定传递效率后，我们遇到的第二个问题就是——鹰在食物网中占据了几个营养级？

生：两个，第四和第五营养级。

师：也就是说，鹰的能量来源有两个，在题目中并未给出不同食物链能量来源的比例，但要求我们计算鹰能得到的最低和最高的能量值，这时我们能不能自己确定一个能量来源比例进行计算呢？

生：不可以。

师：那么该如何计算呢？

生：如果要计算鹰得到的最低能量值，应该按照最长的食物链、最低的传递效率进行计算。

师生共同总结能量流动“最”值计算规律，如图6。

师展示生态金字塔分析对比图，总结三种金字塔特点、含义及特例（略）。根据能量流动过程的特点，总结对生产实践的指导意义（略）。（责编 白聪敏）