“生态系统的能量流动”教学中的难点剖析.doc
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1、“生态系统的能量流动”教学中的难点剖析 生态系统的能量流动是现行人教版生物必修3“稳态与环境”中的重难点内容,学生对于书本内容的分析和知识的理解存在疑问和偏差,作者整理了教学中常见的几个基本概念的疑难点并进行剖析,对学生容易混淆的知识点进行了表述,并就能量流动过程中涉及的相关计算进行梳理。 “生态系统的能量流动”是现行人教版“生物必修3稳态与环境”中一节重要的教学内容。经过高三一年的教学,我发现学生对于教材中能量流动的过程和概念很模糊,对于计算很迷惑,书本上的相关概念表述过于精简,示意图却较为复杂,导致学生在学习内容的分析和知识的理解上很难到位,需要教师在授课中对教材中的一些内容进行进一步的组
2、合并加深分析,使学生能较深刻地理解能量流动的相关原理,更好地培养和提高学生分析和推理的能力。下面我就“生态系统的能量流动”这节教学中学生常出现混淆的一些疑难点进行分析。 一、几个基本概念的疑难点分析 1.流动的能量都来自于太阳能么? 人教版生物必修3第94页描述地球上几乎所有的生态系统所需要的能量都来自太阳。这里的“几乎所有”不代表全部,譬如海底热泉生态系统,需要的能量来自于能进行化能合成作用的微生物,主要微生物就是硫细菌,所以不能认为所有生态系统能量的来源都是太阳能。当然以太阳能为主要输入方式的生态系统,也不能认为其能量只来自于太阳能,比如城市生态系统,由于生产者较少,为了维持生态系统的相对
3、稳定,就需要有额外的能量输入,因此在这种人类作用占主导的生态系统中,流经的总能量就不仅仅是太阳能。 2.怎样理解生产者固定的太阳能? 太阳每天输送到地球的能量大约为110kJ。这些能量绝大部分都被地球表面的大气层吸收、散射和反射掉了,大约只有1%以可见光的形式,被生态系统的生产者通过光合作用转化成为化学能,固定在它们所制造的有机物中。这里所说的“固定”的含义该如何理解?是否就是生产者同化的能量呢?有些资料习题中出现“初级总生产量”,这个概念与固定的能量又是什么关系呢?根据我们对生产者的概念的理解,生产者是自养生物,能够将无机物在体内合成有机物,绝大多数情况下是指绿色植物,绿色植物是没有粪便产生
4、的,那么对生产者来说,通过光合作用固定的太阳能最终都会储存在其体内的有机物中,所以“固定”即为“同化”。有些资料习题中出现的“初级总生产量”实际上就是指生产者光合作用制造的有机物的量,从能量的角度理解,也就是指固定的能量。因而,对生产者绿色植物来说,“固定量”,“同化量”,“初级总生产量”,在计算时,可以进行概念转化,看做是同一个数值。 3.流入第二营养级的能量是否就是第二营养级摄入的能量? 在人教版全日制必修第二册老教材中,关于能量在各营养级间流动的描述是“输入第一营养级的能量,一部分在生产者的呼吸作用中以热能的形式散失了,一部分则用于生产者的生长、发育和繁殖,也就是储存在构成植物体的有机物
5、中。在后一部分能量中,一部分随着植物遗体和残枝败叶等被分解者分解而释放出来,还有一部分则被初级消费者植食性动物摄入体内。被植食性动物摄入体内的能量,有一小部分存在于动物排出的粪便中,其余大部分则被动物体所同化。这样,能量就从第一营养级流入第二营养级”。在新教材人教版“必修3稳态与环境”第94页中描述“输入第一营养级的能量,一部分在生产者的呼吸作用中以热能的形式散失了,一部分用于生产者的生长、发育和繁殖,储存在植物体的有机物中。构成植物体的有机物中的能量,一部分随着残枝败叶等被分解者分解而释放出来;另一部分则被初级消费者摄入体内,这样,能量就流入了第二营养级”。新老教材中的“流入“怎么理解?是摄
6、入的意思么?与同化有什么样的联系? 根据老教材的说法“被植食性动物摄入体内的能量,有一小部分存在于动物排出的粪便中,其余大部分则被动物体所同化。这样,能量就从第一营养级流入第二营养级”,强调了“流入”应该是指被第二营养级同化的能量;新教材中,没有用语言强调摄入体内的能量被动物体同化的过程,直接说“构成植物体的有机物中的能量,一部分随着残枝败叶等被分解者分解而释放出来;另一部分则被初级消费者摄入体内,这样,能量就流入了第二营养级”。学生认为“摄入”即为“流入”,在后面理解同化的能量和粪便的能量时便会出现疑惑。笔者认为教师在教学过程中,应该继续沿用老教材的说法,给学生进行解释,让学生理解什么叫做流
7、入,只要明白流入即为同化,那么在进行计算时就不会一头雾水。 4.能量金字塔和数量金字塔是一样的吗? 人教版“必修3稳态与环境”提到如果将单位时间内各个营养级所得到的能量数值,由低到高绘制成图,可形成一个金字塔图形,叫做能量金字塔。从图形中可以看出,能量金字塔是上小下大型的,符合能量传递逐级递减的特点。除了能量金字塔外,还可以按照每个营养级的生物个体数量为依据绘制数量金字塔,这种金字塔一般情况下可清楚地表明各营养级由下而上数目逐渐减少的规律,但是由于生物个体的大小不同,生物个体的代谢效率有差别,因此一个营养级的生物数量多并不意味着其固定的能量一定比另一个生物数量较少的营养级固定的能量多。如成千上
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