教案设计
作者：河南省周口市大庆路周口一中 李冰
生态系统中的能量流动
一：【教学背景】
1.知识目标：面向学生，高中。
2.学科：生物
3.课时：一节
4：课前准备：1.把学生分成4个小组每组选两个成员组成一个评委小组。2,：课
前布置预习，并试做预习作业。3：百度搜集资料，并有自己的分析和思索。
二：【教学课题】生态系统的能量流动
1：知识目标：分析生态系统中能量流动的过程（能量的来源、流动渠道）；得出能量流动
的特点；概述研究能量流动的实践意义；应用能量流动规律进行相关计算。 2：能力目标：引导学生定量地分析赛达伯格湖的能量流动过程和特点，提高分
析、综合和推理的思维能力；尝试调查农田生态系统中的能量流动情况。
3：:情感、态度与价值观目标；通过分析生态系统能量流动的特点，体验用普通
联系的观点来分析事物的方法；探究能量流动传递的特点形成的原因，探究研究
能量流动的实践意义，参加一些生物知识的讨论，形成合理利用资源应遵循生态
学远离和可持续发展的观念。
4：引导学生绿色上网，利用互联网搜集资料，提高应用互联网搜集筛选分析整
理资料的能力
三：【教材分析】1：教学内容：江苏教育出版社生物3《生态系统中的能量流动》，
围绕教学目标和互联网搜集的资料进行整合。:
2：教学重点：生态系统能量流动的过程和特点。
3：教学难点：生态系统能量流动的特点极其形成的原因“
4：教材分析：教材概括性地指出了“生态系统能量流动的概念”，即：生态系统
中能量的输入、传递和散失的过程叫做生态系统的能量流动。那么，生态系统的
能量是如何输入、传递和流动的，就成了能量流动这一问题的切入点，也就引出
了本小节的三个探究问题：能量流动的过程，能量流动的特点，研究能量流动的
实践意义。
“能量流动的过程”，教材以“光合作用”知识为基础，清楚地讲述了生态系统中用
于能量流动的“能量”来源，并详细地分析了第一营养级(生产者)获得能量的全过
程，定性地阐述了该营养级的能量变化。又以图示的形式重点说明了第二营养级
生态系统中能量流动的计算方法
一、食物链中的能量计算
1.已知较低营养级生物具有的能量（或生物量），求较高营养级生物所能获得能量（或生物量）的最大值。
例1.若某生态系统固定的总能量为24000kJ，则该生态系统的第四营养级生物最多能获得的能量是（ ）
A. 24kJ B.
192kJ C.96kJ D. 960kJ
解析：据题意，生态系统固定的总能量是生态系统中生产者（第一营养级）所固定的能量，即24000kJ，当能量的传递效率为20%时，每一个营养级从前一个营养级获得的能量是最多的。因而第四营养级所获得能量的最大值为：24000×20%×20%×20%=192kJ。 答案：D
规律：已知较低营养级的能量（或生物量），不知道传递效率，计算较高营养级生物获得能量（或生物量）的最大值时，可按照最大传递效率20%计算，即较低营养级能量（或生物量）×(20%)n（n为食物链中由较低营养级到所需计算的营养级的箭头数）。
2.已知较高营养级的能量（或生物量），求较低营养级应具备的能量（或生物量）的最小值。
例2.在一条有5个营养级的食物链中，若第五营养级的生物体重增加1 kg，理论上至少要消耗第一营养级的生物量为（ ）
A. 25 kg B. 125 kg C. 625 kg D. 3125 kg
解析：据题意，要计算消耗的第一营养级的生物量，应按照能量传递的最大效率20%计算。设需消耗第一营养级的生物量为X kg，则X=1÷(20%)4=625 kg。 答案：C
规律：已知能量传递途径和较高营养级生物的能量（或生物量）时，若需计算较低营养级应具有的能量（或生物量）的最小值（即至少）时，按能量传递效率的最大值20%进行计算，即较低营养级的生物量至少是较高营养级的能量（或生物量）×5n（n为食物链中，由较低营养级到所需计算的营养级的箭头数）。
一 “名
－▲， 、 ●教学案例与评析● ２０１ ６．１２新课程导学
系统的能量流动”中的能量传递效率问题
贵州Ｉ省贵阳市白云区第二高级中学 冉 珩
摘 要 高中生物必修３“生态系统的能量流动”一节中的能量传递效率问题，历来是教学的一个重点和难点，但学生对
生态系统的能量流动过程和相关概念往往缺乏清晰、深刻的认识，导致做题时出错。本文笔者结合典型例题，对该问题进行
分析、释疑。
关键词 高中生物 生态系统能量传递效率
能量传递效率指的是某个营养级的同化量与上一营养
级同化量的比值。林德曼定律指出，相邻两个营养级之间
的能量传递效率通常在１Ｏ 一２Ｏ 之间。在日常教学或考
试中，常见题型有下面四类。
一、未知能量传递效率的数值。求某个营养级获能的
最值
遇到这一类题目时，首先要搞清所求营养级在食物网
中的位置关系；其次要注意题目中字眼，是“最少”还是“最
多”；最后才是按规律得出答案。如果已知低营养级的能
量，求高营养级至少获得的能量时，能量传递效率按１ｏ 计
算；求高营养级最多获得的能量时，能量传递效率按２Ｏ 计
算。如果已知高营养级的能量，求至少消耗低营养级多少
能量时，能量传递效率按２Ｏ 计算；最多消耗低营养级多少
能量时，能量传递效率按ｌｏ 计算。
二、已知各营养级的供能比例。求某营养级的能量
首先，根据题意画出食物网；其次，列出每条食物链具
体的能量分配比例；再次，确定能量传递效率是１Ｏ 还是
２Ｏ ；最后，如果是求低营养级的消耗量用逆推法，如果是
求高营养级获得的能量则应按照从低营养级向高营养级的
思路解题。
三、未知各营养级的供能比例。求某营养级获能的最值
在食物网中，如果各营养级之间的能量传递效率未知，
求最高营养级最多获得的能量时，选择其中最短的食物链，
能量传递效率按２Ｏ 计算；求最高营养级至少获得的能量
时，选择其中最长的食物链，能量传递效率按ｌｏ 计算。
例１下图为某草原生态系统的食物网示意图，请回答：
第十章 生态系统中的能量流动
10.1 研究能量传递的热力学定律
一、研究能量传递规律的热力学定律
古代的罗马与中国，中世纪的欧洲，均出现了许多与能量有关的发明，但到目前为止，仍极少系统整理能量研究的历史。对意大利天文学家伽利略而言，热只是一种肉体的感觉；英国哲学家培根认为热能是无法使物体产生动作的；牛顿提出的质量、动量与力等定律也几乎和生物之能量基础无关。然而，这些学说却奠定了能量观点的理论基础。瓦特发明的蒸气机，除了对工业革命有不可磨灭的贡献外，同时也引导了热力学定律的提出。
目前，生态学家所极力倡议的能量分析，其主要文献的出版，似乎在1973年能源危机后最为踊跃。然而，能量分析的观念，却可追溯至150年前热力学定律提出之时。1840年热力学定律的提出，可以说是能量、资源观念定性与定量分析的分界线。在热力学定律提出前，主要为重农主义者倡导的自然资源为经济之基础，属定性分析。热力学第一定律的提出，促进了能量的量化研究，热力学第一定律认为，能量可以从一种形式转化为另一种形式，但总的当量不变。一切实际存在的自然界物体，无不与外界进行能量交换，且其自身状态也不断随时间的变化而发生变化。热力学第一定律指出了系统的这种演变及其与外界不断进行能量交换所遵循的定量关系。热力学第二定律认为，热量只能自发地由高温物体向低温物体传递，热功转换、热传导都具有不可逆性。根据这一定律，一个与外界没有能量、物质交换的孤立系统存在温差时，热量总是自发地从高到低传递。从分子物理学角度看，分子运动趋向于紊乱无序，也就是说整个系统的熵增加了。
能量是生态系统的动力，是一切生命活动的基础。一切生命活动都伴随着能量的变化，没有能量的转化，也就没有生命和生态系统。生态系统的重要功能之一就是能量流动，能量在生态系统内的传递和转化规律服从热力学的两个定律。
（一）热力学第一定律
热力学第一定律可以表述如下：“在自然界发生的所有现象中，能量既不能消灭也不能凭空产生，它只能以严格的当量比例由一种形式转变为另一种形
