对一个能量流动问题的反思和拓展(校对稿).doc

对一个能量流动问题的反思和拓展 张海其 （江苏省江安高级中学 226534） 能量流动的有关问题历来是学生学习的难点，看似简单，细细推敲往往比较复杂，笔者在教学过程中就遇到了这样一个问题，细究起来，感觉这一个问题具有普遍性，解决好，有利于学生准确建构生态系统能量流动的数学模型，真正理解能量流动的十分之一定律。 1 问题分析 1.1 问题 用含能量10 KJ的青草喂兔子，有1－2 KJ的能量流入了兔子。这一说法是否正确？为什么？ 1.2 观点 观点一：正确。因为根据能量在相邻两个营养级之间传递效率大约是10％－20％,所以10 KJ×（10％－20％）＝1－2 KJ。 观点二：错误。兔子摄入的能量没有10 KJ，因为青草并没有全部被兔子消化吸收，还有部分能量储存在兔子粪便中，随粪便流向了分解者，所以，流入兔子的能量应该小于1－2 KJ。 观点三：错误。因为输入青草的能量不是10 KJ，除了有机物中现存的能量，还包括生长过程中消耗的能量，总能量应远大于10 KJ，所以流入兔子的能量应该大于1－2 KJ。 1.3 解析 同学的观点可以概括为以上三种类型。乍一听，三种观点好像都有道理,到底哪一种正确呢？ 在该问题中，研究的对象是两个营养级，运用十分之一定律,如果知道了“输入青草的能量”，将其数值×（10％－20％）即可得到“流入兔子的能量”。因此，关键是要弄清“输入青草的能量”。 输入青草的能量是多少呢？观点二认为“输入青草的能量”小于10 KJ，认为还有一部分能量储存在兔子粪便中，仔细考虑,其错误实质是混淆了“输入青草的能量”和“流入兔子的能量”这两个概念。观点一认为输入青草的能量就是10 KJ。其实，10 KJ的能量应当只是储存在青草有机物中的能量，通过进一步分析可以知道:输入青草的能量＝10 KJ青草的能量＋青草呼吸作用中以热能的形式散失的能量；10 KJ青草的能量＝“流入兔子的能量”＋从青草流入分解者的能量（兔子粪便中青草中的能量）。由此可见，“输入青草的能量”远远大于10 KJ，因此,流入兔子的能量大于1－2 KJ。 2 反思和拓展 《普通高中生物课程标准（实验）》中，“分析生态系统中的物质循环和能量流动的基本规律及其应用”，“分析”是学习目标使用的行为动词，也就是说，这一部分内容学习要达到了应用水平。怎样才能让学生更好地掌握好本节知识，达到学习要求呢？本人的体会如下： 2.1 理解一组动词 在理解生态系统能量流动的过程和特点的基础上，还要结合语文知识，对本节教材中出现的“流入”、 “流出” 、“输入”、“摄入”这四个关键动词加深理解。 “流入”和“流出”这两个词出现在教材中处理林德曼－赛达伯格湖能量流动数据的资料分析中，“流入”是进入某一个营养级的总能量，是某一营养级同化总量。“流出”这一词含义，教材在这一部分作出了这样的说明“流出的能量不包括呼吸作用损失的能量”，而从林德曼－赛达伯格湖能量流动数据资料分析：“流出的能量”应该由四个部分组成，①输入下一营养级的能量、②流向分解者的能量、③未利用的能量、④呼吸作用损失的能量。因此依据教材的说明“流出”的能量＝输入下一营养级的能量（下一营养级同化量）＋流向分解者的能量＋未利用的能量，也就是说“流出”的能量应该由三个部分组成。这样理解的话，能量传递效率μ＝“流出”该营养级的能量÷“流入”该营养级能量×100%。μ要比实际能量传递效率高。《教师教学用书》对于“流出”的说明就比较清楚、准确——“流出的能量（输入后一个营养级的能量）”。 “输入”和“摄入”教材中这两个词有明确的区别，对于生产者一般用“输入”而不用“摄入”，对于第二或以上营养级，“输入”某一营养级的能量β，就是某一营养级的同化总量，它有四个可能的去向，①在呼吸作用中以热能形式散失了；②用于生长、发育和繁殖等生命活动，储存在有机物中；③随遗体、残骸被分解者分解；④被下一营养级生物摄入体内。用数学模型表示为：β＝①＋②；②＝③＋④或β＝①＋③＋④。“摄入”应该理解为动物捕食的总量，既包括该营养级动物同化的总能量，还应该包括动物的粪便中的能量（上一营养级流向分解者的能量）。 综合一下，对于同一营养级，“摄入”＝“输入”＋部分上一营养级流向分解者的能量；“输入”＝ “流入”＝ 某一营养级的同化总量；“流出”的意义要看具体的说明（教材中为输入后一个营养级的能量）。 2.2 培养两个能力 即熟练掌握能量流动模型和文字信息相互转换的能力 建构模型是《课程标准》着力强调培养的一个能力，通过本节内容的学习，还必须培养学生解读能量流动模型的能力，熟悉模型构建和文字信息的转换技巧。请看下面的一例： 例：下图表示在生态系统中，能量的示意图，请分析回答。 (1)图中A表示B表示 (2)在“兔子→狼”这一关系中，