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摘 要： 生态系统的能量流动是生态学的重要内容，通过原创的漫画演绎生态瓶中生物的生命活动过程，定性分析能量流动的过程。对赛达伯格湖的能量定量分析，用网格纸建立该生态系统的能量流动数学模型，进一步形成能量金字塔。通过上述教学策略充分调动学生学习的兴趣和积极性，拉近学生与生态学知识的距离，帮助学生理解能量流动的特点，赞同科学饮食方式，形成科学的生命观念。
关键词： 能量流动;概念模型;定性分析;数学模型;定量分析;漫画
《生态系统的能量流动》是生态学研究的重要内容，也是人教版高中生物必修3第5章的重要知识点。本节内容以生态系统的结构为基础，与必修1的光合作用、呼吸作用相联系，同时与生态系统的物质循环紧密联系。能量流动的概念、能量流动的研究单位和基本思路、能量流经第一、第二营养级的过程与生态系统的能量流动过程示意图的联系与区别，往往是学生难以理解、区分和记忆的;关于赛达伯格湖的能量流动图解，因为数学内容较多使图解看起来烦冗复杂，难以引起学生的关注，导致学生错失了认识自然生态系统能量流动的机会，所以对于能量金字塔也就只是停留在定性分析的层面。
生态系统的研究非常直观，而能量流动的分析则非常抽象，怎样才能让学生接近真正的生态系统的能量流动，理解其流动特点？教师应想办法让学生真正变成课堂的主人，让学生踊跃地参与思、说、写、评、改。本文通过探究与教学内容和学生思维特点相适应的教学策略，调动学生学习的主动性和积极性，实现高效的课堂教学;通过建立简单的生态系统——生态瓶，用自主创作的漫画演绎生态瓶中的成分，定性分析能量流动过程并建立能量流动模型，通过定量分析自然生态系统，用网格纸建立能量流动的数学模型，并形成能量金字塔。
一、制作生态瓶“亲近”生态系统
生态系统范围有大有小，对于生态系统的研究可以是自然的大型的生态系统，但对于课堂教学来说范围过大显得空泛、不具体。为了让学生更好地观察和认识生态系统，从情感上更容易接受和了解生态系统，在教学生态系统的结构之后，教师布置学生制作一个极简生态瓶，瓶中有藻类、虾（食藻）、鱼（杂食性）、微生物、泥沙、石块和水，并观察生态瓶中生物的活动。
在课堂上教师请学生代表分析生态瓶——生态系统的结构：组成成分、食物链和食物网，巩固对生态系统结构的认识。教师引导学生思考食物链、食物网的动力，帮助学生形成物质能量观。
二、创作漫画演绎生态系统能量流动，建立概念模型
高中階段的学生几乎都喜欢看漫画和动漫，以漫画为载体可以使学习科学知识的过程变得简单轻松，还有利于增强学生的记忆，这方面已有取得成功的相关示例。如动漫《工作细胞》、相关漫画公众号对2018年诺贝尔生理学奖或医学奖“免疫抑制疗法”的解读，都受到了大众的欢迎，达到了科普的目的。 根据极简生态瓶的成分，制作与能量流动相关的漫画，如图1所示：
教师布置学生小组学习任务：根据漫画讨论能量流经第一营养级的过程：能量的输入（方式和形式）、能量的利用、能量的散失和能量的传递，以文字和箭头形成概念模型。师生一起完善概念模型，如图2所示：
学生自主讨论“粪便量”属于哪一个营养级同化的能量，最终流向哪个方向，摄入量与同化量、粪便量的关系，并建立数学公式，形成数学模型：摄入量=同化量+粪便量。某一营养级粪便中的能量属于上一营养级同化量的一部分，最终流向分解者。
教师引导学生根据漫画分析“暂未被利用的能量”的含义：未被自身呼吸消耗，也未被后一营养级和分解者利用的能量。其最终的去向：通过呼吸作用以热能形式散失、流向下一营养级和分解者。进一步得出“暂未被利用的能量”存在的条件是“定量定时的研究”。 [1]
三、从单一营养级的能量流动到生态系统的能量流动，形成能量流动概念
教师引导学生分析图2第一、二、营养级能量的来源和最终的去向（箭头的最终指向），建立生态系统的能量流动图解（如图3所示）：
从单个营养级的能量流动模型变换为生态系统总的能量流动模型的动态过程，有助于学生理解单个营养级能量流动图与整个生态系统的能量流动图解之间的联系和区别。
学生小组讨论、归纳三个营养级的能量输入和输出方向的异同点。第一营养级能量输入主要是生产者的光合作用，光能转化为化学能，第二、三营养级的能量输入是动物捕食后消化吸收的有机物。第一、二营养级的能量最终流出方向是呼吸作用以热能形式散失、流向下一营养级和分解者分解利用。第三营养级也就是该生态系统的最高营养级能量最终流出方向只有两个：呼吸作用以热能形式散失和分解者分解利用。
通过上述分析学生总结能量流动的概念：生态系统中能量的输入、转化、传递、散失的过程。
四、 定量分析赛达伯格湖能量流动，建立数学模型，总结能量流动特点，完善概念模型
建立生态瓶能量流动概念模型的最后一个步骤：通过进一步实验或观察等，对模型进行检验或修正。赛达伯格湖的能量流动定量分析就是一个有效的检验方法。
学生根据实验数据，分析每一个营养级的能量来源和分配， [2] 为什么存在“未利用”的能量？这部分能量的去向是哪里？能量的流动过程与生态瓶是否一致？最终得出结论：自然生态系统赛达伯格湖的能量流动与概念模型一致。
学生以小组为单位制作数学模型，用教师派发的网格纸﹝每一个网格表示1 J/（cm 2 ·a）（焦每平方厘米每年）﹞，裁剪出相应大小的纸片分别代表生产者、植食性动物、肉食性动物同化的能量，并在代表每一个营养级同化量的纸片上画出能量的分配。如图4所示：
观察自制的数学模型，学生可以很明显地看到能量流动的特点：单向流动，逐级递减。
由学生计算相邻营养级的能量传递效率：第一营养级到第二营养级能量传递效率为13%，第二营养级到第三营养级能量传递效率为20%。教师补充大量的生态调查实验结果表明：能量在相邻两个营养级间的传递效率大约是10%～20%。根据能量传递效率进一步完善生态系统的能量流动过程概念模型。
五、利用数学模型建立能量金字塔模型
根据能量金字塔的描述，学生将制作的数学模型由低营养级到高营养级摆放，就形成了赛达伯格湖的能量金字塔。
六、认同科学饮食方式，形成健康的生活方式和生命观念
根据生态系统能量流动特点，学生讨论：“一只兔子被狐狸吃了，兔子含有的能量约有10%～20%进入狐狸体内？” [3] 结合人教版高中生物必修1教材第93页“荒岛求生最佳策略”“如何调整饮食结构可以吃得健康又环保”， [4] 学生理解生态系统的能量流动研究单位是种群，而不是个体，认同科学饮食方式，形成健康的生活方式和生命观念。
学生制作生态瓶、绘制漫画演绎能量流动过程，构建概念模型和数学模型，定性分析结合定量分析等策略，贴合学生心理发展和思维水平，充分调动学生学习的积极性，帮助学生理解本课的重难点知识，从而达到了课堂教学的高效性，达成了“以教师为主导，学生为主体”的目标。
参考文献
[1] 赵恋军.对“生态系统的能量流动”几个问题的释疑[J].生物学通报，2015，50（7）：10.
[2]朱慧娟.“生态系统中的能量流动”一节的教学设计[J].生物学教学，2016，41（10）：53-55.
[3]童雅赟.“生态系统能量流动”一节疑难知识的教学策略[J].生物学通报，2018，53（4）：46-48.
[4]杨星宇，卢晓梅，彭宇.“生态系统的能量流动”说课[J].教育教学论坛，2018（3）：197-198.
关键词： 能量流动;概念模型;定性分析;数学模型;定量分析;漫画
《生态系统的能量流动》是生态学研究的重要内容，也是人教版高中生物必修3第5章的重要知识点。本节内容以生态系统的结构为基础，与必修1的光合作用、呼吸作用相联系，同时与生态系统的物质循环紧密联系。能量流动的概念、能量流动的研究单位和基本思路、能量流经第一、第二营养级的过程与生态系统的能量流动过程示意图的联系与区别，往往是学生难以理解、区分和记忆的;关于赛达伯格湖的能量流动图解，因为数学内容较多使图解看起来烦冗复杂，难以引起学生的关注，导致学生错失了认识自然生态系统能量流动的机会，所以对于能量金字塔也就只是停留在定性分析的层面。
生态系统的研究非常直观，而能量流动的分析则非常抽象，怎样才能让学生接近真正的生态系统的能量流动，理解其流动特点？教师应想办法让学生真正变成课堂的主人，让学生踊跃地参与思、说、写、评、改。本文通过探究与教学内容和学生思维特点相适应的教学策略，调动学生学习的主动性和积极性，实现高效的课堂教学;通过建立简单的生态系统——生态瓶，用自主创作的漫画演绎生态瓶中的成分，定性分析能量流动过程并建立能量流动模型，通过定量分析自然生态系统，用网格纸建立能量流动的数学模型，并形成能量金字塔。
一、制作生态瓶“亲近”生态系统
生态系统范围有大有小，对于生态系统的研究可以是自然的大型的生态系统，但对于课堂教学来说范围过大显得空泛、不具体。为了让学生更好地观察和认识生态系统，从情感上更容易接受和了解生态系统，在教学生态系统的结构之后，教师布置学生制作一个极简生态瓶，瓶中有藻类、虾（食藻）、鱼（杂食性）、微生物、泥沙、石块和水，并观察生态瓶中生物的活动。
在课堂上教师请学生代表分析生态瓶——生态系统的结构：组成成分、食物链和食物网，巩固对生态系统结构的认识。教师引导学生思考食物链、食物网的动力，帮助学生形成物质能量观。
二、创作漫画演绎生态系统能量流动，建立概念模型
高中階段的学生几乎都喜欢看漫画和动漫，以漫画为载体可以使学习科学知识的过程变得简单轻松，还有利于增强学生的记忆，这方面已有取得成功的相关示例。如动漫《工作细胞》、相关漫画公众号对2018年诺贝尔生理学奖或医学奖“免疫抑制疗法”的解读，都受到了大众的欢迎，达到了科普的目的。 根据极简生态瓶的成分，制作与能量流动相关的漫画，如图1所示：
教师布置学生小组学习任务：根据漫画讨论能量流经第一营养级的过程：能量的输入（方式和形式）、能量的利用、能量的散失和能量的传递，以文字和箭头形成概念模型。师生一起完善概念模型，如图2所示：
学生自主讨论“粪便量”属于哪一个营养级同化的能量，最终流向哪个方向，摄入量与同化量、粪便量的关系，并建立数学公式，形成数学模型：摄入量=同化量+粪便量。某一营养级粪便中的能量属于上一营养级同化量的一部分，最终流向分解者。
教师引导学生根据漫画分析“暂未被利用的能量”的含义：未被自身呼吸消耗，也未被后一营养级和分解者利用的能量。其最终的去向：通过呼吸作用以热能形式散失、流向下一营养级和分解者。进一步得出“暂未被利用的能量”存在的条件是“定量定时的研究”。 [1]
三、从单一营养级的能量流动到生态系统的能量流动，形成能量流动概念
教师引导学生分析图2第一、二、营养级能量的来源和最终的去向（箭头的最终指向），建立生态系统的能量流动图解（如图3所示）：
从单个营养级的能量流动模型变换为生态系统总的能量流动模型的动态过程，有助于学生理解单个营养级能量流动图与整个生态系统的能量流动图解之间的联系和区别。
学生小组讨论、归纳三个营养级的能量输入和输出方向的异同点。第一营养级能量输入主要是生产者的光合作用，光能转化为化学能，第二、三营养级的能量输入是动物捕食后消化吸收的有机物。第一、二营养级的能量最终流出方向是呼吸作用以热能形式散失、流向下一营养级和分解者分解利用。第三营养级也就是该生态系统的最高营养级能量最终流出方向只有两个：呼吸作用以热能形式散失和分解者分解利用。
通过上述分析学生总结能量流动的概念：生态系统中能量的输入、转化、传递、散失的过程。
四、 定量分析赛达伯格湖能量流动，建立数学模型，总结能量流动特点，完善概念模型
建立生态瓶能量流动概念模型的最后一个步骤：通过进一步实验或观察等，对模型进行检验或修正。赛达伯格湖的能量流动定量分析就是一个有效的检验方法。
学生根据实验数据，分析每一个营养级的能量来源和分配， [2] 为什么存在“未利用”的能量？这部分能量的去向是哪里？能量的流动过程与生态瓶是否一致？最终得出结论：自然生态系统赛达伯格湖的能量流动与概念模型一致。
学生以小组为单位制作数学模型，用教师派发的网格纸﹝每一个网格表示1 J/（cm 2 ·a）（焦每平方厘米每年）﹞，裁剪出相应大小的纸片分别代表生产者、植食性动物、肉食性动物同化的能量，并在代表每一个营养级同化量的纸片上画出能量的分配。如图4所示：
观察自制的数学模型，学生可以很明显地看到能量流动的特点：单向流动，逐级递减。
由学生计算相邻营养级的能量传递效率：第一营养级到第二营养级能量传递效率为13%，第二营养级到第三营养级能量传递效率为20%。教师补充大量的生态调查实验结果表明：能量在相邻两个营养级间的传递效率大约是10%～20%。根据能量传递效率进一步完善生态系统的能量流动过程概念模型。
五、利用数学模型建立能量金字塔模型
根据能量金字塔的描述，学生将制作的数学模型由低营养级到高营养级摆放，就形成了赛达伯格湖的能量金字塔。
六、认同科学饮食方式，形成健康的生活方式和生命观念
根据生态系统能量流动特点，学生讨论：“一只兔子被狐狸吃了，兔子含有的能量约有10%～20%进入狐狸体内？” [3] 结合人教版高中生物必修1教材第93页“荒岛求生最佳策略”“如何调整饮食结构可以吃得健康又环保”， [4] 学生理解生态系统的能量流动研究单位是种群，而不是个体，认同科学饮食方式，形成健康的生活方式和生命观念。
学生制作生态瓶、绘制漫画演绎能量流动过程，构建概念模型和数学模型，定性分析结合定量分析等策略，贴合学生心理发展和思维水平，充分调动学生学习的积极性，帮助学生理解本课的重难点知识，从而达到了课堂教学的高效性，达成了“以教师为主导，学生为主体”的目标。
参考文献
[1] 赵恋军.对“生态系统的能量流动”几个问题的释疑[J].生物学通报，2015，50（7）：10.
[2]朱慧娟.“生态系统中的能量流动”一节的教学设计[J].生物学教学，2016，41（10）：53-55.
[3]童雅赟.“生态系统能量流动”一节疑难知识的教学策略[J].生物学通报，2018，53（4）：46-48.
[4]杨星宇，卢晓梅，彭宇.“生态系统的能量流动”说课[J].教育教学论坛，2018（3）：197-198.