5.1.2 生态系统的结构和功能 教学设计-2026-2027学年人教版生物八年级上册

5.1.2 生态系统的结构和功能（教学设计） 课题 5.1.2 生态系统的结构和功能 课时安排 2课时 教材分析 本节是第五单元第一章第二节，是全章乃至全单元的核心概念课。教材在第一节“生物与环境相互作用”的基础上，把视角从“关系”推进到“系统”：生态系统的概念（生物群落与其环境相互作用而形成的统一整体）、组成成分（非生物的物质和能量、生产者、消费者、分解者）及其功能（物质循环和能量流动沿食物链和食物网进行），并进一步揭示生态系统的自动调节能力是有限的。本节内容承上启下：上承生物与环境的关系与种群、群落的思想，下启生物圈作为最大生态系统的整体观，是学生形成结构与功能观、物质与能量观的关键节点。 从知识内在逻辑看，本节沿着“是什么—由什么组成—怎样运转—稳定吗”的认知线索展开：先以池塘等真实生态系统建立概念，再分析四种组成成分及生产者、消费者、分解者的地位与相互关系；然后通过书写食物链、构建食物网理解营养结构，进而认识物质循环的全球性与能量流动的逐级递减（一般只有约10%～20%流入下一营养级），并以生物富集（如日本水俣病汞污染事件）和草原过牧退化为例，说明生态系统的自我调节能力有一定限度。 教材安排的活动包括：分析池塘生态系统图片归纳概念与成分、练习书写食物链并找出多条食物链交织成的食物网、资料分析生物富集现象、讨论生态系统的自我调节能力。科学方法上重点训练模型建构（绘制食物链食物网简图、能量流动示意图）与资料分析、逻辑推理能力。课时划分建议：第1课时完成生态系统的概念、组成成分与食物链、食物网（营养结构）；第2课时完成物质循环、能量流动、生物富集与自我调节能力的学习。 核心 素养目标 生命观念：通过分析池塘生态系统中生产者制造有机物、消费者取食、分解者分解残体归还环境的过程，学生建立生物与环境相互依存的整体观念；通过追踪碳、氮等元素在生物与无机环境之间的往返循环和能量沿食物链单向流动、逐级递减的规律，初步形成物质与能量观，理解物质是能量的载体、循环是流动的基础，从而确立“生态系统是一个统一整体、各成分缺一不可”的生命观念。 科学思维：运用模型建构的方法，把复杂的捕食关系抽象为食物链、食物网简图，学会按书写规则规范表达并检查纠错（如不写分解者和非生物部分、箭头指向捕食者）；依据能量逐级递减的规律，推理解释“为什么食物链一般不超过四五个营养级”“为什么处于最高营养级的虎、鹰数量通常很少”；通过水俣病资料分析，推理生物富集沿营养级逐级放大的规律，发展基于证据的归纳与演绎能力。 探究实践：以校园边的小池塘（或视频资料）为对象，学生观察并记录其中的水生植物、鱼类、螺类、水鸟及阳光、水、泥沙等，尝试给各成分归类并绘制该池塘的食物网简图；小组合作完成“稻田生态系统”成分标注与食物链书写任务，互相检查纠错；针对“农药残留”问题设计简单的调查或资料检索方案，了解果蔬清洗去残等方法，将课堂知识转化为观察、绘图、表达与解决实际问题的实践能力。 态度责任：通过草原过牧退化、水俣病汞污染等真实案例，学生认识到生态系统自我调节能力有限、人类不合理的活动会造成难以逆转的破坏，形成保护生态系统的责任意识；联系长江十年禁渔、长江江豚数量回升（由约1012头增至1249头）等实例，认同人与自然和谐共生的理念，主动向家庭宣传减少食物浪费、不乱放生、垃圾分类等行为，把生态责任落实为日常行动。 重点 和难点 教学重点：生态系统的概念与四种组成成分及其相互关系；食物链和食物网的正确书写与判断；物质循环和能量流动沿食物链进行、能量流动逐级递减的特点；生物富集现象与生态系统自我调节能力的有限性。 教学难点：物质循环的“循环”是指物质在生物与无机环境之间反复利用，而能量流动是单向递减的，两者相伴进行却规律不同，学生极易混淆；营养级与能量递减的定量理解（10%～20%）及生物富集的推理也需要较强的抽象思维。 教学过程 教学环节 教学活动 设计意图 导入新课 第1课时环节一（5分钟）：播放校园边小池塘视频，提问：池水、水草、鱼虾、水鸟、螺、泥沙之间有什么联系？如果把池塘看成一个整体，它叫什么？引出课题。 环节二（12分钟）：分析池塘各成分的角色与关系，归纳生态系统概念与四种组成成分，讨论“没有分解者会怎样”，完成概念图。 环节三（20分钟）：小组书写“草→兔→鹰”等食物链，纠错讨论书写规则，合并多条食物链构建食物网，标出生产者和不同营养级。 环节四（3分钟）：小结第1课时，预告第2课时将沿食物链追踪物质和能量。 第2课时环节一（5分钟）：复习食物网，提出问题：一条食物链上，物质和能量是怎样流动的？ 环节二（15分钟）：分析草→兔→狐的能量去向，得出能量沿食物链单向流动、逐级递减（10%～20%）的结论，解释食物链营养级数有限；结合碳循环示意图认识物质循环。 环节三（10分钟）：资料分析日本水俣病事件，归纳生物富集规律；讨论草原过牧退化，认识自我调节能力有限。 环节四（10分钟）：长江江豚保护情境下的综合应用与当堂检测，梳理板书，布置作业。 两课时按“结构—功能”分野，符合概念建构的认知顺序：第1课时从真实池塘出发建立概念与营养结构，以纠错式书写训练落实规则；第2课时沿食物链追踪能量与物质，用定量推理和案例分析突破难点，最后以江豚保护情境综合迁移，首尾呼应、目标清晰。 讲授新课 任务一：整体观察，建立生态系统概念（观察分析·第1课时） 播放并出示校园边小池塘的照片与视频：阳光下，浮萍和金鱼藻铺满水面一角，鱼群穿梭，螺附着在石头上，一只白鹭立在浅水处，池底是淤泥。 师：请把这些东西分分类：哪些是生物？哪些是非生物？它们之间有联系吗？ 生1：水草、鱼、螺、白鹭、还有看不见的水藻是生物；阳光、水、泥沙、空气是非生物。 生2：鱼吃水草，白鹭吃鱼，螺吃水里的碎屑；水草需要阳光、水和泥沙里的养料。 师（追问）：如果池底淤泥中大量的细菌和真菌消失了，池塘会变成什么样？ 生3：动植物的尸体和落叶会越积越多，营养物质回不到水和土壤里，池塘慢慢就“死”了。所以细菌真菌负责把有机物分解成无机物，归还给环境。 教师归纳：在一定空间内，生物与环境相互作用形成的统一整体叫生态系统。出示概念图并逐一标注四种组成成分：非生物的物质和能量（阳光、水、空气、无机盐等）、生产者（能进行光合作用制造有机物的绿色植物）、消费者（直接或间接以植物为食的动物）、分解者（细菌和真菌等）。 师：请判断——蘑菇是生产者还是分解者？硝化细菌这类微小的藻类呢？ 生4：蘑菇是真菌，是分解者；水里的微小藻类虽然是“微小的”，但能光合作用，是生产者，不是“消费者”，因为它不取食别的生物。 师（追问）：有人说“生态系统就是一群生物”，对吗？ 生5：不对，除了生物还要有非生物的环境，两者相互作用才构成统一整体。 【达成学习目标1】 任务二：书写食物链，构建食物网（模型建构·第1课时） 师：池塘里白鹭吃小鱼，小鱼吃水蚤，水蚤吃藻类。生物之间因吃与被吃而形成的链状联系叫食物链。请把“草、兔、鹰、狐、鼠”之间的吃与被吃关系写成食物链，比一比哪组写得规范。 学生分组书写，教师巡视后投屏展示两组典型答案：A组“阳光→草→兔→鹰”；B组“草→兔→鹰”“草→鼠→狐”“草→鼠→鹰”。 师：A组这条“食物链”能成立吗？问题出在哪？ 生1：不能从阳光开始，阳光不是生物；食物链必须从生产者开始，而且只写生物之间的捕食关系，不包括非生物部分和分解者。 师（追问）：箭头方向有讲究吗？如果写成“鹰→兔→草”行不行？ 生2：不行，箭头表示物质和能量的去向，要从被捕食者指向捕食者，即“草→兔→鹰”，写反了就表示能量从鹰流向兔了，与事实相反。 教师归纳食物链书写三规则：从生产者开始；箭头指向捕食者（取食方）；不包括分解者和非生物部分。 学生按规则修正并补全，汇总得到草地生态系统的食物网：草→兔→鹰，草→鼠→狐，草→鼠→鹰，草→兔→狐等多条食物链交织。 师：食物链和食物链之间为什么会交织成网？ 生3：因为一种生物可以被多种生物捕食，也可以捕食多种生物，比如鼠既被狐吃也被鹰吃。 师（追问）：请在这张食物网中标出生产者，数一数鹰处在第几营养级，它同时占几条食物链？ 生4：草是生产者；鹰在“草→兔→鹰”和“草→鼠→鹰”中都处于第三营养级，共占两条食物链。 课堂练习：完成稻田生态系统成分标注与食物链书写（水稻→稻螟虫→青蛙→蛇），同桌互查纠错后投屏订正。 【达成学习目标2】 任务三：追踪能量，揭示流动规律（定量分析·第2课时） 复习提问：写出食物链“草→兔→狐”，指出其中的生产者、初级消费者、次级消费者。 出示资料：科学家测算，在某草原生态系统中，草固定的能量约为20000千焦每平方米每年，兔获得约2000千焦，狐获得约250千焦。 师：从草到兔再到狐，能量数字发生了什么变化？大约传下去多少？ 生1：越来越少，大约每一级只有10%～20%传到下一级。 师（追问）：能量都去哪儿了？为什么不能100%传下去？ 生2：兔吃草，一部分草没有吃到；吃进去的部分随粪便排出；身体呼吸作用消耗了大部分能量；真正用于生长繁殖、能被狐吃到的只是一小部分。 教师归纳：能量沿食物链单向流动（不能逆转、不能循环）、逐级递减。绘出能量金字塔示意图：底层生产者数量最多能量最多，越往上越少。 师（追问）：这能解释两个现象——为什么食物链一般只有四五个营养级？为什么老虎、鹰这类顶级捕食者数量总是很少？ 生3：能量传到四五级就所剩无几了，养不起更多环节；顶级消费者得到的能量最少，所以种群数量也最少。 生4：这也解释了为什么人的食物以植物为主更“节能”——缩短食物链，能量损耗就少。 【达成学习目标3】 任务四：循环物质，分析富集（资料分析） 出示碳循环示意图：大气中的二氧化碳被绿色植物光合作用固定为有机物，沿食物链传给各级动物，动植物的呼吸作用和分解者的分解作用又把二氧化碳释放回大气。 师：物质和能量一样会越来越少吗？碳元素会不会用完？ 生1：不会。物质可以反复利用，在生物与无机环境之间循环流动，能量则单向递减，两者不一样。 师（追问）：分解者在物质循环中起什么作用？ 生2：关键作用——把动植物遗体和排泄物中的有机物分解成二氧化碳、水和无机盐，归还给环境，供生产者重新利用。 出示资料：20世纪50年代，日本水俣湾出现怪病，患者手足麻痹、言语失常，甚至痉挛死亡。调查发现当地工厂向海湾排放含汞废水，汞被水中的藻类吸收，经“藻类→小鱼→大鱼→人”的食物链逐级积累，最后人体内汞浓度达到海水中汞浓度的数万倍。 师：汞的浓度为什么沿着食物链越来越高的？这说明什么规律？ 生3：汞等有害物质难以分解、无法排出，沿食物链逐级积累，营养级越高的生物体内积累越多，这叫生物富集。人处在最高营养级，受害最深。 师（追问）：这个规律对我们的农业生产和饮食有什么启示？ 生4：要严格控制农药、重金属污染物排入环境；受污染水域的大型肉食鱼类要少吃；垃圾分类和污水处理都是在切断富集的源头。 【达成学习目标4】 任务五：调节有度，综合迁移（讨论应用·第2课时） 出示资料一：某草场草茂盛时养羊约2万只，草与羊数量长期稳定；后来牧民为增收增至5万只，几年后草场退化、沙化，羊群也大量死亡。 师：草多则羊多，羊多粪多草又旺，生态系统能自己保持稳定，靠什么？为什么后来崩溃了？ 生1：靠自我调节能力，捕食与竞争等关系使各种生物的数量维持相对稳定；但放牧数量超过了草场能承受的限度，调节能力是有限的，超过限度平衡就被破坏，难以恢复。 出示资料二：长江实施十年禁渔以来，鱼类资源明显恢复，长江江豚数量已由2022年普查前的低谷回升到1249头以上。 师：禁渔为什么能让江豚回升？这体现了生态系统各成分之间怎样的联系？ 生2：鱼多了，江豚的食物充足，种群就恢复；说明保护生态系统要保护它的结构完整和功能正常，减少人为干扰。 综合任务：小组合作完成情境题——“假设稻田中人们大量捕杀青蛙，用食物链和生物富集的知识预测稻田会发生什么变化，并提出两条合理建议。” 生3：食物链“水稻→稻螟虫→青蛙→蛇”中青蛙减少，稻螟虫失去天敌而暴发，水稻减产；同时若螟虫体内有农药残留，以虫为食的动物也受影响。建议：不滥捕青蛙等天敌，采用物理防治或合理使用低残留农药。 当堂检测：学生完成随堂检测两题并互批，教师针对能量递减与自我调节两个易错点再次强调。梳理板书，布置作业。 【达成学习目标4】【达成学习目标5】 五个任务沿“概念—结构—功能—稳定性”的认知主线展开：从真实池塘归纳概念与成分，用纠错式书写训练食物链规则并建模食物网；第2课时以定量数据推能量递减，用碳循环图与水俣病案例突破物质循环与生物富集两大难点；过牧退化与江豚回升正反对照收束于自我调节的有限性，综合情境题实现迁移应用，各环节均含师生问答链，可直接照案上课。 课堂小结 第1课时板书以“生态系统”为中心概念图：右分支列四种组成成分（非生物的物质和能量、生产者——绿色植物、消费者——动物、分解者——细菌真菌），左分支列营养结构：食物链书写三规则（从生产者开始、箭头指向捕食者、不含分解者和非生物部分）与食物网。 第2课时板书以“功能与稳定”为主：食物链简图上标注能量单向流动、逐级递减（10%～20%）、物质反复循环；旁列生物富集（水俣病——汞沿食物链积累）与自我调节能力有限（草原过牧退化），中央标注“结构＋功能→统一整体”。 两课时板书分别外显“结构”与“功能”两大板块，概念图与简图结合，把抽象的物质能量规律与富集、调节要点可视化，帮助学生在头脑中建立完整的生态系统认知框架。 当堂检测 第1题（单选）：下列关于食物链“草→鼠→蛇→鹰”的叙述，正确的是（　　）A.该食物链共有4个营养级，鹰体内的能量最多　B.蛇和鹰之间只存在捕食关系　C.该食物链应写为“阳光→草→鼠→蛇→鹰”才完整　D.若某农药进入该生态系统，鹰体内农药浓度可能最高 参考答案：D。解析：能量沿食物链逐级递减，鹰获得的能量最少，A错；鹰也可捕食鼠等，与蛇还可能存在竞争关系，B错；食物链不含非生物部分，C错；有害物质沿食物链生物富集，营养级最高的鹰体内积累最多，D正确。 第2题（非选择/判断分析）：下图（文字描述）为某草原生态系统：草→兔→狐，草→鼠→狐，草→鼠→鹰。（1）请写出其中含鹰的食物链，并指出鹰所处的营养级。（2）若草固定的能量为10000千焦，按10%～20%传递效率估算，鹰最多可获得多少能量？（3）有人说“生态系统中有分解者更好，没有也能维持”，请评价这一说法。 参考答案：（1）草→兔→鹰、草→鼠→鹰，两条食物链中鹰均处于第三营养级。（2）草到兔或鼠传递10%～20%，即1000～2000千焦；再到鹰传递10%～20%，故鹰最多可获得约1000×20%×20%＝40千焦。（3）该说法错误。分解者能把动植物遗体和排泄物中的有机物分解成二氧化碳、水和无机盐，归还到无机环境中供生产者重新利用，是物质循环不可缺少的环节；没有分解者，物质循环中断，动植物遗体堆积，生态系统将无法维持，所以分解者是生态系统的必要组成成分。 第1题综合考查食物链规则、种间关系与生物富集，覆盖高频易错点；第2题通过营养级判断、能量递减的定量估算和分解者功能的辨析，检测学生对结构与功能主干概念的深层理解，区分度好。 板书设计 第二节 生态系统的结构和功能 一、生态系统：生物群落与环境相互作用形成的统一整体 二、组成成分：非生物的物质和能量、生产者（绿色植物）、 　　　　　　　消费者（动物）、分解者（细菌和真菌） 三、营养结构：食物链（从生产者开始、箭头指向捕食者、 　　　　　　　不含分解者和非生物部分）→食物网 四、功能：能量流动——单向流动、逐级递减（10%～20%） 　　　　　物质循环——在生物与无机环境之间反复利用 　　　　　生物富集——有害物质沿食物链逐级积累（水俣病） 五、自我调节能力有限（草原过牧退化）→保护生态系统 作业布置 基础作业（必做）：完成教材本节课后练习；以“水稻田”为例，写出至少3条食物链并连成食物网，标明生产者、消费者、分解者及各成分在物质循环中的作用。 提升作业（选做）：已知某食物链“藻类→水蚤→小鱼→大鱼”中藻类固定的能量为100000千焦，请按10%～20%的传递效率计算大鱼可获得能量的范围，并说明为什么一条食物链的营养级一般不超过五级。 拓展作业（实践）：查阅长江十年禁渔与长江江豚保护的新闻资料，用食物链和能量流动的知识写一篇150字左右的短文，解释“为什么保护江豚要先保护鱼类和水质”，下节课分享。 教学反思 1. 食物链书写错误集中在三类：以“阳光”开头、箭头方向写反、混入分解者；采用先写错例再全班诊断的方式效果好，建议每届保留这组典型错例。 2. 学生对“能量10%～20%”容易机械套用且常与生物富集“越积越多”相混淆，教学中需明确比较对象——能量沿链递减而有害物质浓度沿链升高，方向恰好相反，可让学生绘制双曲线对比图加深理解。 3. 第1课时食物网建模环节小组速度差异较大，快组可追加“若狐灭绝，兔和鼠的数量将如何变化并说明理由”的弹性任务，慢组应先保证书写规则过关。 4. 江豚保护资料明显激发了学生的讨论热情，部分学生提出“放生”“投喂”等做法，借此澄清了不科学放生反而破坏生态平衡的问题，态度责任目标的落实较自然。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $