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4.2 能量的流動與物質的循環

任務簡報:太陽的能量透過植物的光合作用進入生態系,再透過「誰吃誰」的食物鏈一級一級往上傳送。準備好了嗎?跟著步驟動手探究,一關一關破解它!

小欣老師
1讀故事情境先進入狀況
2動手玩實驗先看步驟再操作
3記錄與闖關填數據、答問題
4自我驗證最後回頭打勾⭐
1

情境引導

小惠同學
🧭 探險情境

太陽的能量透過植物的光合作用進入生態系,再透過「誰吃誰」的食物鏈一級一級往上傳送。但為什麼肉食動物的數量總是比草食動物少?這一節,我們要透過互動模擬,建立自己的食物鏈,探究能量在不同營養階層中的流動規律。

2

實驗工作站:其他

先把 5 個步驟讀完,再動手做!

💻 電腦版:同一個框框裡,左邊讀步驟、右邊做實驗,實驗畫面會一直陪著你。📱 手機版:先讀步驟,往下就是實驗艙。

🧑‍🏫 操作指導語(請依序完成)

小欣老師
  1. 1

    進入模擬後,觀察生態系中不同營養階層(生產者、初級消費者、次級消費者等)的能量發現區塊。

  2. 2

    將不同生物拖拉至正確的營養階層位置,建立一條完整的食物鏈。

  3. 3

    觀察每一階層之間可使用的能量百分比(通常只有約 10% 能夠傳遞到下一階層)。

  4. 4

    嘗試建立一條更長的食物鏈(至少 4 層),觀察最高階消費者能分得到的能量會變得多少。

  5. 5

    思考:為什麼自然界的食物鏈通常不會超過 5 階?

💡 實驗小提醒
  • 能量在食物鏈中流動時會大量流失(如呼吸作用、體溫維持),因此越高階的消費者能分得到的能量越少。

🧪 實驗艙(讀完左邊步驟,在這裡動手做):

labxchange.org · 需登入🔎 放大操作

這個實驗由 LabXchange 平台提供,需要登入免費帳號才能玩,而且不開放直接嵌入(放進來只會是灰灰的空白)。請點按鈕在新分頁開啟:

🚀 前往 LabXchange 實驗

在新分頁完成後,記得回來繼續闖關!
3

數據實驗室

小惠同學

把觀察到的結果填進格子;不知道怎麼填?按「填入範例」看看!

📏 參考範圍:相對可用能量(高/中/低) 約 0~100000。填的數字差太多時會出現橘色提醒——再量一次看看!

營養階層代表生物相對可用能量(高/中/低)
生產者
初級消費者
次級消費者
4

探究關卡

小欣老師

用你的觀察與數據回答問題。卡住了就按提示;先寫下想法(5 個字以上),才能解鎖參考答案喔!

探究 1觀察與定題

生態系中能量的最初來源是什麼?能量如何進入食物鏈?

回到實驗艙或數據表,找找看:什麼現象讓你最意外、最好奇?
試著用「我觀察到……」開頭,再問一個「為什麼」或「跟什麼有關」的問題。
✔ 已自動保存
🔒 參考答案在保險箱裡——先在上面寫下你的想法(5 個字以上)就能解鎖!

🔑 參考答案

生態系能量的最初來源是太陽光,植物等生產者透過光合作用將光能轉化為化學能,能量從此進入食物鏈。

自我檢核:這些重點我有寫到嗎?點一點做記號!

沒關係!對照答案修改你的想法,科學家也是這樣一次次變厲害的 💪

探究 2計劃與執行

碳元素在生態系中如何循環?請舉一個例子說明。

想一想:這個實驗中你改變了什麼?哪些條件保持不變?
照著操作步驟回顧你實際做了哪些動作,把觀察到的結果寫下來。
✔ 已自動保存
🔒 參考答案在保險箱裡——先在上面寫下你的想法(5 個字以上)就能解鎖!

🔑 參考答案

植物透過光合作用吸收大氣中的二氧化碳制造葡萄糖,動物食用植物後碳元素進入體內,生物呼吸作用或死後分解又將碳元素釋放回大氣中,形成循環。

自我檢核:這些重點我有寫到嗎?點一點做記號!

沒關係!對照答案修改你的想法,科學家也是這樣一次次變厲害的 💪

探究 3分析與發現

你建立的食物鏈中,能量從生產者到最高階消費者,大約損失了多少?

看看你填的數據表:數字怎麼變化?有什麼規律或差異?
用「因為……所以……」把數據和背後的原因連起來。
✔ 已自動保存
🔒 參考答案在保險箱裡——先在上面寫下你的想法(5 個字以上)就能解鎖!

🔑 參考答案

能量每經過一階,大約會損失 90% 左右(實際數值依學生實驗結果而定)。

自我檢核:這些重點我有寫到嗎?點一點做記號!

沒關係!對照答案修改你的想法,科學家也是這樣一次次變厲害的 💪

探究 4討論與傳達

若生態系中沒有分解者,碳元素的循環會遇到什麼問題?

想想看:生活中哪裡也看得到類似的現象或應用?
試著用這一課學到的科學詞彙,把想法說清楚給同學聽。
✔ 已自動保存
🔒 參考答案在保險箱裡——先在上面寫下你的想法(5 個字以上)就能解鎖!

🔑 參考答案

若沒有分解者,已死亡生物遺體中的碳元素將無法釋放回環境中,碳循環將無法順利進行。

自我檢核:這些重點我有寫到嗎?點一點做記號!

沒關係!對照答案修改你的想法,科學家也是這樣一次次變厲害的 💪

5

延伸挑戰(進階,選做)

還不過癮?點開下面的挑戰卡,繼續探險!

🚀 延伸挑戰:挑戰:為什麼吃素更節能? ▶

依據能量在食物鏈中逐階遞減的原理,計算並說明為什麼直接食用植物(位在較低營養階層)比食用肉類(位在較高營養階層)能支持更多人口。

google.com · 查資料任務 🔎 開新分頁查

這一關是查資料任務(不是虛擬實驗),點下面按鈕用 Google 搜尋相關資料:

🔍 去查查看

查到資料後,試著用自己的話整理重點;記得回來繼續闖關!
6

反思時光

最後幾題,沉澱一下今天學到的東西!

反思 1學習反思

建立食物鏈的過程中,我發現最驚訝的一點是____。

課本是文字和圖片,虛擬實驗多了什麼?(動手做?數據?變化?)
寫下最真實的想法就可以,反思沒有標準答案。
✔ 已自動保存
🔒 參考答案在保險箱裡——先在上面寫下你的想法(5 個字以上)就能解鎖!

🔑 參考答案

因為能量在食物鏈中大量損失,直接食用植物性食物能支持更多人口的飲食需求,這也是現代推廣植物性飲食以永續發展的重要原因之一。

自我檢核:這些重點我有寫到嗎?點一點做記號!

沒關係!對照答案修改你的想法,科學家也是這樣一次次變厲害的 💪

反思 2學習反思

你覺得人類的飲食習慣,與能量流動的概念有什麼關係?

課本是文字和圖片,虛擬實驗多了什麼?(動手做?數據?變化?)
寫下最真實的想法就可以,反思沒有標準答案。
✔ 已自動保存
🔒 參考答案在保險箱裡——先在上面寫下你的想法(5 個字以上)就能解鎖!

🔑 參考答案

💡 參考方向同上一題——最重要的是寫下你自己的想法!

自我檢核:這些重點我有寫到嗎?點一點做記號!

沒關係!對照答案修改你的想法,科學家也是這樣一次次變厲害的 💪

🏁

自我驗證:我學會了嗎?

跑完一整輪了!現在回頭檢查——下面四件事你真的會了嗎?會就打勾;不太確定?點旁邊的按鈕回那一關再練一次。

  • 🔁 回第 2 關
  • 🔁 回第 2 關
  • 🔁 回第 3 關
  • 🔁 回第 4 關
小惠同學小欣老師
🏆 探究迴圈完成!
你剛剛做了真正的科學探究:觀察 → 實驗 → 記錄 → 分析 → 表達 → 回頭驗證。
這就是科學家的一天。幫自己鼓掌!👏