生态系统的物质循环教案设计.docx

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生态系统的物质循环教案设计

生物必修3第5章第3节

《生态系统的物质循环》教案设计

作者

工作

单位

任教年级及

学科

高二生物

课题

生物必修3第5章第3节生态系统的物质循环

一、教学设计背景

学生对于这节课的学习，重难点是在碳循环的过程以及能量流动与物质循环的关系，学生对这块内容可能会较难掌握，根据这一情况，对于这部分内容，可以多通过练习看学生的掌握情况。

二、指导思想与理论依据

注重激发学生的兴趣，使学生积极主动地参与学习全过程。

例如，教学开始，让学生根据阅读要求自读课文，整体感知，课尾，让学生自主归纳物质循环的特点，并鼓励个性化的识记方法，旨在培养学生的自主学习能力。

课中，采用合作小组引导学生分角色朗读课文，表演，并思考物质循环中“无机环境、生物群落”，目的就在于激发学生学习欲望，让学生全员参与，互动探究，各抒己见，资源共享，培养其协作精神。

三、教材分

析

本小节内容包括一部分：

一是物质循环的概念；二是碳循环；一是能量流动与物质循环的关系。

关于“物质循环的概念”，教材首先通过两个富有启发性的问题：

1地球为什么能源源不断地为生物提供各种物质呢？

2为什么我们并没有感觉到大气中的氧气减少呢？

把主题带人课堂，接着利用前面学过的生物学知识，概括性地讲述了物质循环的概念。

特别强调性地指出：

物质循环带有全球性，所以，物质循环又叫做生物地球化学循环。

关于“碳循环”，这是本小节的重点内容。

教材首先用一串彩色图片，展示了生物圈中碳循环的全过程，直观形象地把我们带人了茂密的森林、辽阔的草原、蓝色的天空、沸腾的工厂，以感受碳循环过程的丰富性与复杂性，紧接着详细而精辟地讲述了碳循环的形式、过程和范围。

在过程中，教材紧紧围绕刚学过的生态系统的成分与营养结构，一环扣一环地说明生产者（绿色植物）把大气中的二氧化碳和水合成糖类等

有机物被消费者利用，生产者和消费者又通过呼吸作用把二氧化碳释放到大气中，

生产者和消费者的遗体又被分解者所分解利用，所产生的二氧化碳也返回到大气中。

然后，教材紧锣密鼓地把生物群落中的碳和无机环境中的碳形成了循环回路。

同时，教材采用事物是普遍联系的哲学观点，讲述了古代的动植物遗体变成煤和石油，被人们开采后燃烧产生的二氧化碳也放回到大气中。

自然而然地推导出了生态系统中碳循环的主要形式是二氧化碳气体，同时也阐明了碳循环具有全球性的原因和物质循环又叫“生物地化循环”的理由。

最后，教材以较长的篇幅，用“温室效应”的形成与危害调指出了人类活动对碳循环的影响；以“物质循环”与“能量流动”相比较的形式总结性地说明了无机环境中的物质可以被生物群落反复循环利用。

关于“能量流动与物质循环的关系”，教材先站在生态系统的角度概括地指出：

二者是生态系统的主要功能。

接着辩证地分析了二者的关系。

即：

二者是冋时进行，相互依存，不可分隔的统一整体。

四、学情分

析

1•学生认知发展分析：

两个班的学生现在的认知基础（包括知识基础和能力基础）比较差，要形成第3节物质循环的概念和碳循环的实例应该先探究物质循环的概念和特点，后探究碳循环的起点、过程、形式、与能量流动的关系等，最终形成本节课要达到的知识。

2.学生认知障碍点：

学生形成本节课知识时最主要的障碍点是思维不活跃，可能是知识基础不足、旧的概念或者能力方法不够、思维方式变化等。

五、教学目

标

（一）知识与技能

1•以碳循环为例，分析生态系统中的物质循环；

2.构建碳循环的模型；

3•说明能量流动和物质循环的关系；

（二）过程与方法

关于碳循环过程的学习，可以让学生构建模型，使学生对以前学习的知识有所回忆，并对生态系统的物质循环有形象的认识；

（三）情感态度与价值观

关注由物质循环失调而引起的环境问题，增强环境保护的意识。

六、教学重

点和难点

1.教学重点

生态系统中的物质循环是本节的重点，对于物质循环我们以碳循环为例，通过构建模型的方法让学生充分理解它的过程及特点。

2.教学难点

如何说明物质循环和能量流动的关系是本节的难点，本节通过图表的方式进行归纳比较，帮助学生明确其中的关系。

七、教学过程

导入：

上节课我们学习了生态系统的能量流动，能量沿食物链进行流动，从一个营养级到下一个营养级，在这个过程中，能量流动表现出什么特点？

（学生回答）

生态系统中的能量流动是单向的、逐级递减的。

也就是说能量并不能重复循环的利用，生态系统需要保持稳定、不断运转，就要不断有能量输入，对于生物圈来说，源源不断的太阳能为它提供了能量。

但是生物圈中的物质却只能来自地球，生态系统运转过程中，亿万年来生物圈中的物质并没有减少或耗尽，这是为什么呢？

（学生回答：

物质是循环的）

如果物质是循环利用的，那它就会不断的消耗和再生，从而实现生态系统的正常运转，例如绿色植物光合作用过程中从空气中吸收二氧化碳，从土壤中吸收水分，把它们变成了有机物和氧气，动物和其它生物的呼吸作用又把有机物和氧气转化成二氧化碳和水，供给植物进行光合作用。

再如，生产者通过光合作用把无机环境中的一些无机物转化成有机物，生产者被消费者捕食后有机物进入消费者体内，生产者和消费者体内的有机物最后又被分解者分解成简单的无机物回到无机环境。

由此看来，生态系统中的物质是循环的，是在生物群落和无机环境之间不断循环。

这里的物质指的是元素还是化合物？

（学生回答）

我们把组成生物体的化学元素是生物群落和无机环境之间循环的过程，称为生态系统的物质循环。

这里的生态系统是指每一个生态系统吗？

（学生思考）

比如一个池塘是一个生态系统，但是其中生物呼吸作用产生的二氧化碳可以随着大气环流在全球范围内流动，因此这里所说的生态系统是指地球上最大的生态系统一一生物圈，其中的物质循环具有全球

性，又叫生物地球化学循环。

下面我们以碳循环为例，了解一下物质循环的过程。

观察课本上“碳循环模式图”，同时思考以下几个问题：

1.碳在无机环境中主要以何种形式存在？

在生物体内主要以何种形式存在？

（C02、碳酸盐；有机

物）

2•碳从无机环境进入生物群落主要是通过什么途径？

（光合作用、化能合成作用）

3•碳通过哪些途径从生物群落返回到无机环境？

（呼吸作用、分解作用、燃烧）

4•碳在生物群落内部通过什么渠道进行传递？

（食物链和食物网）（学生回答，教师补充）

从图中还可以看出碳在生物群落和无机环境之间主要以二氧化碳的形式进行循环，且循环的范围具有全球性。

现在我们尝试用模式图的形式把碳循环的过程表达一下。

（板图）

下面我们来总结一下。

碳循环主要是在无机环境和生物群落之间进行，无机环境中主要以二氧化碳形式存大，在生物群落中主要是以有机物的形式存大，从无机环境进入生物群落主要是通过光合作用、化能合成作用；从生物群落返回到无机环境是通过呼吸作用、分解作用、燃烧的途径。

这个过程中伴随着复杂的物质变化和能量变化，不是间一的物质移动，生态系统的物质循环离不开能量的驱动。

我们再来学习一下氮循环的过程（教师讲解、板图）

在生态系统中，其它物质的循环过程和碳循环类似，长期以来，各种物质循环都是保持稳定的，所以地球上各种物质的含量基本稳定，但是工业发展以来，化石燃料的大量燃烧，使其中的碳在短时间内释放出来，这样二氧化碳来不及转化，打破了生物圈的碳循环的平衡，使大气中的二氧化碳含量明显增加，形成危及整个生物圈的温室效应。

温室效应还和近代人类对森林的大量采伐有关，森林在维持生物圈的碳循环方面具有重要的作用，现在人们开展大力植树造林活动，这些植物能大量吸收已有的二氧化碳，起到一定的缓解作用，但还应从根本上减少温室气体的排放。

现在生态系统的物质循环和能量流动我们都已经学习过了，它们之间具有什么关系？

让我们用表格总结一下。

能量渍动

物质循环

形式

以有机物形式流动

以无机物形式在生物群落和无机环境间流动

过程

沿食物琏单问流动

在无机环境和生物群落间往真循环

范围—

生态系统各营养级

全球性

特点

单向流动、逐级递减

循环浇动

联系

物质为能量流动提供载体，能量为物质循环提供动力；能量的固定、转移和释放，离不开物质的合成与分解等过程

（学生回答，教师补充）

小结：

本节课，我们讨论了生态系统物质循环的概念、碳循环的形式和过程、物质循环的特点以及物质循环和能量流动的关系。

物质循环是指组成生物体的基本元素在在无机环境和生物群落间循环往复。

关于碳循环，要明确其形式是二氧化碳，循环的过程主要通过光合作用、呼吸作用、分解作用实现的，物质循环具有全球性的特点。

物质循环和能量流动的关系要注意其区别和联系。

作业：

练习一、二、优化设计

教学环节

教师活动

学生活动

设计意图

环节一物

质循环

生物圈中的物质却只能来自地球，生态系统运转过程中，亿万年来生物圈中的物质并没有减少或耗尽，这是为什么呢？

物质是循环的

突出物质循环和它的特

点

八、、

环节二实

例一碳循环

观察课本上“碳循环模式图”，同时思考以下几个问题：

1.碳在无机环境中主要以何种形式存在？

在生物体内主要以何种形式存在？

（C02、碳酸盐；有机物）

2.碳从无机环境进入生物群落主要是通过什么途径？

（光合作用、化能合成作用）

3.碳通过哪些途径从生物群落返回到无机环境？

（呼吸作用、分解作用、燃烧）4.碳在生物群洛内部通过什么渠道进行传递？

（食物链和食物网）

根据问题作出回答

导出碳循环的起点、过程、形式和最终散失等问题。

环节三碳

循环破坏的

例子----温室

效应

工业发展以来，化石燃料的大量燃烧，使其中的碳在短时间内释放出来，这样二氧化碳来不及转化，打破了生物圈的碳循环的平衡，后果怎样呢？

二氧化碳来不及转化，打破了生物圈的碳循环的平衡，使大气中的二氧化碳含量明显增加，形成危及整个生物圈的温室效应。

关注环境问题，为学第

6章铺路。

环节四能

量流动与物质循环的关系

我们都已经学习过了生态系统的物质循环和能量流动，它们之间具有什么关系

试列表

培养思维归纳能力。

八、板书设

计

第3节生态系统的物质循环

一、物质循环

1、概念：

2、范围：

3、碳循环：

4、氮循环：

二、物质循环和能量流动的关系

1、区别:

2、联系：

附页2附件2导学案

导学案

年级：

高二级科目：

生物主备：

审核：

课题：

生态系统的物质循环课型：

新授课课时：

1课时

一、教学背景

学生对于这节课的学习，重难点是在碳循环的过程以及能量流动与物质循环的关系，

学生对这块内容可能会较难掌握，根据这一情况，对于这部分内容，可以多通过练习看学生

的掌握情况。

二、教学目标

1.以碳循环为例，分析生态系统中的物质循环。

2.尝试探究土壤微生物的分解作用。

3.说明能量流动和物质循环的关系。

4.关注碳循环平衡失调与温室效应的关系。

|

三、重点与难点

重点：

分析生态系统中的物质循环；

难点：

说明能量流动和物质循环的关系。

三、教学方法：

讲授法

四、教学过程

环节一：

课前准备

（一）课前预习

1.生态系统的物质循环概念：

2.生态系统的物质循环特点：

（1）

（2）

3.生态系统的物质循环实例——碳循环

（1）存在形式：

（2）循环形式：

（3）循环过程：

碳从无机环境进入生物群落通过作用或作用，从生物群

落进入无机环境通过，在生物群落之间主要以的形式通过或

传递。

（4）温室效应：

4．探究土壤微生物的分解作用

探究性试验的一般步骤：

（1）

（2）（3）（4）

（5）。

（二）预习自测

1．生态系统的物质循环中的物质是指

A•组成生物体的各种元素

B.组成自然界的元素

C.组成生物体的一些基本元素

D.组成生物体的蛋白质和核酸

2.在自然界的物质循环中，对物质的转化起重要作用的是

A.化能自养生物B.动物和微生物

C.微生物和绿色植物D.绿色植物和动物

3.生态系统的物质循环的特点不包括下列的

A.带有全球性

B.物质是指组成生物体的基本元素

C.在群落与无机环境之间循环往复

D.在群落的各营养级之间循环往复

4.火灾常给森林带来较大危害，但是在寒带地区有时对森林中的残值落叶等进行有限度的人工火烧，以对森林进行资源管理，这种人工火烧的主要目的是

A.消灭森林病虫害B.刺激树木种子萌发

C.加速生态系统的分解过程D.提高森林的蓄水能力

5.大气中的碳进入生物群落的形式和作用是

A.碳酸盐；呼吸作用

B.二氧化碳；光合作用和化能合成作用

C.含碳有机物；光合作用

D.二氧化碳；分解作用

6.下列关于生态系统功能的叙述中，不正确的是

A.能量只能由较低营养级流向较高营养级

B.食物链中的营养级可以是无限的

C.能量流动和物质循环可以长期的保持动态平衡

D.生态系统中的能量最终以热能的形式散失到环境中

7.生物地化循环是指组成生物体的基本元素

A.在陆地生态系统中的物质循环和能量流动俄复杂过程

B.在能量流经生态系统各营养级时的逐级递减的全过程

C.在组成生态系统的生物群落的生物体内反复循环的过程

D.在生物圈的生物群落与无机环境之间的反复循环过程

8.从物质循环的角度看，人体内的碳元素就其根源来自

A.食物中的碳B.大气中的二氧化碳

C.燃料中的碳D.生物环境中的碳

环节二：

合作探究

1.生态系统物质循环的概念及特点

（1）概念的理解

°生态系统的物质循环的范围是

2参与物质循环的物质主要是指

3物质循环的具体形式是指

°生态系统的物质循环离不开的驱动。

（2）特点

°全球性：

物质循环的范围是，因此把生态系统物质循环又叫生物地球化学循环。

°反复利用，循环流动：

物质循环可以在与之间反复利用、循环流动。

2.碳循环

（1）大气中二氧化碳的来源有三个：

（2）碳元素在生物群落中的传递，主要靠和，传递形式为。

碳在生物群落和无机环境之间的传递形式

（3）碳在无机环境与生物群落之间传递时，只有与之间的传递是相互的，其

他各成分之间的传递都是.

*一些化能合成生物也可将二氧化碳转变为有机物进入生物群落

3.生态系统物质循环和能量流动之间的关系

项目

能量流动

物质循环

形式

特点

范围

联系

4•土壤微生物的分解作用的探究过程

（1）实验假设

案例

案例

（2）对照组与实验组设计

案例

案例

（3）实验现象与结论分析

现象

结论

案例1

案例2

A

A1

A2

B

B1

B2

五、练习

1•细菌、真菌对每个生物群落来说都是非常重要的，这是因为它们（）

A.可以固定大气中的二氧化碳B.是消费者的食物来源

C•促进水分和无机盐的循环D.能将动、植物的残骸分解为无机物

2•生态系统的碳循环与生物群落的哪些活动有关（）.

①光合作用②呼吸作用③蒸腾作用④微生物的分解作用

A.①②B.①②④C.①②③D.①④

3•碳元素从生物群落回归无机环境的途径不包括（）。

A生产者的光合作用B.生产者的呼吸作用

C.消费者和分解者的细胞呼吸D.人类生产活动中的燃烧过程

4•与自然界的碳循环关系最密切的两种细胞器是（

A.内质网和高尔基体B.叶绿体和线粒体C.核糖体和叶绿体D.核糖体和高尔基体

5.下列有关生态系统的物质循环特点的叙述中，错误的是（）。

A.带有全球性B.物质是指组成生物体的基本元素

C.在群落和无机环境之间循环往复D.在群落的各个营养级之间循环往复

6.下面关于碳循环的说法中，错误的是（）。

A.生物群落中的碳元素主要是依靠光合作用固定的

B.温室效应主要是由于化石燃料的大量燃烧造成的

C.光合作用固定的二氧化碳与呼吸作用释放的二氧化碳相等时,稳定

D•碳循环过程中伴随着能量流动

7、我国北方处于稳定状态的某森林

生态系统，其碳循环如右图，箭头和字母分别表示碳元素的传递方向和转移量。

C.春季,g=b+e+fD.冬季,d>c+f

8、下图表示生态系统循环过程中四种成分之间的关系,以下相关叙述中，正确的是（）

A.甲和乙所包含的所有种群构成群落

B.乙的同化量越大，流向乙的能量就越小

C.丙不一定是原核生物

D.丁的含量增加将导致臭氧层被破坏

9生态系统的物质循环，其物质是指.（

大气中的二氧化碳即可维持

大

气

—

稿物

一

动物

c

士填屮的微生物

A.细胞中的蛋白质和核酸B.组成生物体的C、H、0、

N、P、S等基本元素

C.组成生物体的各种元素D.组成细胞的各种化合物

10.在自然界的物质循环中，对物质转化必不可少的生物因素是（）

A.绿色植物和动物B.绿色植物和微生物C.动物和微生物D.绿色植物或微生物

11.对于一个处于相对稳定状态的生态系统，下列叙述不正确的是（）

A.物质不断循环B.组成成分相对稳定C.能量不断流动D.生物个体数量不变

12。

目前地球大气的二氧化碳浓度增高，导致温室效应，主要原因是（

A.人口剧增，呼出的二氧化碳增多B.化石燃料的燃烧和自然资源的不合理利用

C.大量生物遭灭绝D.自然因素破坏了生态稳定

13、右图示生态系统碳循环示意图，图中D为大气，请据图回答问题：

（1）此生态系统的能量流动是从〔〕固定太阳能开始的。

（2）

碳元素在大气中与A、B、C、之间的流动是以

形式进行的，在生态系统的各成分中，A为，B为。

（3）图中D〜C过程是通过作用实现的，C〜D过程是通

过作用实现的，B〜D过程是通过作用实现的。

（4）生物群落中的一部分碳返回大气中，而另一部分则以形

式储存在地层中，碳在生物群落与无机环境之间主要以的形式循环。

（5）碳循环的同时一定伴随着

14.下图是生态系统种碳元素循环模式图。

图中的箭头表示这种元素的循环利用，但图中缺

少了一个重要生理过程，据图回答下列问题：

"CO2*

伸

①②"③

1r|:

02*AB”C

4\1/-⑤

动植物遗体和排泄物

1IjD煤和石油

（1）A、B、C、D各是什么生物？

ABCD

（2）写出①〜⑤所示过程的名称

①②③④⑤

（3）图中缺少的生理过程是。

用箭头在图上表示。

（4）参与过程④的生物种类有。

这些生物的新陈代谢类型：

同化作用方式属

于，异化作用方式属于。

（5）由此可见，生态系统物质循环具有以下特点：

：

①：

②。

14.

（1）生产者初级消费者次级消费者分解者

（2）光合作用呼吸作用呼吸作

用分解作用燃烧（3）光合作用箭头（略）（4）腐生细菌和腐生真菌异养需

氧性、厌氧性兼性厌氧型

（5［①带有全球性；②组成生物体的一些基本化学元素在生物群落和无机环境之间反复循环运动