生态系统的物质循环教案设计.docx

1、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

2、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

3、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

4、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

5、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

6、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

7、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

8、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

9、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

10、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

11、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（

12、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

13、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

14、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、

15、 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

16、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

17、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

18、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

19、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

20、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2AA1A2BB1B2五、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（ ）.光合作用呼吸作用 蒸腾作用 微生物的分解作用A. B. C. D.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

21、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

22、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+ f D.冬季,d c+ f8、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.

23、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

24、的各成分中， A为 ， B为 。(3) 图中DC过程是通过 作用实现的，CD过程是通过 作用实现的，BD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 1 r | :02 * A B ” C4 1 / -动植物遗体和排泄物1 I j D 煤和石油(1)A、B、C、D各是什么生物？A B C D (2)写出所示过程的名称 (3 )图中缺少的生理过程是 。用箭头在图上表示。(4) 参与过程的生物种类有 。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 ： ： 。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 带有全球性；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