2019-2020年高中生物 第3節(jié) 生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán) 第1課時(shí)示范教案 新人教版 .doc

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2019-2020年高中生物 第3節(jié) 生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán) 第1課時(shí)示范教案 新人教版 許多同學(xué)認(rèn)為與消耗能量一樣，生物也在不斷地消耗著物質(zhì)，本節(jié)的“問題探討”便是針對學(xué)生這一認(rèn)識提出來的。在學(xué)習(xí)了能量流動(dòng)之后，學(xué)生可以很自然地討論“問題探討”所提出的問題，由此開始本節(jié)的教學(xué)。在討論中，學(xué)生可能會(huì)提出如“煤炭、石油等資源難道不能被耗盡嗎？”等問題。教師可引導(dǎo)學(xué)生解決這一認(rèn)知沖突：（1）煤炭、石油等是人類從事現(xiàn)代工業(yè)活動(dòng)的物質(zhì)資源，而非生態(tài)系統(tǒng)中生命活動(dòng)所需的物質(zhì)資源。（2）煤炭、石油等資源是有限的，這些資源的形成需要相當(dāng)長的時(shí)間，而消耗它們所需的時(shí)間卻要短得多。事實(shí)上，物質(zhì)循環(huán)時(shí)時(shí)刻刻發(fā)生在我們身邊。因此，可以讓學(xué)生聯(lián)系自身感受物質(zhì)循環(huán)的存在。 基于已有的知識，學(xué)生并不難理解“碳循環(huán)”的內(nèi)容，但教師應(yīng)把握：（1）生產(chǎn)者合成的含碳有機(jī)物被各級消費(fèi)者所利用。（2）碳在生物群落與無機(jī)環(huán)境之間的循環(huán)主要是以二氧化碳的形式進(jìn)行的。（3）碳循環(huán)具有全球性。（4）通過碳循環(huán)的實(shí)例，提示學(xué)生注意，“生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)”中的“生態(tài)系統(tǒng)”是指生物圈，其中的物質(zhì)循環(huán)帶有全球性，所以又叫生物地球化學(xué)循環(huán)。 在學(xué)生對碳循環(huán)理解的基礎(chǔ)上，教師可以補(bǔ)充氮循環(huán)和硫循環(huán)。 關(guān)于生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)的概念,應(yīng)當(dāng)講清楚以下要點(diǎn): (1)這里所說的生態(tài)系統(tǒng)是指地球上最大的生態(tài)系統(tǒng)——生物圈,也就是說要讓學(xué)生明確生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)的范圍。(2)這里所說的物質(zhì)主要是指組成生物體的基本化學(xué)元素,而不是指由這些元素組成的糖類、脂肪和蛋白質(zhì)等生物體內(nèi)所特有的物質(zhì)。(3)這里所說的循環(huán)是指組成生物體的基本化學(xué)元素在生物群落與無機(jī)環(huán)境之間的往返運(yùn)動(dòng),其中伴隨著復(fù)雜的物質(zhì)變化和能量轉(zhuǎn)化,并不是物質(zhì)的單純移動(dòng)。(4)生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)離不開能量的驅(qū)動(dòng)。 應(yīng)當(dāng)注意聯(lián)系生態(tài)環(huán)境實(shí)際,如聯(lián)系濫伐森林對碳循環(huán)的影響、化石燃料的大量燃燒與溫室效應(yīng)、酸雨等，氟利昂、含氮?dú)怏w的排放與臭氧層空洞等。 “溫室效應(yīng)”是近年來在日常生活中頻繁出現(xiàn)的詞匯，學(xué)生并不陌生，而且切身感受到了溫室效應(yīng)的存在。對溫室效應(yīng)形成原因的討論，是學(xué)生感興趣的話題。在討論中，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生充分發(fā)表自己的觀點(diǎn)。 可以通過討論、列表比較來學(xué)習(xí)能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)的關(guān)系。教師應(yīng)把握：（1）能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)是生態(tài)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)變化過程中的兩個(gè)方面（即一個(gè)過程的兩個(gè)方面，而不是兩個(gè)過程），兩者是同時(shí)進(jìn)行的，彼此相互依存，不可分割。（2）能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)的性質(zhì)不同：能量流動(dòng)是單方向的，物質(zhì)是循環(huán)的。（3）能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)都借助于食物鏈和食物網(wǎng)進(jìn)行。（4）生態(tài)系統(tǒng)中的各種組成成分，正是通過能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)，才能夠緊密地聯(lián)系在一起，形成一個(gè)統(tǒng)一的整體。 本小節(jié)是以“生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)”“生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)”以及第三章中物質(zhì)代謝和能量代謝的知識，特別是綠色植物的“光合作用”和“生物的呼吸作用”等為基礎(chǔ)。同時(shí)，本小節(jié)也是第九章《生態(tài)環(huán)境的保護(hù)》的基礎(chǔ)。所以，學(xué)好本小節(jié)內(nèi)容，對學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)具有承上啟下的作用。 教學(xué)重點(diǎn) 分析生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)。 教學(xué)難點(diǎn) 說明能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)的關(guān)系。 教具準(zhǔn)備 1.文字資料1：碳循環(huán)模型、能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)的模型。 2.文字資料2：氮循環(huán)和硫循環(huán)示意圖。 3.文字資料3：物質(zhì)循環(huán)與能量流動(dòng)關(guān)系表格。 4.文字資料4：課堂問題、例題。 5.掛圖：生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán)模式圖。 6.視頻：溫室效應(yīng)等環(huán)境問題。 課時(shí)安排 2課時(shí)。 第1課時(shí)，講述生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)的概念、碳循環(huán)的形式和過程、物質(zhì)循環(huán)的特點(diǎn)以及物質(zhì)循環(huán)與能量流動(dòng)的相互關(guān)系。 第2課時(shí)，完成探究實(shí)驗(yàn)。 三維目標(biāo) 1.以碳循環(huán)為例，分析生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)；同時(shí)構(gòu)建碳循環(huán)的模型。 2.嘗試探究土壤微生物的分解作用。 3.說明能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)的關(guān)系。 4.關(guān)注碳循環(huán)平衡失調(diào)與溫室效應(yīng)的關(guān)系。 5.關(guān)于碳循環(huán)過程的學(xué)習(xí)，可以讓學(xué)生構(gòu)建其模型，使學(xué)生對以前的知識有所回憶，并對生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)有一個(gè)形象的認(rèn)識。 6.對溫室效應(yīng)的原因、危害和解決，與學(xué)生一起討論，培養(yǎng)學(xué)生分析問題的能力。最后探討一下其他的環(huán)境問題。 7.通過探究實(shí)驗(yàn)來分析土壤中微生物的分解作用，訓(xùn)練學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度。 8.通過討論、列表、構(gòu)建模型、比較來學(xué)習(xí)能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)的關(guān)系。 9.認(rèn)同物質(zhì)與能量是一個(gè)統(tǒng)一的整體，確立辯證唯物主義自然觀。 10.關(guān)注由物質(zhì)循環(huán)失調(diào)而引起的環(huán)境問題，增強(qiáng)保護(hù)環(huán)境的意識。 11.通過實(shí)驗(yàn)探究，培養(yǎng)科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)木瘛? 教學(xué)過程 第1課時(shí) 導(dǎo)入新課 師 上節(jié)課我們學(xué)習(xí)了生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)，請大家回憶如下問題： （1）地球上最大的生態(tài)系統(tǒng)是什么? （2）生態(tài)系統(tǒng)的能量源頭是什么? （3）輸入生態(tài)系統(tǒng)的總能量指的是什么? （4）能量流動(dòng)的主渠道是什么?過程是怎樣的？ （5）能量流動(dòng)有什么特點(diǎn)? （6）研究能量流動(dòng)的意義是什么？ 生 回答（略）。 師 大家對能量流動(dòng)的內(nèi)容掌握得很好!那么，同學(xué)們在學(xué)習(xí)能量流動(dòng)的過程中是否發(fā)現(xiàn)，能量的流動(dòng)是需要以物質(zhì)為載體的?生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)變化又是怎樣的?物質(zhì)變化與能量流動(dòng)又有什么關(guān)系呢? 推進(jìn)新課 師 這就是我們今天要學(xué)習(xí)的內(nèi)容——生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)。 師 大家可以先看一下問題討論，想想怎樣回答。 （學(xué)生看書、思考） 師 我們知道生態(tài)系統(tǒng)中能量的流動(dòng)是單向的、逐級遞減的，能量并不能重復(fù)、循環(huán)地利用，但生態(tài)系統(tǒng)卻仍舊保持穩(wěn)定，正常運(yùn)轉(zhuǎn)。這是因?yàn)橛性丛床粩嗟奶柲芴峁?。但是生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)卻只能來自于地球本身，那億萬年來為什么沒有被地球耗盡呢？ 生 我想物質(zhì)和能量不同，應(yīng)該是可以循環(huán)利用的。 師 那大家能給出一些例子來說明物質(zhì)是可以循環(huán)利用的嗎？ 生1 動(dòng)物的呼吸作用消耗有機(jī)物和氧氣，產(chǎn)生二氧化碳和水；產(chǎn)生的二氧化碳和水可以提供給綠色植物進(jìn)行光合作用，產(chǎn)生有機(jī)物和氧氣；而有機(jī)物和氧氣又可以提供給動(dòng)物。 生2 有機(jī)物經(jīng)過微生物分解，成為無機(jī)物，又可以重新提供給生產(chǎn)者來制造有機(jī)物。 生3 垃圾中有可以回收利用的，說明物質(zhì)可以循環(huán)。 …… 師 很好。通過我們以前學(xué)過的知識和生活中的事例，確實(shí)可以說明在生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)是循環(huán)的。 師 我們來看一下第一段，他說你呼吸產(chǎn)生的二氧化碳可以飄向異國他鄉(xiāng)，這說明了物質(zhì)循環(huán)的范圍怎樣？ 生 很大，是全球性的。 師 確實(shí)物質(zhì)循環(huán)的范圍是整個(gè)生物圈。那你呼出的二氧化碳中的碳元素和氧元素是怎樣來到你的體內(nèi)的呢？ 生 通過呼吸、飲食，進(jìn)入人體。 師 很好，那么碳元素和氧元素進(jìn)入人體以前存在于什么物質(zhì)中呢？ 生 存在于氧氣、水、二氧化碳等無機(jī)環(huán)境中的物質(zhì)中，也存在于生物群落的生物中。 師 不錯(cuò)，既存在無機(jī)環(huán)境中，也存在于生物群落中?？梢姡镔|(zhì)是在生物群落與無機(jī)環(huán)境之間不斷循環(huán)的。 師 還有一點(diǎn)，書本的第一段突出了碳元素和氧元素，而不是二氧化碳?？梢娢镔|(zhì)循環(huán)的物質(zhì)是指化學(xué)元素還是化合物？ 生 化學(xué)元素。 師 是的，物質(zhì)是指化學(xué)元素。下面我們就來看一下碳元素的循環(huán)，也就是碳循環(huán)，看看物質(zhì)循環(huán)的過程?？吹倪^程中思考以下問題。 （出示掛圖：碳循環(huán)） 圖5-3-1 課件展示： 1.無機(jī)環(huán)境中的碳以什么形式存在? 2.生物群落內(nèi)部的碳以什么形式存在? 3.碳在無機(jī)環(huán)境和生物群落之間以什么形式循環(huán)? 4.碳循環(huán)的范圍。 5.光合作用和呼吸作用的反應(yīng)式，并說明碳的傳遞過程。 6.“思考與討論”的第2題，如何用系統(tǒng)科學(xué)的方法構(gòu)建碳循環(huán)的模型？ 師 誰來回答一下？ 生1 無機(jī)環(huán)境中的碳：主要以CO2、碳酸鹽形式存在，也有碳單質(zhì)、含碳有機(jī)物等。 生2 生物群落中的碳：主要以有機(jī)物形式存在，也有含碳無機(jī)物，如碳酸鹽。 生3 碳循環(huán)形式是CO2。 生4 生物圈。 生5 黑板演示： 生6 圖5-3-2 注：①表示碳以植物的枯枝敗葉中有機(jī)物的形式被微生物的呼吸作用分解，形成二氧化碳。②表示微生物分解以后，碳以二氧化碳的形式被植物光合作用固定，以碳酸鹽形式被植物根系吸收。③表示碳以有機(jī)物的形式被消費(fèi)者攝食，最后碳仍以有機(jī)物形式儲(chǔ)存在消費(fèi)者體內(nèi)。④表示碳以有機(jī)物的形式被微生物分解成無機(jī)物后，存在于無機(jī)環(huán)境中。⑤表示碳以有機(jī)物的形式通過生產(chǎn)者的呼吸作用，形成二氧化碳釋放到無機(jī)環(huán)境中。⑥表示碳以動(dòng)物的糞便、遺體等中的有機(jī)物的形式，被微生物分解，形成二氧化碳。⑦表示碳以有機(jī)物的形式通過消費(fèi)者的呼吸作用，形成二氧化碳釋放到無機(jī)環(huán)境中。⑧表示無機(jī)環(huán)境中的含碳無機(jī)物被生產(chǎn)者利用，合成有機(jī)物。 師 大家說得很好，下面我們來總結(jié)一下。碳循環(huán)主要是在無機(jī)環(huán)境和生物群落之間進(jìn)行，形式是二氧化碳?？梢杂孟聢D表示： 師 從圖中可以看出在物質(zhì)循環(huán)中起著非常重要作用的生物是生產(chǎn)者和分解者，正是它們連接了無機(jī)環(huán)境和生物群落。 師 在生物群落內(nèi)部，碳以有機(jī)物的形式傳遞。大氣中的二氧化碳能夠隨著大氣環(huán)流在全球范圍內(nèi)流動(dòng)，因此，碳循環(huán)具有全球性。其范圍是生物圈。物質(zhì)循環(huán)的概念見書本。 師 這里的物質(zhì)不是指由這些元素組成的糖類、脂肪和蛋白質(zhì)等生物體內(nèi)所特有的物質(zhì)，而是組成生物體的基本元素。循環(huán)指的是這些物質(zhì)（元素）的往返運(yùn)動(dòng)。這里的生態(tài)系統(tǒng)指的是地球上最大的生態(tài)系統(tǒng)——生物圈，所以叫“生物地球化學(xué)循環(huán)”。生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)可以概括地理解為組成生物體的基本元素在生物群落和無機(jī)環(huán)境之間的往返運(yùn)動(dòng)，其中伴隨著復(fù)雜的物質(zhì)變化和能量變化，不是單純的物質(zhì)移動(dòng)，生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)離不開能量的驅(qū)動(dòng)。 課件展示： 1.氮循環(huán) 圖5-3-3 2.硫循環(huán) 圖5-3-4 師 可以看出，其他元素的循環(huán)和碳循環(huán)基本相同。正因?yàn)樵谏鷳B(tài)系統(tǒng)中，物質(zhì)可以被生物群落往復(fù)循環(huán)利用，所以，物質(zhì)是永恒的，世界是物質(zhì)的，是符合物質(zhì)不滅定律的。在生物圈內(nèi)，無論是無機(jī)環(huán)境還是生物群落，也無論是物質(zhì)循環(huán)還是能量流動(dòng)，都是以物質(zhì)為第一性的，因此，大家要以辯證唯物主義觀點(diǎn)來分析事物、認(rèn)識自然、改造世界。 師 如果人們按生態(tài)規(guī)律辦事，亂砍濫伐森林，對生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán)有何影響? 生 森林生態(tài)系統(tǒng)的森林有維持大氣中氧氣與二氧化碳相對穩(wěn)定的作用，若大量砍伐森林，光合作用減弱，不能吸收大氣中的二氧化碳，更不能增加大氣中的氧氣，不僅破壞了大氣中氧氣與二氧化碳的相對穩(wěn)定，而且阻礙了碳的正常循環(huán)途徑，使大氣中二氧化碳含量明顯增加。 師 很好?；剂系拇罅咳紵?，對生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán)有何影響? 生 化石燃料如煤、石油、泥炭等是地層中千百萬年積存的碳元素，是一筆寶貴而豐富的能源物質(zhì)，若在短時(shí)間內(nèi)釋放出來，使二氧化碳來不及轉(zhuǎn)化，也同樣打破了生物圈中碳循環(huán)的平衡，使大氣中二氧化碳的含量明顯增加。 師 不錯(cuò)。通過以上兩例的分析，顯而易見地說明：人類活動(dòng)若違背了生態(tài)規(guī)律，對碳循環(huán)的影響是導(dǎo)致大氣中二氧化碳的明顯增加，這樣將形成危及整個(gè)生物圈的“溫室效應(yīng)”。 大氣中二氧化碳越多，對地球上散佚到外層空間的熱量的阻礙作用就越大，即大氣中的二氧化碳層就相當(dāng)于保溫層。從而使地球上的溫度升高得越快，這種現(xiàn)象就叫做“溫室效應(yīng)”。那么溫室效應(yīng)將對生物圈和人類造成什么危害呢?請大家觀看視頻。 （視頻播放：溫室效應(yīng)） 師 可見，溫室效應(yīng)的危害不是突然爆發(fā)，而是慢慢積累的。容易被人們忽視，但可喜的是現(xiàn)在越來越多的國家注意到了這個(gè)問題，并開始努力去改善。如：減少溫室氣體的排放，植樹造林等。 師 P101右側(cè)的問題如何回答？ 生 大力植樹造林后，這些植物能大量吸收已有的二氧化碳，因而能起一定的緩解作用。但更應(yīng)該控制源頭——溫室氣體的排放。 師 說得不錯(cuò)?，F(xiàn)在我們再來看看其他的一些由于物質(zhì)循環(huán)受到干擾而引起的環(huán)境問題。 （視頻播放：酸雨、臭氧層空洞） 師 希望我們一起來維持生物圈正常的物質(zhì)循環(huán)，共同來保護(hù)我們的地球。 師 現(xiàn)在生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)我們都學(xué)過了，下面請大家用表格和模型分別來總結(jié)一下它們的關(guān)系。參考書上的內(nèi)容。 （學(xué)生看書、思考、討論） 〔教師出示“物質(zhì)循環(huán)與能量流動(dòng)的關(guān)系”投影片的底層（空表格）〕 學(xué)生可分別作答，也可集體討論，此時(shí)教師應(yīng)啟發(fā)誘導(dǎo)，并幫助學(xué)生歸納要點(diǎn)，組織語言。 課件展示： 項(xiàng)目 能量流動(dòng) 物質(zhì)循環(huán) 編號 形式 以有機(jī)物形式流動(dòng) 以無機(jī)物形式在生物群落與無機(jī)環(huán)境間流動(dòng) 1 過程 沿食物鏈（網(wǎng)）單向流動(dòng) 在無機(jī)環(huán)境和生物群落間往復(fù)循環(huán) 2 范圍 生態(tài)系統(tǒng)各營養(yǎng)級 全球性 3 特點(diǎn) 單向流動(dòng)，逐級遞減 反復(fù)出現(xiàn)，循環(huán)流動(dòng) 4 聯(lián)系 （1）二者同時(shí)進(jìn)行，彼此相互依存，不可分割 （2）能量的固定、轉(zhuǎn)移、儲(chǔ)存、釋放離不開物質(zhì)的合成和分解 （3）物質(zhì)是能量沿食物鏈（網(wǎng)）流動(dòng)的載體 （4）能量是物質(zhì)在生態(tài)系統(tǒng)中往復(fù)循環(huán)的動(dòng)力 （5）生態(tài)系統(tǒng)中的各種成分，正是由于物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)，才能緊密地聯(lián)系在一起，形成一個(gè)統(tǒng)一的整體 5 〔教師依上層投影片（正確答案）末端的序號逐一疊顯，以示準(zhǔn)確，并以“真棒”“漂亮”等激勵(lì)贊美性語言給予評價(jià)，從上而下，依次進(jìn)行〕 師 那如果用模型來表示呢？ (學(xué)生討論、作答） （教師糾正，補(bǔ)充。最后演示正確的模型） 課件展示： 圖5-3-5 物質(zhì)循環(huán)與能量流動(dòng)的關(guān)系模型 師 請大家觀看投影片，思考物質(zhì)循環(huán)與能量流動(dòng)之間的關(guān)系。 （學(xué)生思考、討論） 師 可見物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)是密不可分的，它們是生態(tài)系統(tǒng)的基本功能維持著生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定。人們可以對其改進(jìn)，來獲得最大的利益，但前提是不能破壞其穩(wěn)定性。 課堂小結(jié) 師 本節(jié)課，咱們討論了生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)的概念、碳循環(huán)的形式和過程、物質(zhì)循環(huán)的特點(diǎn)以及物質(zhì)循環(huán)與能量流動(dòng)的相互關(guān)系。第一，大家要明確物質(zhì)循環(huán)是指組成生物體的基本元素在生物群落與無機(jī)環(huán)境之間的反復(fù)循環(huán)流動(dòng)。第二，關(guān)于碳循環(huán)要掌握以下三點(diǎn)：①碳循環(huán)的形式是CO2；②循環(huán)的過程是在無機(jī)環(huán)境與生物群落之間通過光合作用、呼吸作用、微生物的分解作用，營養(yǎng)級間的同化作用以及特殊的化能合成作用等對碳進(jìn)行傳遞的；③物質(zhì)循環(huán)的特點(diǎn)是全球性往復(fù)循環(huán)。第三，物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)的關(guān)系要注意其區(qū)別與聯(lián)系，進(jìn)而逐漸學(xué)會(huì)用辯證統(tǒng)一的觀點(diǎn)去分析事物。