生态系统的物质循环教案.doc

教 案
课题
生态系统的物质循环
教材分析
本课的内容来自人教版《生物》第3册第5章“生态系统及其稳定性”第3节“生态系统的物质循环”
教材第5章是以生态系统为框架，主要讲述了生态系统的结构，生态系统的能量流动物质循环、信息传递及稳定性等知识，主要体现宏观的生态学的内容。本节课内容是第5章的一个重点，是衔接生态系统稳定性与能量流动的重要环节，并为生态系统的稳定性实现提供了一个平台，埋下了一个伏笔。
该节内容与必修1细胞的物质输入和输出、细胞的能量利用和供应有联系。
学情分析
学生已学习了生态系统结构和能量流动的知识，对这部分的内容有了初步的了解。学生对于生态系统功能的认识容易停留在简单识记水平，难以建立起结构功能间的联系，通过本节学习，可以深入理解生态系统结构和功能的关系，形成结构和功能相适应观点。
教学目标
1. 知识目标
（1）理解生态系统中物质循环的概念
（2）分析、应用碳循环过程
（3）说明生物富集作用的形成
（4）说明能量流动和物质循环的关系
2.能力目标
（1）以碳循环为例，分析生态系统中的物质循环，培养学生迁移和分析的能力
（2）通过分析“温室效应”的形成与危害，培养学生的推理，联想，思维迁移的能力
（3）利用“能量流动和物质循环的关系”教学过程，培养学生比较，归纳以及对自己所持观点的总结表达能力
（4）通过探究土壤微生物的分解作用，培养学生设计、分析实验的能力
3.情感、态度、价值观
（1）通过学习人类对碳循环的影响，培养学生环境保护意识
（2）积累生态学知识，形成科学的世界观
教学重点
分析生态系统中的碳循环
教学难点
说明能量流动和物质循环的关系
教学资源
图片
教学过程
教学阶段
教师活动
学生活动
设计意图
时间
引入
随着“低碳”话语的出现，现在“低碳社会”、“低碳城市”、“低碳超市”、“低碳校园”、“低碳交通”、“低碳环保”“低碳网络”、“低碳社区”——各行各业蜂拥而上统统冠以“低碳”二字，使“低碳”成为一种时尚。

问题：你对“低碳”了解多少？

那么我们为什么要“低碳生活”呢？

思考、回答

从时尚话题入手，引发学生兴趣

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生态系统的物质循环
碳循环
为应对生态环境危机，概念和理念层面的东西如“可持续发展”、“绿色经济”等等层出不穷，可为什么最后是低碳叫得最响，超过一度满天飞的“可持续发展”呢？
因为在这其中最主要的是碳元素。
碳是地球上储量最丰富的元素之一，它分布广泛；
同时,碳又是构成生命体的基本元素；
碳是有机化合物的“骨架”，没有碳就没有生命。

问题：请同学们回忆之前学过的知识，然后说出碳元素在生态系统中都参与哪些活动？

图片：碳循环
从这幅图我们可以看出，无机环境中的碳元素，可以通过绿色植物的光合作用进入到生物系统中，同时在生物的呼吸作用、分解者的分解作用中碳元素又被释放到了无机环境中。
那么，这种碳元素在生物群落和无机环境之间不断循环的过程，我们称之为碳循环。

板书：碳循环
那么，对照这幅图，我们来思考一下问题：
1、C在无机环境中的存在形式？
CO2、碳酸盐
2、碳在生物体内的存在形式？
含碳有机物
3、碳在生物体间的传递渠道？
食物链（网）
4、碳进入生物群落的途径？
①绿色植物的光合作用
②化能合成作用
5、碳进入大气的途径？
①生物的呼吸作用
②分解者的分解作用
6、碳在无机环境和生物群落间的循环形式？
CO2
这一些是，碳循环的主要特点
板书：循环流动，反复利用

我们现在明白为什么要提倡低碳，2003年英国政府在《我们的能源未来——创造低碳经济》的能源白皮书中首次提出了“低碳”这一概念，便迅速得到各国相应，今天，“地球一小时”等活动更是为我们所熟知，那么为什么低碳能够这么迅速的成为全球性的共识呢？
请你从生态系统的角度来思考

大气中的CO2能够随着大气环流在全球范围内流动，因此，碳循环具有全球性
板书：全球性
这个生态系统指的其实是地球上最大的生态系统——生物圈。

现在让我们利用“碳循环”的知识来分析一下“温室效应”。你对“温室效应”的成因和危害有什么样的了解？
在自然生态系统中，植物通过光合作用从大气中摄取C的速率，与通过生物的呼吸作用和分解作用而把C释放到大气中的速率大致相同。
但是，现代社会中并不仅仅是这些，C进入到无机环境的途径除了呼吸作用和分解作用，还有人类大量燃烧煤、石油等化学燃料，导致了碳元素短时间内的释放，打破了生物圈中的碳平衡，二氧化碳气体具有吸热和隔热的功能。它在大气中增多的结果是形成一种无形的玻璃罩，使太阳辐射到地球上的热量无法向外层空间发散，其结果是地球表面变热起来。从而形成了“温室效应”。
问题：大力植树造林，是否会对温室效应起到缓解作用？
大力植树造林后，这些植物能大量吸收已有的二氧化碳，因而能起一定的缓解作用。
但更应该控制源头──温室气体的排放。

思考

观察、思考、回答

观察

思考、回答

思考、回答

观察

思考、回答

由学生已有知识引出新的知识

培养学生的分析能力，加深学生对碳循环的理解

联系实际，引出物质循环的全球性特点

利用所学知识解决实际问题

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2

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物质循环
实际上，组成生物体的C、H、O、N、P、S等元素，都不断进行着从无机环境到生物群落，又从生物群落到无机环境的循环过程，这就是生态系统的物质循环。

我们刚才讲过，碳循环具有全球性的特点。那么，物质循环中所说的生态系统，指的也是生物圈。他也具有全球性的特点，因此又叫生物地球化学循环。

2
物质循环与能量流动的比较
物质循环和我们之前讲过的“生物的能量流动”都是通过食物链（网）进行的，那么他们有什么关系呢？

能量流动和物质循环式同时进行的，两者均始于生产者通过光合作用合成有机物固定太阳能，然后沿着共同的渠道——食物链（网）一起运行，彼此相互依存，不可分割。因为能量的固定、储存、转移和释放，都离不开物质的合成和分解等过程。物质作为能量的载体是能量以含碳有机物中化学能的形式沿着食物链（网）流动；能量作为动力，使物质能够不断地在生物群落和无机环境之间循环往返。生态系统的各组成成分：非生物的物质和能量、生产者、消费者、分解者，正是通过能量流动和物质循环，才能紧密的联系在一起，从而相互作用、相互影响，形成一个思维一体的统一整体——生态系统。

能量流动
物质循环
形式
主要以有机物形式
以无机物形式循环
特点
单向流动、
逐级递减
反复利用、
循环流动
范围
生态系统的各级营养级
全球生物圈
联系
①能量的固定、转移、释放离不开物质的合成与分解
②物质是能量沿食物链（网）流动的载体
③能量是物质在生态系统中循环往复的动力
能量流动和物质循环之间互为因果、相辅相承，具有不可分割的关系。

讨论、思考

培养学生比较和归纳的能力

4

4

生物的富集作用
来看一个资料：
美国研究人员表示，在全球大部分国家禁用杀虫剂DDT数十年后，南极阿德利企鹅体内仍检测出这种有毒物质，且含量多年来始终不降。他们认为，这是因为DDT被“储存”在冰川中，持续影响南极生态环境。
在农田中大量使用DDT有机农药为什么会殃及南极的企鹅?
1、全球性
2、生物的富集作用

板书：生物的富集作用

指环境中的一些污染物（如重金属、化学农药）通过食物链在生物体内大量聚集的过程。

事例：在物质循环过程中，有的物质
（如DDT）不易分解，因此通过食物链
传递，在生物体内集聚，不易排出。

由于生物的富集作用是沿着食物链进行富集的，同时，污染物化学性质稳定而不宜分解、在生物体内积累而不宜排出，所以，生物营养级越高，物质富集量越大。

分析资料

思考、回答

培养学生利用所学只是解决问题的能力，同时提高学生的环保意识
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小结
一、生态系统的物质循环
C、H、O、N、P、S等化学元素
无机环境 生物群落
反复循环

特点：
1、反复利用、循环流动
2、全球性
二、碳循环

碳在无机环境与生物群落间是以CO2的形式进行循环的。大气中的CO2进入生物群落，主要依赖于绿色植物的光合作用，使CO2中的“C”变成为有机物中的“C”，再通过食物链进入动物和其他生物体中，因此从“C”的循环可见绿色植物是生态系统的基石。除此之外，还有化能合成作用的微生物也能把CO2合成为有机物。
三、物质循环与能量流动的关系

小结
小结
5
探究：土壤微生物的分解作用
阅读教材P102参考案例2
1、仔细阅读实验步骤，同时完成练习12题实验操作表
实验步骤
烧杯A
烧杯B
一

二

2、结果分析
（1）实验中实验组和对照组分别是______、_______，单一变量是__________________
（2）A1、B1两试管加碘液的目的是_____________________________________，A2、B2加斐林试剂是想验证_______________的存在，原理是________________________。
3、预测实验结果

思考，完成练习
培养学生分析实验的能力
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板书设计

生态系统的物质循环
一、碳循环
1、循环流动、反复利用
2、全球性
二、能量的流动和物质循环的关系
三、生物的富集作用

教学反思
本节课是第5章《生态系统及其稳定性》的第3节，主要向学生介绍生态系统中物质循环的过程。在刚开始思考如何上好这节课的时候，我就想到了与时下比较流行的“低碳”联系在一起。因为“低碳”的出发点就是这一章中的重点“碳循环”，同时“低碳”是这段时间比较流行、时尚的一个概念，学生对这个概念也会很感兴趣，从而便于引发学生的学习兴趣。所以在我一开始的教学设计中，除了以“低碳”引入“碳循环”的概念外，我还设置了引导学生思考为什么要“低碳”、“碳足迹”的计算等环节，以期增强这节课的趣味性。但是当我完成了这节课的教学设计后，再回过头来思考这段设计，就觉得有些跑题了。“低碳”的概念作为一个课堂引入，不应该成为这节课的主要话题，否则就会使这节课真正的重点被淡化。因此，我修改了这一部分的设计，只使用“低碳”这个概念引入，不做任何展开，迅速过渡到“碳循环”这个重点概念中，使学生的兴奋点落在重点知识的学习上。而通过课堂的实际检测，这种设计方法是合理的。
在之前的设计中，我受董雪老师的启发，曾经想过应用教材90页“生态系统的结构模式图”来让学生回忆生态系统中的呼吸作用、光合作用、分解作用。但是我忽略了董老师这么讲的时候是在进行新课的讲授，以这个图引导学生进行分析。而我所要达到的目的是复习回忆，如果再用这个图，反而会使学生的思路被局限下来，到不如让学生不看图直接思考回忆。因此，在董老师的建议下，我把这部分也做了修改。在二班和三班的不同教学过程中，也可以看出董老师的建议是很正确的。
教材中图5-11碳循环模式图中对于“微生物的分解作用”这个概念一直有所争议，早在1996年黄福贞老师就在《山西教育》中提出了自己的看法。他认为，分解者的分解作用应包括两步：一步是分解者的胞外分解，第二步是分解者的胞内分解。然而只有第二步才能产生CO2。而鉴于作为分解者只是微生物中的营腐生生活的菌类，并不包括自养和寄生的微生物，所以建议将“微生物的分解作用”改为“分解者的呼吸作用”，这样更准确。在具体的教学过程中，学生也有这方面的困惑，但是不适宜占用过多的时间给学生解释，只需要点出来，使学生知道有这个事情就可以了。

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