新课标人教版示范教案-生物-必修三(第3节-生态系统的物质循环-第1课时)

PAGE第3节生态系统的物质循环从容说课许多同学认为与消耗能量一样，生物也在不断地消耗着物质，本节的“问题探讨”便是针对学生这一认识提出来的。在学习了能量流动之后，学生可以很自然地讨论“问题探讨”所提出的问题，由此开始本节的教学。在讨论中，学生可能会提出如“煤炭、石油等资源难道不能被耗尽吗？”等问题。教师可引导学生解决这一认知冲突：（1）煤炭、石油等是人类从事现代工业活动的物质资源，而非生态系统中生命活动所需的物质资源。（2）煤炭、石油等资源是有限的，这些资源的形成需要相当长的时间，而消耗它们所需的时间却要短得多。事实上，物质循环时时刻刻发生在我们身边。因此，可以让学生联系自身感受物质循环的存在。基于已有的知识，学生并不难理解“碳循环”的内容，但教师应把握：（1）生产者合成的含碳有机物被各级消费者所利用。（2）碳在生物群落与无机环境之间的循环主要是以二氧化碳的形式进行的。（3）碳循环具有全球性。（4）通过碳循环的实例，提示学生注意，“生态系统的物质循环”中的“生态系统”是指生物圈，其中的物质循环带有全球性，所以又叫生物地球化学循环。在学生对碳循环理解的基础上，教师可以补充氮循环和硫循环。关于生态系统物质循环的概念,应当讲清楚以下要点:(1)这里所说的生态系统是指地球上最大的生态系统——生物圈,也就是说要让学生明确生态系统物质循环的范围。(2)这里所说的物质主要是指组成生物体的基本化学元素,而不是指由这些元素组成的糖类、脂肪和蛋白质等生物体内所特有的物质。(3)这里所说的循环是指组成生物体的基本化学元素在生物群落与无机环境之间的往返运动,其中伴随着复杂的物质变化和能量转化,并不是物质的单纯移动。(4)生态系统的物质循环离不开能量的驱动。应当注意联系生态环境实际,如联系滥伐森林对碳循环的影响、化石燃料的大量燃烧与温室效应、酸雨等，氟利昂、含氮气体的排放与臭氧层空洞等。“温室效应”是近年来在日常生活中频繁出现的词汇，学生并不陌生，而且切身感受到了温室效应的存在。对温室效应形成原因的讨论，是学生感兴趣的话题。在讨论中，教师应引导学生充分发表自己的观点。可以通过讨论、列表比较来学习能量流动和物质循环的关系。教师应把握：（1）能量流动和物质循环是生态系统动态变化过程中的两个方面（即一个过程的两个方面，而不是两个过程），两者是同时进行的，彼此相互依存，不可分割。（2）能量流动和物质循环的性质不同：能量流动是单方向的，物质是循环的。（3）能量流动和物质循环都借助于食物链和食物网进行。（4）生态系统中的各种组成成分，正是通过能量流动和物质循环，才能够紧密地联系在一起，形成一个统一的整体。本小节是以“生态系统的结构”“生态系统的能量流动”以及第三章中物质代谢和能量代谢的知识，特别是绿色植物的“光合作用”和“生物的呼吸作用”等为基础。同时，本小节也是第九章《生态环境的保护》的基础。所以，学好本小节内容，对学习生态系统具有承上启下的作用。教学重点分析生态系统中的物质循环。教学难点说明能量流动和物质循环的关系。教具准备1.文字资料1：碳循环模型、能量流动和物质循环的模型。2.文字资料2：氮循环和硫循环示意图。3.文字资料3：物质循环与能量流动关系表格。4.文字资料4：课堂问题、例题。5.挂图：生态系统的碳循环模式图。6.视频：温室效应等环境问题。课时安排2课时。第1课时，讲述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与能量流动的相互关系。第2课时，完成探究实验。三维目标1.以碳循环为例，分析生态系统中的物质循环；同时构建碳循环的模型。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。5.关于碳循环过程的学习，可以让学生构建其模型，使学生对以前的知识有所回忆，并对生态系统的物质循环有一个形象的认识。6.对温室效应的原因、危害和解决，与学生一起讨论，培养学生分析问题的能力。最后探讨一下其他的环境问题。7.通过探究实验来分析土壤中微生物的分解作用，训练学生的实验设计能力，培养学生科学严谨的态度。8.通过讨论、列表、构建模型、比较来学习能量流动和物质循环的关系。9.认同物质与能量是一个统一的整体，确立辩证唯物主义自然观。10.关注由物质循环失调而引起的环境问题，增强保护环境的意识。11.通过实验探究，培养科学严谨的精神。教学过程第1课时导入新课师上节课我们学习了生态系统的能量流动，请大家回忆如下问题：（1）地球上最大的生态系统是什么?（2）生态系统的能量源头是什么?（3）输入生态系统的总能量指的是什么?（4）能量流动的主渠道是什么?过程是怎样的？（5）能量流动有什么特点?（6）研究能量流动的意义是什么？生回答（略）。师大家对能量流动的内容掌握得很好!那么，同学们在学习能量流动的过程中是否发现，能量的流动是需要以物质为载体的?生态系统中的物质变化又是怎样的?物质变化与能量流动又有什么关系呢?推进新课师这就是我们今天要学习的内容——生态系统的物质循环。师大家可以先看一下问题讨论，想想怎样回答。（学生看书、思考）师我们知道生态系统中能量的流动是单向的、逐级递减的，能量并不能重复、循环地利用，但生态系统却仍旧保持稳定，正常运转。这是因为有源源不断的太阳能提供。但是生态系统的物质却只能来自于地球本身，那亿万年来为什么没有被地球耗尽呢？生我想物质和能量不同，应该是可以循环利用的。师那大家能给出一些例子来说明物质是可以循环利用的吗？生1动物的呼吸作用消耗有机物和氧气，产生二氧化碳和水；产生的二氧化碳和水可以提供给绿色植物进行光合作用，产生有机物和氧气；而有机物和氧气又可以提供给动物。生2有机物经过微生物分解，成为无机物，又可以重新提供给生产者来制造有机物。生3垃圾中有可以回收利用的，说明物质可以循环。图5-3-32.硫循环图5-3-4师可以看出，其他元素的循环和碳循环基本相同。正因为在生态系统中，物质可以被生物群落往复循环利用，所以，物质是永恒的，世界是物质的，是符合物质不灭定律的。在生物圈内，无论是无机环境还是生物群落，也无论是物质循环还是能量流动，都是以物质为第一性的，因此，大家要以辩证唯物主义观点来分析事物、认识自然、改造世界。师如果人们按生态规律办事，乱砍滥伐森林，对生态系统的碳循环有何影响?生森林生态系统的森林有维持大气中氧气与二氧化碳相对稳定的作用，若大量砍伐森林，光合作用减弱，不能吸收大气中的二氧化碳，更不能增加大气中的氧气，不仅破坏了大气中氧气与二氧化碳的相对稳定，而且阻碍了碳的正常循环途径，使大气中二氧化碳含量明显增加。师很好。化石燃料的大量燃烧，对生态系统的碳循环有何影响?生化石燃料如煤、石油、泥炭等是地层中千百万年积存的碳元素，是一笔宝贵而丰富的能源物质，若在短时间内释放出来，使二氧化碳来不及转化，也同样打破了生物圈中碳循环的平衡，使大气中二氧化碳的含量明显增加。师不错。通过以上两例的分析，显而易见地说明：人类活动若违背了生态规律，对碳循环的影响是导致大气中二氧化碳的明显增加，这样将形成危及整个生物圈的“温室效应”。大气中二氧化碳越多，对地球上散佚到外层空间的热量的阻碍作用就越大，即大气中的二氧化碳层就相当于保温层。从而使地球上的温度升高得越快，这种现象就叫做“温室效应”。那么温室效应将对生物圈和人类造成什么危害呢?请大家观看视频。（视频播放：温室效应）师可见，温室效应的危害不是突然爆发，而是慢慢积累的。容易被人们忽视，但可喜的是现在越来越多的国家注意到了这个问题，并开始努力去改善。如：减少温室气体的排放，植树造林等。师P101右侧的问题如何回答？生大力植树造林后，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。师说得不错。现在我们再来看看其他的一些由于物质循环受到干扰而引起的环境问题。（视频播放：酸雨、臭氧层空洞）师希望我们一起来维持生物圈正常的物质循环，共同来保护我们的地球。师现在生态系统的能量流动和物质循环我们都学过了，下面请大家用表格和模型分别来总结一下它们的关系。参考书上的内容。（学生看书、思考、讨论）〔教师出示“物质循环与能量流动的关系”投影片的底层（空表格）〕学生可分别作答，也可集体讨论，此时教师应启发诱导，并帮助学生归纳要点，组织语言。课件展示：项目能量流动物质循环编号形式以有机物形式流动以无机物形式在生物群落与无机环境间流动1过程沿食物链（网）单向流动在无机环境和生物群落间往复循环2范围生态系统各营养级全球性3特点单向流动，逐级递减反复出现，循环流动4联系（1）二者同时进行，彼此相互依存，不可分割（2）能量的固定、转移、储存、释放离不开物质的合成和分解（3）物质是能量沿食物链（网）流动的载体（4）能量是物质在生态系统中往复循环的动力（5）生态系统中的各种成分，正是由于物质循环和能量流动，才能紧密地联系在一起，形成一个统一的整体5〔教师依上层投影片（正确答案）末端的序号逐一叠显，以示准确，并以“真棒”“漂亮”等激励赞美性语言给予评价，从上而下，依次进行〕师那如果用模型来表示呢？(学生讨论、作答）（教师纠正，补充。最后演示正确的模型）课件展示：图5-3-5物质循环与能量流动的关系模型师请大家观看投影片，思考物质循环与能量流动之间的关系。（学生思考、讨论）师可见物质循环和能量流动是密不可分的，它们是生态系统的基本功能维持着生态系统的稳定。人们可以对其改进，来获得最大的利益，但前提是不能破坏其稳定性。课堂小结师本节课，咱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