人教版高中生物必修三《生态系统的物质循环》示范教案

人教版高中生物必修三《生态系统的物质循环》示范

教案

镇定说课

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。在学习了能量流淌之后，学生能够专门自然地讨论“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刻，而消耗它们所需的时刻却要短得多。

事实上，物质循环时时刻刻发生在我们周围。因此，能够让学生联系自身感受物质循环的存

在。

基于己有的知识，学生并不难明白得“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要紧是以二氧

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，因此又叫生

物地球化学循环。

在学生对碳循环明白得的基础上，教师能够补充氮循环和硫循环。

关于生态系统物质循环的概念，应当讲清晰以下要点：（1）那个地点所说的生态系统是指

地球上最大的生态系统——生物圈，也确实是说要让学生明确生态系统物质循环的范畴。（2）

那个地点所说的物质要紧是指组成生物体的差不多化学元素，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）那个地点所说的循环是指组成生物体的差

不多化学元素在生物群落与无机环境之间的往返运动，其中相伴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阻碍、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泛等。

“温室效应”是近年来在日常生活中频繁显现的词汇，学生并不生疏，而且切身感受到了

温室效应的存在。对温室效应形成缘故的讨论，是学生感爱好的话题。在讨论中，教师应引

导学生充分发表自己的观点。

能够通过讨论、列表比较来学习能量流淌和物质循环的关系。教师应把握：（I）能量流

淌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）能量流淌和物质循环的性质不

同：能量流淌是单方向的，物质是循环的。（3）能量流淌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，正是通过能量流淌和物质循环，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”“生态系统的能量流淌''以及第三章中物质代谢和能量代

谢的知识，专门是绿色植物的“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《生态环境的爱护》的基础。因此，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淌和物质循环的关系。

教具预备1.文字资料1：碳循环模型、能量流淌和物质循环的模型。

2.文字资料2：氮循环和硫循环示意图。

3.文字资料3：物质循环与能量流淌关系表格。

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

循环与能量流淌的相互关系。

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.说明能量流淌和物质循环的关系。

4.关注碳循环平稳失调与温室效应的关系。

5.关于碳循环过程的学习，能够让学生构建其模型，使学生对往常的知识有所回忆，并对生

态系统的物质循环有一个形象的认识。

6.对温室效应的缘故、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、比较来学习能量流淌和物质循环的关系。

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，增强爱护环境的意识。

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淌，请大伙儿回忆如下问题：

（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）能量流淌的主渠道是什么?过程是如何样的？

（5）能量流淌有什么特点？

（6）研究能量流淌的意义是什么？

生回答（略）。

师大伙儿对能量流淌的内容把握得专门好!那么，同学们在学习能量流淌的过程中是否发

觉，能量的流淌是需要以物质为载体的?生态系统中的物质变化又是如何样的?物质变化与能

量流淌又有什么关系呢？

推进新课

师这确实是我们今天要学习的内容——生态系统的物质循环。

师大伙儿能够先看一下问题讨论，想想如何样回答。

（学生看书、摸索）

师我们明白生态系统中能量的流淌是单向的、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固，正常运转。这是因为有源源不断的太阳能提供。然而生态系统

的物质却只能来自于地球本身，那亿万年来什么缘故没有被地球耗尽呢？

生我想物质和能量不同，应该是能够循环利用的。

师那大伙儿能给出一些例子来说明物质是能够循环利用的吗？

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能够提

供给绿色植物进行光合作用，产生有机物和氧气；而有机物和氧气又能够提供给动物。

生2有机物通过微生物分解，成为无机物，又能够重新提供给生产者来制造有机物。

生3垃圾中有能够回收利用的，说明物质能够循环。

师专门好。通过我们往常学过的知识和生活中的事例，确实能够说明在生态系统中物质是

循环的。

师我们来看一下第一段，他说你呼吸产生的二氧化碳能够飘向异国他乡，这说明了物质循

环的范畴如何样？

生专门大，是全球性的。

师确实物质循环的范畴是整个生物圈。那你呼出的二氧化碳中的碳元素和氧元素是如何样

来到你的体内的呢？

生通过呼吸、饮食，进入人体。

师专门好，那么碳元素和氧元素进入人体往常存在于什么物质中呢？

生存在于氧气、水、二氧化碳等无机环境中的物质中，也存在于生物群落的生物中。

师不错，既存在无机环境中，也存在于生物群落中。可见，物质是在生物群落与无机环境

之间不断循环的。

师还有一点，书本的第一段突出了碳元素和氧元素，而不是二氧化碳。可见物质循环的物

质是指化学元素依旧化合物？

生化学元素。

师是的，物质是指化学元素。下面我们就来看一下碳元素的循环，也确实是碳循环，看看

物质循环的过程。看的过程中摸索以下问题。

（出示挂图：碳循环）

光

呼

合

吸

作

作

用

用

图5-3-1

课件展现：

1.无机环境中的碳以什么形式存在？

2.生物群落内部的碳以什么形式存在？

3.碳在无机环境和生物群落之间以什么形式循环？

4.碳循环的范畴。

5.光合作用和呼吸作用的反应式，并说明碳的传递过程。

6.“摸索与讨论”的第2题，如何用系统科学的方法构建碳循环的模型？

师谁来回答一下？

生1无机环境中的碳：要紧以CO2、碳酸盐形式存在，也有碳单质、含碳有机物等。

生2生物群落中的碳：要紧以有机物形式存在，也有含碳无机物，如碳酸盐。

生3碳循环形式是CO?。

生4生物圈。

生5黑板演示：

光

COz+HzO叶绿京”"+。2

C6HlzO6+6Oz+6H2O-i6COz+12HzO

生6

生产者I—消费者

图5-3-2

注：①表示碳以植物的枯枝败叶中有机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，以碳酸盐形式被植

物根系吸取。③表示碳以有机物的形式被消费者摄食，最后碳仍以有机物形式储存在消费者

体内。④表示碳以有机物的形式被微生物分解成无机物后，存在于无机环境中。⑤表示碳以

有机物的形式通过生产者的呼吸作用，形成二氧化碳开释到无机环境中。⑥表示碳以动物的

粪便、遗体等中的有机物的形式，被微生物分解，形成二氧化碳。⑦表示碳以有机物的形式

通过消费者的呼吸作用，形成二氧化碳开释到无机环境中。⑧表示无机环境中的含碳无机物

被生产者利用，合成有机物。

师大伙儿说得专门好，下面我们来总结一下。碳循环要紧是在无机环境和生物群落之间进

行，形式是二氧化碳。能够用下图表示：

光合作用、化能合成作用、

无机环境（C02）生物群落（有机物）

呼吸作用、微生物分解作用

师从图中能够看出在物质循环中起着专门重要作用的生物是生产者和分解者，正是它们连

接了无机环境和生物群落。

师在生物群落内部，碳以有机物的形式传递。大气中的二氧化碳能够随着大气环流在全球

范畴内流淌，因此，碳循环具有全球性。其范畴是生物圈。物质循环的概念见书本。

师那个地点的物质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，而是组成生物体的差不多元素。循环指的是这些物质（元素）的往返运动。那个地点的

生态系统指的是地球上最大的生态系统——生物圈，因此叫“生物地球化学循环生态系统

的物质循环能够概括地明白得为组成生物体的差不多元素在生物群落和无机环境之间的往

返运动，其中相伴着复杂的物质变化和能量变化，不是单纯的物质移动，生态系统的物质循

环离不开能量的驱动。

课件展现：

1.氮循环

,大气中的电

图5-3-3

2.硫循环

图5-3-4

师能够看出，其他元素的循环和碳循环差不多相同。正因为在生态系统中，物质能够被生

物群落往复循环利用，因此，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，不管是无机环境依旧生物群落，也不管是物质循环依旧能量流淌，差不多上以物质

为第一性的，因此，大伙儿要以辩证唯物主义观点来分析事物、认识自然、改造世界。

师假如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阻碍？

生森林生态系统的森林有坚持大气中氧气与二氧化碳相对稳固的作用，若大量砍伐森林，

光合作用减弱，不能吸取大气中的二氧化碳，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固，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。

师专门好。化石燃料的大量燃烧，对生态系统的碳循环有何阻碍？

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，若在短时刻内开释出来，使二氧化碳来不及转化，也同样打破了生物圈中碳循环的

平稳，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：人类活动若违抗了生态规律，对碳循环

的阻碍是导致大气中二氧化碳的明显增加，如此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?请大伙儿观看视频。

（视频播放：温室效应）

师可见，温室效应的危害不是突然爆发，而是慢慢积存的。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那个问题，并开始努力去改善。如：减少温室气体的排放，植

树造林等。

师Pioi右侧的问题如何回答？

生大力植树造林后，这些植物能大量吸取已有的二氧化碳，因而能起一定的缓解作用。但

更应该操纵源头——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、臭氧层空泛）

师期望我们一起来坚持生物圈正常的物质循环，共同来爱护我们的地球。

师现在生态系统的能量流淌和物质循环我们都学过了，下面请大伙儿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、摸索、讨论）

（教师出示“物质循环与能量流淌的关系”投影片的底层（空表格））

学生可分别作答，也可集体讨论，现在教师应启发诱导，并关心学生归纳要点，组织语言。

课件展现：

项目能量流淌物质循环编号

以无机物形式在生物

形式以有机物形式流淌群落与无机环境间流1

淌

沿食物链（网）单向在无机环境和生物群

过程2

流淌落间往复循环

范畴生态系统各营养级全球性3

特点单向流淌，逐级递减反复显现，循环流淌4

（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、开释离不开

物质的合成和分解

（3）物质是能量沿食