《生態系統中的物質循環》教學設計

鄭全江

一、教學目標

1.以碳循環為例，分析生態系統中的物質循環；同時構建碳循環的模型。

2.關注碳循環平衡失調與溫室效應的關系。

3.對溫室效應的原因、危害和解決，讓學生一起討論，培養學生分析問題的能力，然后探討一下其他的因物質循環失調而引起的環境問題。

4.通過討論、列表、比較來學習能量流動和物質循環的關系。

二、教學重難點

重點：以碳循環為例，分析生態系統中的物質循環；構建碳循環的模型。

難點：說明能量流動與物質循環的關系。

三、教學過程

（一）創設情境

老師通過PPT展示生物代謝二氧化碳的來龍去脈。

要把握二氧化碳的來龍去脈，必須回顧必修一第五章學到的光合作用、呼吸作用有關知識，現在請大家拿出草稿紙一起來書寫一下光合作用、有氧呼吸的化學方程式。

師：我們以水稻、人、細菌為例來探討一下碳流轉過程：（展示第5張）。

（二）碳循環

請同學們閱讀課本P101思考與討論，然后回答問題（切換PPT）

（1）碳在無機環境中主要以何種形式存在？在生物體內主要以何種形式存在？

大氣圈：二氧化碳；水圈：碳酸根；巖石圈：碳酸鹽、碳單質（金剛石、石墨）；碳在生物群落主要以有機物的形式存在。

（2）碳在生物群落與無機環境之間是什么形式循環？

以二氧化碳形式循環的。

（3）碳從無機環境進入生物群落主要是通過什么途徑？

光合作用、化能合成作用。

（4）碳通過哪些途徑從生物群落返回到無機環境？

呼吸、分解、燃燒。

（5）碳在生物群落內部通過什么渠道進行傳遞？

以有機物的形式沿食物鏈和食物網傳遞的。

活動：構建碳循環的模型PPT展出問題和條件：

1.請同學們根據前面所學的內容，在草稿紙上，將下列概念用文字和箭頭，聯系起來繪制出碳循環過程圖。

2.加上化石燃料。

展示學生的概念圖，進行適當講解。指導學生動手構建碳循環概念圖。

（三）溫室效應學生閱讀課本P101與社會的聯系

師：如果煤石油等化石燃料的大量燃燒，對生態系統的碳循環及生態環境有何影響？

生：碳循環失衡—二氧化碳增加—溫室效應。

師：在自然生態系統中，植物通過光合作用吸收碳的速率與通過生物的呼吸作用和分解作用而把碳釋放到大氣中的速率大致相同。人類大量燃燒煤、石油等化學燃料，使地層中經過千百萬年而積存的碳元素在很短時間內釋放出來，打破了生物圈中碳循環的平衡。使得大氣中二氧化碳含量急劇上升。

師：什么是溫室效應以及溫室效應加劇會帶來什么樣的危害？接下來請同學們一起來觀看一個視頻？播放溫室效應視頻（展示第10張）。

溫室效應危害：溫室效應加劇的原因：大氣中二氧化碳濃度的增加

措施：結合碳循環示意圖提出緩解溫室效應的措施。（展示第11張）。

緩解溫室效應就是減低大氣中二氧化碳的濃度，最主要就是要控制源頭減少二氧化碳釋放，同時增加二氧化碳吸收。

（四）物質循環

我們講的這些都是碳循環的問題，對于一個生態系統來說，不光是只有碳，下面一起來看一下問題探討：（切換PPT）生態系統依靠太陽不斷提供能量，而生態系統中的物質卻都是自給自足的。

教師：為什么維持生態系統所需的大量物質，例如氧、水、氮、碳和許多其他物質，億萬年來卻沒有被生命活動所耗盡？

學生：這些物質可以被循環利用。

教師：對，這就是我們下面要學習的物質循環。（切換PPT）

物質循環概念：組成生物體的C、H、O、N、P、S等元素，都不斷進行著從無機環境到生物群落，又從生物群落到無機環境的循環過程，這就是生態系統的物質循環。

師：展出農田與熱帶雨林的對照圖片，請學生思考為何農田需要定期施肥，而熱帶雨林卻不需要？

1.這里的“物質”指的是什么？

2.這里的“循環”是指在哪往返循環？

3.循環的范圍是？

4.物質循環具有什么特點？

請學生繼續深層理解物質循環的相關知識，學生思考后切換PPT展出解答。

1.在物質循環過程中伴隨著許多化學反應，在化學反應過程中，元素是沒有發生改變，只是發生了重新排布，因此我們把物質循環歸納為組成生物體的元素反復循環。

2.是發生在無機環境與生物群落之間。

3.因為大氣流、水流、生物流的存在，物質循環具有全球性，所以我們這里所說的生態系統中的物質循環中的生態系統是指全球最大的生態系統——生物圈，而且在循環過程中海伴隨著各種化學反應，因此我們又把物質循環稱之為生物地球化學循環。

1.全球性。

2.反復循環。

（五）能量流動與物質循環的關系

指導學生復習上節所學的生態系統的能量流動，并補充表格，切換幻燈片，復習生態系統能量流動的過程圖解。

之后展出幻燈片，與學生共同完成物質循環與能量流動的對照表格。

教師投影：（先投影空表格，再補充）。

四、能量流動與物質循環的關系

（六）隨堂鞏固

1.碳循環中，只有生產者與無機環境之間的傳遞是相互的，其他各成分之間的傳遞都是單向的。

2.生產者指向消費者和分解者（傳遞），而消費者和分解者則指向無機環境（傳遞）。

3.消費者指向分解者（傳遞）。