人教版高中生物必修三《生態(tài)系統(tǒng)的物質循環(huán)》示范教案

人教版高中生物必修三《生態(tài)系統(tǒng)的物質循環(huán)》示范

教案

鎮(zhèn)定說課

許多同學認為與消耗能量一樣，生物也在不斷地消耗著物質，本節(jié)的“問題探討”便是針

對學生這一認識提出來的。在學習了能量流淌之后，學生能夠專門自然地討論“問題探討”

所提出的問題，由此開始本節(jié)的教學。在討論中，學生可能會提出如“煤炭、石油等資源難

道不能被耗盡嗎？'’等問題。教師可引導學生解決這一認知沖突：（1）煤炭、石油等是人類

從事現代工業(yè)活動的物質資源，而非生態(tài)系統(tǒng)中生命活動所需的物質資源。（2）煤炭、石油

等資源是有限的，這些資源的形成需要相當長的時刻，而消耗它們所需的時刻卻要短得多。

事實上，物質循環(huán)時時刻刻發(fā)生在我們周圍。因此，能夠讓學生聯(lián)系自身感受物質循環(huán)的存

在。

基于己有的知識，學生并不難明白得“碳循環(huán)”的內容，但教師應把握：（1）生產者合成

的含碳有機物被各級消費者所利用。（2）碳在生物群落與無機環(huán)境之間的循環(huán)要緊是以二氧

化碳的形式進行的。（3）碳循環(huán)具有全球性。（4）通過碳循環(huán)的實例，提示學生注意，“生

態(tài)系統(tǒng)的物質循環(huán)''中的“生態(tài)系統(tǒng)”是指生物圈，其中的物質循環(huán)帶有全球性，因此又叫生

物地球化學循環(huán)。

在學生對碳循環(huán)明白得的基礎上，教師能夠補充氮循環(huán)和硫循環(huán)。

關于生態(tài)系統(tǒng)物質循環(huán)的概念，應當講清晰以下要點：（1）那個地點所說的生態(tài)系統(tǒng)是指

地球上最大的生態(tài)系統(tǒng)——生物圈，也確實是說要讓學生明確生態(tài)系統(tǒng)物質循環(huán)的范疇。（2）

那個地點所說的物質要緊是指組成生物體的差不多化學元素，而不是指由這些元素組成的糖

類、脂肪和蛋白質等生物體內所特有的物質。（3）那個地點所說的循環(huán)是指組成生物體的差

不多化學元素在生物群落與無機環(huán)境之間的往返運動，其中相伴著復雜的物質變化和能量轉

化，并不是物質的單純移動。（4）生態(tài)系統(tǒng)的物質循環(huán)離不開能量的驅動。

應當注意聯(lián)系生態(tài)環(huán)境實際，如聯(lián)系濫伐森林對碳循環(huán)的阻礙、化石燃料的大量燃燒與

溫室效應、酸雨等，氟利昂、含氮氣體的排放與臭氧層空泛等。

“溫室效應”是近年來在日常生活中頻繁顯現的詞匯，學生并不生疏，而且切身感受到了

溫室效應的存在。對溫室效應形成緣故的討論，是學生感愛好的話題。在討論中，教師應引

導學生充分發(fā)表自己的觀點。

能夠通過討論、列表比較來學習能量流淌和物質循環(huán)的關系。教師應把握：（I）能量流

淌和物質循環(huán)是生態(tài)系統(tǒng)動態(tài)變化過程中的兩個方面（即一個過程的兩個方面，而不是兩個

過程），兩者是同時進行的，彼此相互依存，不可分割。（2）能量流淌和物質循環(huán)的性質不

同：能量流淌是單方向的，物質是循環(huán)的。（3）能量流淌和物質循環(huán)都借助于食物鏈和食物

網進行。（4）生態(tài)系統(tǒng)中的各種組成成分，正是通過能量流淌和物質循環(huán)，才能夠緊密地聯(lián)

系在一起，形成一個統(tǒng)一的整體。

本小節(jié)是以“生態(tài)系統(tǒng)的結構”“生態(tài)系統(tǒng)的能量流淌''以及第三章中物質代謝和能量代

謝的知識，專門是綠色植物的“光合作用”和“生物的呼吸作用”等為基礎。同時，本小節(jié)也是

第九章《生態(tài)環(huán)境的愛護》的基礎。因此，學好本小節(jié)內容，對學習生態(tài)系統(tǒng)具有承上啟下

的作用。

教學重點分析生態(tài)系統(tǒng)中的物質循環(huán)。

教學難點說明能量流淌和物質循環(huán)的關系。

教具預備1.文字資料1：碳循環(huán)模型、能量流淌和物質循環(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：物質循環(huán)與能量流淌關系表格。

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：溫室效應等環(huán)境問題。

課時安排2課時。

第1課時，講述生態(tài)系統(tǒng)物質循環(huán)的概念、碳循環(huán)的形式和過程、物質循環(huán)的特點以及物質

循環(huán)與能量流淌的相互關系。

第2課時，完成探究實驗。

三維目標

1.以碳循環(huán)為例，分析生態(tài)系統(tǒng)中的物質循環(huán)；同時構建碳循環(huán)的模型。

2.嘗試探究土壤微生物的分解作用。

3.說明能量流淌和物質循環(huán)的關系。

4.關注碳循環(huán)平穩(wěn)失調與溫室效應的關系。

5.關于碳循環(huán)過程的學習，能夠讓學生構建其模型，使學生對往常的知識有所回憶，并對生

態(tài)系統(tǒng)的物質循環(huán)有一個形象的認識。

6.對溫室效應的緣故、危害和解決，與學生一起討論，培養(yǎng)學生分析問題的能力。最后探討

一下其他的環(huán)境問題。

7.通過探究實驗來分析土壤中微生物的分解作用，訓練學生的實驗設計能力，培養(yǎng)學生科學

嚴謹的態(tài)度。

8.通過討論、列表、構建模型、比較來學習能量流淌和物質循環(huán)的關系。

9.認同物質與能量是一個統(tǒng)一的整體，確立辯證唯物主義自然觀。

10.關注由物質循環(huán)失調而引起的環(huán)境問題，增強愛護環(huán)境的意識。

11.通過實驗探究，培養(yǎng)科學嚴謹的精神。

教學過程

第1課時

導入新課

師上節(jié)課我們學習了生態(tài)系統(tǒng)的能量流淌，請大伙兒回憶如下問題：

（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）能量流淌的主渠道是什么?過程是如何樣的？

（5）能量流淌有什么特點？

（6）研究能量流淌的意義是什么？

生回答（略）。

師大伙兒對能量流淌的內容把握得專門好!那么，同學們在學習能量流淌的過程中是否發(fā)

覺，能量的流淌是需要以物質為載體的?生態(tài)系統(tǒng)中的物質變化又是如何樣的?物質變化與能

量流淌又有什么關系呢？

推進新課

師這確實是我們今天要學習的內容——生態(tài)系統(tǒng)的物質循環(huán)。

師大伙兒能夠先看一下問題討論，想想如何樣回答。

（學生看書、摸索）

師我們明白生態(tài)系統(tǒng)中能量的流淌是單向的、逐級遞減的，能量并不能重復、循環(huán)地利用，

但生態(tài)系統(tǒng)卻仍舊保持穩(wěn)固，正常運轉。這是因為有源源不斷的太陽能提供。然而生態(tài)系統(tǒng)

的物質卻只能來自于地球本身，那億萬年來什么緣故沒有被地球耗盡呢？

生我想物質和能量不同，應該是能夠循環(huán)利用的。

師那大伙兒能給出一些例子來說明物質是能夠循環(huán)利用的嗎？

生1動物的呼吸作用消耗有機物和氧氣，產生二氧化碳和水；產生的二氧化碳和水能夠提

供給綠色植物進行光合作用，產生有機物和氧氣；而有機物和氧氣又能夠提供給動物。

生2有機物通過微生物分解，成為無機物，又能夠重新提供給生產者來制造有機物。

生3垃圾中有能夠回收利用的，說明物質能夠循環(huán)。

師專門好。通過我們往常學過的知識和生活中的事例，確實能夠說明在生態(tài)系統(tǒng)中物質是

循環(huán)的。

師我們來看一下第一段，他說你呼吸產生的二氧化碳能夠飄向異國他鄉(xiāng)，這說明了物質循

環(huán)的范疇如何樣？

生專門大，是全球性的。

師確實物質循環(huán)的范疇是整個生物圈。那你呼出的二氧化碳中的碳元素和氧元素是如何樣

來到你的體內的呢？

生通過呼吸、飲食，進入人體。

師專門好，那么碳元素和氧元素進入人體往常存在于什么物質中呢？

生存在于氧氣、水、二氧化碳等無機環(huán)境中的物質中，也存在于生物群落的生物中。

師不錯，既存在無機環(huán)境中，也存在于生物群落中。可見，物質是在生物群落與無機環(huán)境

之間不斷循環(huán)的。

師還有一點，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|循環(huán)的物

質是指化學元素依舊化合物？

生化學元素。

師是的，物質是指化學元素。下面我們就來看一下碳元素的循環(huán)，也確實是碳循環(huán)，看看

物質循環(huán)的過程。看的過程中摸索以下問題。

（出示掛圖：碳循環(huán)）

光

呼

合

吸

作

作

用

用

圖5-3-1

課件展現：

1.無機環(huán)境中的碳以什么形式存在？

2.生物群落內部的碳以什么形式存在？

3.碳在無機環(huán)境和生物群落之間以什么形式循環(huán)？

4.碳循環(huán)的范疇。

5.光合作用和呼吸作用的反應式，并說明碳的傳遞過程。

6.“摸索與討論”的第2題，如何用系統(tǒng)科學的方法構建碳循環(huán)的模型？

師誰來回答一下？

生1無機環(huán)境中的碳：要緊以CO2、碳酸鹽形式存在，也有碳單質、含碳有機物等。

生2生物群落中的碳：要緊以有機物形式存在，也有含碳無機物，如碳酸鹽。

生3碳循環(huán)形式是CO?。

生4生物圈。

生5黑板演示：

光

COz+HzO葉綠京”"+。2

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

生6

生產者I—消費者

圖5-3-2

注：①表示碳以植物的枯枝敗葉中有機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

物根系吸取。③表示碳以有機物的形式被消費者攝食，最后碳仍以有機物形式儲存在消費者

體內。④表示碳以有機物的形式被微生物分解成無機物后，存在于無機環(huán)境中。⑤表示碳以

有機物的形式通過生產者的呼吸作用，形成二氧化碳開釋到無機環(huán)境中。⑥表示碳以動物的

糞便、遺體等中的有機物的形式，被微生物分解，形成二氧化碳。⑦表示碳以有機物的形式

通過消費者的呼吸作用，形成二氧化碳開釋到無機環(huán)境中。⑧表示無機環(huán)境中的含碳無機物

被生產者利用，合成有機物。

師大伙兒說得專門好，下面我們來總結一下。碳循環(huán)要緊是在無機環(huán)境和生物群落之間進

行，形式是二氧化碳。能夠用下圖表示：

光合作用、化能合成作用、

無機環(huán)境（C02）生物群落（有機物）

呼吸作用、微生物分解作用

師從圖中能夠看出在物質循環(huán)中起著專門重要作用的生物是生產者和分解者，正是它們連

接了無機環(huán)境和生物群落。

師在生物群落內部，碳以有機物的形式傳遞。大氣中的二氧化碳能夠隨著大氣環(huán)流在全球

范疇內流淌，因此，碳循環(huán)具有全球性。其范疇是生物圈。物質循環(huán)的概念見書本。

師那個地點的物質不是指由這些元素組成的糖類、脂肪和蛋白質等生物體內所特有的物

質，而是組成生物體的差不多元素。循環(huán)指的是這些物質（元素）的往返運動。那個地點的

生態(tài)系統(tǒng)指的是地球上最大的生態(tài)系統(tǒng)——生物圈，因此叫“生物地球化學循環(huán)生態(tài)系統(tǒng)

的物質循環(huán)能夠概括地明白得為組成生物體的差不多元素在生物群落和無機環(huán)境之間的往

返運動，其中相伴著復雜的物質變化和能量變化，不是單純的物質移動，生態(tài)系統(tǒng)的物質循

環(huán)離不開能量的驅動。

課件展現：

1.氮循環(huán)

,大氣中的電

圖5-3-3

2.硫循環(huán)

圖5-3-4

師能夠看出，其他元素的循環(huán)和碳循環(huán)差不多相同。正因為在生態(tài)系統(tǒng)中，物質能夠被生

物群落往復循環(huán)利用，因此，物質是永恒的，世界是物質的，是符合物質不滅定律的。在生

物圈內，不管是無機環(huán)境依舊生物群落，也不管是物質循環(huán)依舊能量流淌，差不多上以物質

為第一性的，因此，大伙兒要以辯證唯物主義觀點來分析事物、認識自然、改造世界。

師假如人們按生態(tài)規(guī)律辦事，亂砍濫伐森林，對生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán)有何阻礙？

生森林生態(tài)系統(tǒng)的森林有堅持大氣中氧氣與二氧化碳相對穩(wěn)固的作用，若大量砍伐森林，

光合作用減弱，不能吸取大氣中的二氧化碳，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)固，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。

師專門好?；剂系拇罅咳紵?，對生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán)有何阻礙？

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，若在短時刻內開釋出來，使二氧化碳來不及轉化，也同樣打破了生物圈中碳循環(huán)的

平穩(wěn)，使大氣中二氧化碳的含量明顯增加。

師不錯。通過以上兩例的分析，顯而易見地說明：人類活動若違抗了生態(tài)規(guī)律，對碳循環(huán)

的阻礙是導致大氣中二氧化碳的明顯增加，如此將形成危及整個生物圈的“溫室效應

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

化碳層就相當于保溫層。從而使地球上的溫度升高得越快，這種現象就叫做“溫室效應那

么溫室效應將對生物圈和人類造成什么危害呢?請大伙兒觀看視頻。

（視頻播放：溫室效應）

師可見，溫室效應的危害不是突然爆發(fā)，而是慢慢積存的。容易被人們忽視，但可喜的是

現在越來越多的國家注意到了那個問題，并開始努力去改善。如：減少溫室氣體的排放，植

樹造林等。

師Pioi右側的問題如何回答？

生大力植樹造林后，這些植物能大量吸取已有的二氧化碳，因而能起一定的緩解作用。但

更應該操縱源頭——溫室氣體的排放。

師說得不錯?，F在我們再來看看其他的一些由于物質循環(huán)受到干擾而引起的環(huán)境問題。

（視頻播放：酸雨、臭氧層空泛）

師期望我們一起來堅持生物圈正常的物質循環(huán)，共同來愛護我們的地球。

師現在生態(tài)系統(tǒng)的能量流淌和物質循環(huán)我們都學過了，下面請大伙兒用表格和模型分別來

總結一下它們的關系。參考書上的內容。

（學生看書、摸索、討論）

（教師出示“物質循環(huán)與能量流淌的關系”投影片的底層（空表格））

學生可分別作答，也可集體討論，現在教師應啟發(fā)誘導，并關心學生歸納要點，組織語言。

課件展現：

項目能量流淌物質循環(huán)編號

以無機物形式在生物

形式以有機物形式流淌群落與無機環(huán)境間流1

淌

沿食物鏈（網）單向在無機環(huán)境和生物群

過程2

流淌落間往復循環(huán)

范疇生態(tài)系統(tǒng)各營養(yǎng)級全球性3

特點單向流淌，逐級遞減反復顯現，循環(huán)流淌4

（1）二者同時進行，彼此相互依存，不可分

割

（2）能量的固定、轉移、儲存、開釋離不開

物質的合成和分解

（3）物質是能量沿食