《生态系统中的物质循环》教学设计

郑全江

一、教学目标

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.关注碳循环平衡失调与温室效应的关系。

3.对温室效应的原因、危害和解决，让学生一起讨论，培养学生分析问题的能力，然后探讨一下其他的因物质循环失调而引起的环境问题。

4.通过讨论、列表、比較来学习能量流动和物质循环的关系。

二、教学重难点

重点：以碳循环为例，分析生态系统中的物质循环；构建碳循环的模型。

难点：说明能量流动与物质循环的关系。

三、教学过程

（一）创设情境

老师通过PPT展示生物代谢二氧化碳的来龙去脉。

要把握二氧化碳的来龙去脉，必须回顾必修一第五章学到的光合作用、呼吸作用有关知识，现在请大家拿出草稿纸一起来书写一下光合作用、有氧呼吸的化学方程式。

师：我们以水稻、人、细菌为例来探讨一下碳流转过程：（展示第5张）。

（二）碳循环

请同学们阅读课本P101思考与讨论，然后回答问题（切换PPT）

（1）碳在无机环境中主要以何种形式存在？在生物体内主要以何种形式存在？

大气圈：二氧化碳；水圈：碳酸根；岩石圈：碳酸盐、碳单质（金刚石、石墨）；碳在生物群落主要以有机物的形式存在。

（2）碳在生物群落与无机环境之间是什么形式循环？

以二氧化碳形式循环的。

（3）碳从无机环境进入生物群落主要是通过什么途径？

光合作用、化能合成作用。

（4）碳通过哪些途径从生物群落返回到无机环境？

呼吸、分解、燃烧。

（5）碳在生物群落内部通过什么渠道进行传递？

以有机物的形式沿食物链和食物网传递的。

活动：构建碳循环的模型PPT展出问题和条件：

1.请同学们根据前面所学的内容，在草稿纸上，将下列概念用文字和箭头，联系起来绘制出碳循环过程图。

2.加上化石燃料。

展示学生的概念图，进行适当讲解。指导学生动手构建碳循环概念图。

（三）温室效应学生阅读课本P101与社会的联系

师：如果煤石油等化石燃料的大量燃烧，对生态系统的碳循环及生态环境有何影响？

生：碳循环失衡—二氧化碳增加—温室效应。

师：在自然生态系统中，植物通过光合作用吸收碳的速率与通过生物的呼吸作用和分解作用而把碳释放到大气中的速率大致相同。人类大量燃烧煤、石油等化学燃料，使地层中经过千百万年而积存的碳元素在很短时间内释放出来，打破了生物圈中碳循环的平衡。使得大气中二氧化碳含量急剧上升。

师：什么是温室效应以及温室效应加剧会带来什么样的危害？接下来请同学们一起来观看一个视频？播放温室效应视频（展示第10张）。

温室效应危害：温室效应加剧的原因：大气中二氧化碳浓度的增加

措施：结合碳循环示意图提出缓解温室效应的措施。（展示第11张）。

缓解温室效应就是减低大气中二氧化碳的浓度，最主要就是要控制源头减少二氧化碳释放，同时增加二氧化碳吸收。

（四）物质循环

我们讲的这些都是碳循环的问题，对于一个生态系统来说，不光是只有碳，下面一起来看一下问题探讨：（切换PPT）生态系统依靠太阳不断提供能量，而生态系统中的物质却都是自给自足的。

教师：为什么维持生态系统所需的大量物质，例如氧、水、氮、碳和许多其他物质，亿万年来却没有被生命活动所耗尽？

学生：这些物质可以被循环利用。

教师：对，这就是我们下面要学习的物质循环。（切换PPT）

物质循环概念：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。

师：展出农田与热带雨林的对照图片，请学生思考为何农田需要定期施肥，而热带雨林却不需要？

1.这里的“物质”指的是什么？

2.这里的“循环”是指在哪往返循环？

3.循环的范围是？

4.物质循环具有什么特点？

请学生继续深层理解物质循环的相关知识，学生思考后切换PPT展出解答。

1.在物质循环过程中伴随着许多化学反应，在化学反应过程中，元素是没有发生改变，只是发生了重新排布，因此我们把物质循环归纳为组成生物体的元素反复循环。

2.是发生在无机环境与生物群落之间。

3.因为大气流、水流、生物流的存在，物质循环具有全球性，所以我们这里所说的生态系统中的物质循环中的生态系统是指全球最大的生态系统——生物圈，而且在循环过程中海伴随着各种化学反应，因此我们又把物质循环称之为生物地球化学循环。

1.全球性。

2.反复循环。

（五）能量流动与物质循环的关系

指导学生复习上节所学的生态系统的能量流动，并补充表格，切换幻灯片，复习生态系统能量流动的过程图解。

之后展出幻灯片，与学生共同完成物质循环与能量流动的对照表格。

教师投影：（先投影空表格，再补充）。

四、能量流动与物质循环的关系

（六）随堂巩固

1.碳循环中，只有生产者与无机环境之间的传递是相互的，其他各成分之间的传递都是单向的。

2.生产者指向消费者和分解者（传递），而消费者和分解者则指向无机环境（传递）。

3.消费者指向分解者（传递）。