《生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)》教學(xué)設(shè)計

鄭全江

一、教學(xué)目標(biāo)

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

2.關(guān)注碳循環(huán)平衡失調(diào)與溫室效應(yīng)的關(guān)系。

3.對溫室效應(yīng)的原因、危害和解決，讓學(xué)生一起討論，培養(yǎng)學(xué)生分析問題的能力，然后探討一下其他的因物質(zhì)循環(huán)失調(diào)而引起的環(huán)境問題。

4.通過討論、列表、比較來學(xué)習(xí)能量流動和物質(zhì)循環(huán)的關(guān)系。

二、教學(xué)重難點(diǎn)

重點(diǎn)：以碳循環(huán)為例，分析生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)；構(gòu)建碳循環(huán)的模型。

難點(diǎn)：說明能量流動與物質(zhì)循環(huán)的關(guān)系。

三、教學(xué)過程

（一）創(chuàng)設(shè)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(xué)到的光合作用、呼吸作用有關(guān)知識，現(xiàn)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(xué)方程式。

師：我們以水稻、人、細(xì)菌為例來探討一下碳流轉(zhuǎn)過程：（展示第5張）。

（二）碳循環(huán)

請同學(xué)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(jī)環(huán)境中主要以何種形式存在？在生物體內(nèi)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(zhì)（金剛石、石墨）；碳在生物群落主要以有機(jī)物的形式存在。

（2）碳在生物群落與無機(jī)環(huán)境之間是什么形式循環(huán)？

以二氧化碳形式循環(huán)的。

（3）碳從無機(jī)環(huán)境進(jìn)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(jī)環(huán)境？

呼吸、分解、燃燒。

（5）碳在生物群落內(nèi)部通過什么渠道進(jìn)行傳遞？

以有機(jī)物的形式沿食物鏈和食物網(wǎng)傳遞的。

活動：構(gòu)建碳循環(huán)的模型PPT展出問題和條件：

1.請同學(xué)們根據(jù)前面所學(xué)的內(nèi)容，在草稿紙上，將下列概念用文字和箭頭，聯(lián)系起來繪制出碳循環(huán)過程圖。

2.加上化石燃料。

展示學(xué)生的概念圖，進(jìn)行適當(dāng)講解。指導(dǎo)學(xué)生動手構(gòu)建碳循環(huán)概念圖。

（三）溫室效應(yīng)學(xué)生閱讀課本P101與社會的聯(lián)系

師：如果煤石油等化石燃料的大量燃燒，對生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán)及生態(tài)環(huán)境有何影響？

生：碳循環(huán)失衡—二氧化碳增加—溫室效應(yīng)。

師：在自然生態(tài)系統(tǒng)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(xué)燃料，使地層中經(jīng)過千百萬年而積存的碳元素在很短時間內(nèi)釋放出來，打破了生物圈中碳循環(huán)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(yīng)以及溫室效應(yīng)加劇會帶來什么樣的危害？接下來請同學(xué)們一起來觀看一個視頻？播放溫室效應(yīng)視頻（展示第10張）。

溫室效應(yīng)危害：溫室效應(yīng)加劇的原因：大氣中二氧化碳濃度的增加

措施：結(jié)合碳循環(huán)示意圖提出緩解溫室效應(yīng)的措施。（展示第11張）。

緩解溫室效應(yīng)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(zhì)循環(huán)

我們講的這些都是碳循環(huán)的問題，對于一個生態(tài)系統(tǒng)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(tài)系統(tǒng)依靠太陽不斷提供能量，而生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)卻都是自給自足的。

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

學(xué)生：這些物質(zhì)可以被循環(huán)利用。

教師：對，這就是我們下面要學(xué)習(xí)的物質(zhì)循環(huán)。（切換PPT）

物質(zhì)循環(huán)概念：組成生物體的C、H、O、N、P、S等元素，都不斷進(jìn)行著從無機(jī)環(huán)境到生物群落，又從生物群落到無機(jī)環(huán)境的循環(huán)過程，這就是生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)。

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

1.這里的“物質(zhì)”指的是什么？

2.這里的“循環(huán)”是指在哪往返循環(huán)？

3.循環(huán)的范圍是？

4.物質(zhì)循環(huán)具有什么特點(diǎn)？

請學(xué)生繼續(xù)深層理解物質(zhì)循環(huán)的相關(guān)知識，學(xué)生思考后切換PPT展出解答。

1.在物質(zhì)循環(huán)過程中伴隨著許多化學(xué)反應(yīng)，在化學(xué)反應(yīng)過程中，元素是沒有發(fā)生改變，只是發(fā)生了重新排布，因此我們把物質(zhì)循環(huán)歸納為組成生物體的元素反復(fù)循環(huán)。

2.是發(fā)生在無機(jī)環(huán)境與生物群落之間。

3.因為大氣流、水流、生物流的存在，物質(zhì)循環(huán)具有全球性，所以我們這里所說的生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)中的生態(tài)系統(tǒng)是指全球最大的生態(tài)系統(tǒng)——生物圈，而且在循環(huán)過程中海伴隨著各種化學(xué)反應(yīng)，因此我們又把物質(zhì)循環(huán)稱之為生物地球化學(xué)循環(huán)。

1.全球性。

2.反復(fù)循環(huán)。

（五）能量流動與物質(zhì)循環(huán)的關(guān)系

指導(dǎo)學(xué)生復(fù)習(xí)上節(jié)所學(xué)的生態(tài)系統(tǒng)的能量流動，并補(bǔ)充表格，切換幻燈片，復(fù)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)能量流動的過程圖解。

之后展出幻燈片，與學(xué)生共同完成物質(zhì)循環(huán)與能量流動的對照表格。

教師投影：（先投影空表格，再補(bǔ)充）。

四、能量流動與物質(zhì)循環(huán)的關(guān)系

（六）隨堂鞏固

1.碳循環(huán)中，只有生產(chǎn)者與無機(jī)環(huán)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(chǎn)者指向消費(fèi)者和分解者（傳遞），而消費(fèi)者和分解者則指向無機(jī)環(huán)境（傳遞）。

3.消費(fèi)者指向分解者（傳遞）。