人教版 (2019)选择性必修2第3节 生态系统的物质循环教案设计

“生态系统的物质循环” 教学设计

【课标分析】

1.分析生态系统中的物质在生物群落与无机环境之间不断循环；

2.举例说明利用物质循环规律人们能够更加科学地规划和有效地利用生态系统中的资源的途径；

3.阐明某些有害物质会通过食物链不断地富集的现象。

【教材分析】

“生态系统的物质循环”是高中生物选择性必修二《生物与环境》第3章第3节的内容,主要讲述了碳循环的过程、物质循环的概念和特点、物质循环与能量流动的关系。

教材首先以碳循环为例，引导学生探究物质循环的过程，以图文结合的方式阐述了碳循环的过程，然后归纳物质循环的概念，简要介绍了研究物质循环对生产实践的指导意义；接着解释了生态系统的生物富集现象；最后介绍物质循环和能量流动两者的关系。

【学情分析】

学生已经学习了生态系统结构和能量流动的知识，对这部分的内容有了初步的了解。学生对于生态系统功能的认识停留在简单识记水平，难以建立起结构功能间的联系。通过本节课的学习，可以深入理解生态系统结构和功能的关系，形成结构和功能相适应观点。

【教学目标】

1.通过分析生态系统的物质循环和能量流动的关系，建立生命系统的物质和能量观。（生命观念）

2.通过分析物质循环的模式图，培养运用理性思维分析问题、解决问题的能力。（科学思维）

3.通过分析温室效应产生的原因及减缓措施，培养环保意识；通过分析生物富集的过程，说明生物富集的危害，认同应采取措施减少危害。（社会责任）

4.尝试探究土壤微生物的分解作用。（科学探究）

【教学重难点】

教学重点：分析碳循环的过程，概述生态系统的物质循环过程。

教学难点：1.说明能量流动和物质循环的关系；2.尝试探究土壤微生物的分解作用

【教学准备】

1.复习回顾生态系统的结构和能量流动相关知识。

2.收集“生物圈2号实验”背景介绍。

3.熟悉探究土壤微生物的分解作用实验

【教学过程】

引入：

教师活动：分析研究人员总结的“生物圈2号实验”失败的原因，即生物圈2号中的氧气和二氧化碳的大气组成的比例最后无法达到平衡，多数动植物无法正常生长，导致该实验失败。请同学们思考什么是碳循环？为什么碳循环无法达到平衡会影响动植物的生长？

学生活动：思考并尝试回答问题。

设计意图：利用单元情境背景初步引入碳循环的概念。

一、碳循环

教师活动：通过引导学生一起分析教材62页的碳循环的示意图，理解物质在生态系统中的循环过程。结合示意图思考问题（1）碳元素在非生物环境和生物体内分别以什么形式存在？（2）碳元素以什么形式分别进出生产者、消费者、分解者？发生了什么样的生命活动？请用关键词、线段、箭头、方框等表示其过程。引导学生关注碳元素在非生物环境和生物群落中的存在形式。根据生态系统不同组成成分生命活动的异同，分别从生产者、消费者、分解者入手，逐步理解出含碳物质的转化途径，最后将不同途径关联到一起总结

学生活动：观察教材62页的图3-10的生态系统，通过回顾生态系统结构相关知识，自主构建碳循环的基本模型。

设计意图：通过设计问题串，引导学生逐步绘制出含碳物质的转化途径模型图。

教师活动：根据学生构建的碳循环的模型图，主要从3个方面细化并总结提升对碳循环的过程的认识

（1） 碳元素的流动形式：碳从非生物环境到生物群落，以及生物群落到非生物环境，主要以二氧化碳的形式进行流动；在生物群落内部主要以含碳有机物的形式通过食物链和食物网进行传递。

（2）碳从无机环境进入生物群落的途径：主要是通过光合作用和化能合成作用。

（3）碳从生物群落返回无机环境的途径：主要是生物的呼吸作用以及微生物的分解作用，除此之外，还有化石燃料的燃烧。

学生活动：思考分析得出答案

设计意图：通过对学生自己构建出的模型图进行总结，，使学生对碳循环的认识得以提升，并从中注意到物质循环的一些规律性特点，以此突破本节的教学重点。

教师活动：自主归纳，总结物质循环的概念和特点。引导学生根据前面的结论自主归纳物质循环的概念。接着追问学生，这里的物质是指什么? 这里的生态系统范围有多大? 在哪两者之间循环? 通过对物质循环概念的分析，引导学生总结物质循环的特点———循环性。然后展示大气环流、海洋洋流动图，补充问题并请学生思考：在农田中大量使用 DDT 有机农药为什么会殃及南极的企鹅？从而推理物质循环的另一特点：全球性。

学生活动：学生总结出碳循环的概念，通过观看大气环流和海洋洋流问题，理解二氧化碳在全球范围内的流动。

设计意图：通过追问的方式联系生活，理解物质循环的特点，同时也使学生更好的理解了物质循环的概念。这样既培养学生提取信息、总结归纳等自主学习能力，也落实了教学目标。

教师活动：引导学生联系生活，如何看待人类活动对碳循环的影响。首先从煤，石油被大量开采和使用，增加二氧化碳导致温室效应的角度分析其危害，再从我们国家为努力减少碳排放做出的努力，尤其是以塞罕坝为例，在2017年获得联合国环境领域的最高荣誉—地球卫士奖。

学生活动：归纳人类活动对碳循环的影响，并思考如何从从身边的点滴做起，减少碳排放。

设计意图：联系社会生活，学以致用，同时通过我国塞罕坝林场获得联合国环境领域的最高荣誉这一案例培养学生的社会责任感。

二、生物富集

教师活动：人类活动向环境中排放了很多有害物质，它们进入环境后也会进行物质循环，那么，它们的循环过程和碳循环的过程相同吗？

分析教材的铅循环的资料，帮助学生认识为什么人类活动改变了铅的循环？强调自然条件下，铅循环十分缓慢，且参与循环的铅含量很少，然而人类活动加剧了铅循环的进程，引导学生思考铅循环被加剧后会对生物体产生怎样的影响。然后提供水体和多种水生生物体内的铅浓度示意图，引导学生分析铅浓度在生物群落内的特点。

学生活动：通过读图和联系学过的水生食物链的知识，推出铅在生物体内的浓度沿食物链不断升高。

设计意图：以铅循环为例，分析有害物质不同的物质循环方式，培养学生读图归纳的能力。

教师活动:通过对铅循环的分析，引导学生思考生活中还有哪些物质具有铅循环一样的特点。理解主要是一些有害物质会存在生物富集现象，比如重金属镉、汞以及一些人工合成的有机物如DDT、六六六等。引导学生总结生物富集的概念，并通过分析碳循环的示意图，通过分析生物富集的原因，掌握发生生物富集的物质具有的以下3个特点:①富集物质在环境和生物体中存在形式是比较稳定的，②生物体能够吸收的且不易排出的③在生物代谢过程中是不易被分解的。

学生活动:学生根据铅循环现象的分析，归纳出生物富集概念，同时对比碳循环，分析铅循环在生物体富集的原因。

设计意图:从铅循环特点分析，归纳出有害物质存在的现象，培养学生归纳能力。

三、探究实践：探究土壤微生物的分解作用

教师活动：1、介绍分解者的分解作用是物质从生物群落回归非生物群落的途径，是物质循环中重要的一环。引入对以土壤微生物的分解作用为例，探究分解者的分解作用。2、解说选择土壤生态系统进行探究的原因，介绍土壤重要的生态学意义。启发学生提出有关土壤微生物的分解作用的问题。

学生活动：尝试对土壤微生物的分解作用提问。

设计意图：从碳循环，铅循环中微生物分解作用的重要性，引入学生自主探究微生物的分解作用

教师活动：首先介绍一种研究自然现象的研究思路：从现象到本质。有关现象和本质，各自可以提出的问题和和衡量的指标。另外，还可以探究对现象和本质有影响的因素。落叶是在土壤微生物的作用下腐烂的吗？土壤微生物能分解淀粉吗？引导学生从初中学过的对照实验的三大原则进行思考和设计实验方案，实验观察和结果记录，分析可能的实验结果和得出对应的结论。

学生活动：形象地感知分解者分解作用的生态学意义，设计探究微生物分解的实验方案。

设计意图：明确探究性实验的一般流程，培养学生从关注自然现象到本质探索的能力过度。

教师活动：分别土壤微生物对落叶的分解作用以及对淀粉的分解作用的实验原理及步骤分析。分别展示图片资料，增加学生对落叶腐烂的形象认识。引导学生合理设计实验组和对照组。

学生活动：明确实验原理，设计实验步骤，关注实验组和对照组设计。

设计意图：引导学生在实际生活中，要具体问题具体分析，培养学生实验探究能力。

四、能量流动与物质循环的关系

教师活动：物质循环和能量流动都是处于动态变化的，比较能量流动和物质循环的关系。然后，展示结果，共同总结出两者之间的区别与联系

学生活动：阅读教材 P83~P85 相关内容，完成物质循环与能量流动比较表格

设计意图：在已有知识的基础上，加深学生对于“能量流动和物质循环是生态系统动态变化过程中的两个方面”这一观点的理解。

教师活动： 1.小结本节课重要概念。2.总结本节课内容在本章内容中的位置，架构所学本章内容知识点之间的联系。

【板书设计】

【作业设计】

课前：收集生物圈2号实验背景介绍，查阅资料可以如何探究微生物的分解作用

课中：完成教材思考与讨论活动

课后：

1. 下图为碳元素在生态系统中循环的模式图,图中甲、乙、丙表示生态系统的生物成分,箭头a~g表示生理过程。下列相关叙述不正确的是(    )

A.d过程代表光合作用,b过程代表呼吸作用

B.甲所示的营养级在食物链中占有的碳元素最多

C.碳元素在甲、乙、丙之间以有机物的形式传递

D.碳元素可在非生物环境和生物群落之间反复利用

2.下列关于生态系统食物链中能量和物质的叙述,正确的是(   )

①物质是单向流动、不可循环的 ②物质是可循环的 ③能量是单向流动、不可循环的

④能量是单向流动、可循环的 ⑤能量是伴随着物质而流动的 ⑥能量不是伴随物质而流动的

A.①③⑤                   B.①④⑥

C.②③⑤                  D.②③⑥

【评价设计】

探究土壤微生物的分解作用

【教学反思】

对于本节内容，以探究活动和问题串贯穿整个课堂。

（1）对于教学重点“分析生态系统的物质循环”的突破，以碳循环为例，采用“图形分析、模型构建”对碳循环的过程进行学习。并引导学生自主学习、归纳概括，让学生亲历知识的形成过程，发展学生的科学思维。

（3）对于教学难点“说明物质循环与能量流动的关系”教师采用了列表比较法，

【参考文献】

1.陈阅增普通生物学第四版

2.基础生态学第二版

【课例点评】

【联系方式】