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2019-2020年高中生物 （人教大綱版）第二冊 第八章　生物與環(huán)境 3生態(tài)系統(tǒng)(四、第一課時) ●教材分析 本小節(jié)內容包括三部分：一是物質循環(huán)的概念；二是碳循環(huán)；三是能量流動與物質循環(huán)的關系。 關于物質循環(huán)的概念，教材首先通過兩個富有啟發(fā)性的問題：①地球為什么能源源不斷地為生物提供各種物質呢？②為什么我們并沒有感覺到大氣中的氧氣減少呢？把主題帶入課堂，接著利用前面學過的生物學知識，概括性地講述了物質循環(huán)的概念。特別強調性地指出：物質循環(huán)帶有全球性，所以，物質循環(huán)又叫做生物地球化學循環(huán)。 關于碳循環(huán)，這是本小節(jié)的重點內容。教材首先用一串彩色圖片，展示了生物圈中碳循環(huán)的全過程，直觀形象地把我們帶入了茂密的森林、遼闊的草原、藍色的天空、沸騰的工廠，以感受碳循環(huán)過程的豐富性與復雜性，緊接著詳細而精辟地講述了碳循環(huán)的形式、過程和范圍。在過程中，教材緊緊圍繞剛學過的生態(tài)系統(tǒng)的成分與營養(yǎng)結構，一環(huán)扣一環(huán)地說明生產者（綠色植物）把大氣中的二氧化碳和水合成糖類等有機物被消費者利用，生產者和消費者又通過呼吸作用把二氧化碳釋放到大氣中，生產者和消費者的遺體又被分解者所分解利用，所產生的二氧化碳也返回到大氣中。然后，教材緊鑼密鼓地把生物群落中的碳和無機環(huán)境中的碳形成了循環(huán)回路。同時，教材采用事物是普遍聯(lián)系的哲學觀點，講述了古代的動植物遺體變成煤和石油，被人們開采后燃燒產生的二氧化碳也放回到大氣中。自然而然地推導出了生態(tài)系統(tǒng)中碳循環(huán)的主要形式是二氧化碳氣體，同時也闡明了碳循環(huán)具有全球性的原因和物質循環(huán)又叫“生物地化循環(huán)”的理由。最后，教材以較長的篇幅，用“溫室效應”的形成與危害指出了人類活動對碳循環(huán)的影響；以“物質循環(huán)”與“能量流動”相比較的形式總結性地說明了無機環(huán)境中的物質可以被生物群落反復循環(huán)利用。 關于能量流動與物質循環(huán)的關系和作用，教材先站在生態(tài)系統(tǒng)的角度概括地指出：二者是生態(tài)系統(tǒng)的主要功能。接著辯證地分析了二者的關系。即：二者是同時進行、相互依存、不可分割的統(tǒng)一整體。 本小節(jié)是以“生態(tài)系統(tǒng)的結構”“生態(tài)系統(tǒng)的能量流動”以及第三章中物質代謝和能量代謝的知識，特別是綠色植物的“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《人與生物圈》的基礎。所以，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。 ●教學目標 知識目標 應用：（1）生態(tài)系統(tǒng)物質循環(huán)的概念； （2）碳循環(huán)的過程； （3）能量流動和物質循環(huán)的關系。 能力目標 1.學會分析生態(tài)系統(tǒng)中碳循環(huán)的方法。 2.通過學習“溫室效應”的形成及對人類的危害，發(fā)展學生推理、聯(lián)想和思維遷移能力。 3.利用“能量流動”與“物質循環(huán)”等教學過程，培養(yǎng)學生的比較、歸納能力以及對自己所持有觀點的總結表達能力。 情感目標 1.通過學習人類對碳循環(huán)的影響，培養(yǎng)學生環(huán)境保護意識。 2.通過物質循環(huán)與能量流動相互關系的學習，培養(yǎng)學生用事物是普遍聯(lián)系的、辯證統(tǒng)一的觀點來分析事物的習慣。 3.積累生態(tài)學知識，逐漸形成科學的世界觀。 ●重點落實方案 重點 碳循環(huán)的過程。 落實方案 1.復習鞏固生態(tài)系統(tǒng)的成分和營養(yǎng)結構，明確碳循環(huán)過程中碳的不同載體及碳的轉化者和傳遞者等在循環(huán)過程中的重要環(huán)節(jié)。 2.利用投影片具體說明碳在各環(huán)節(jié)的具體變化過程及其傳遞過程。 3.利用題例，分析鞏固碳循環(huán)過程的知識結構。 ●難點突破策略 難點 能量流動和物質循環(huán)的關系。 突破策略 1.復習綠色植物的“光合作用”和“生物的呼吸作用”，使學生理解能量的固定和釋放的具體過程。 2.復習“物質代謝和能量代謝的關系”，進一步說明物質循環(huán)和能量流動的關系。 3.通過對生態(tài)系統(tǒng)的概念、成分、結構的綜合性分析，總結性強調物質循環(huán)和能量流動是同時進行、相互依存的統(tǒng)一整體。 ●教具準備 投影片：（1）光合作用示意圖； （2）呼吸作用示意圖； （3）文字圖解碳循環(huán)示意圖； （4）物質循環(huán)與能量流動關系示意圖； （5）表格、題例等。 ●學法指導 1.指導學生理解概念。對生態(tài)系統(tǒng)的物質循環(huán)概念，從“物質”“循環(huán)過程”和“循環(huán)范圍”諸環(huán)節(jié)逐節(jié)分析，綜合理解。 2.指導學生使用圖解方法。對碳循環(huán)過程的學習，可以利用條款、圖解的方法進行歸納。 3.指導學生填表比較。關于物質循環(huán)與能量流動的關系可以列表比較，從二者的“形式”“特點”“范圍”和“聯(lián)系”諸方面簡要說明。 ●課時安排 1課時 ●教學過程 ［導課］ 復習提問：上節(jié)課我們學習了生態(tài)系統(tǒng)的能量流動，請大家回憶如下問題： 1.地球最大的生態(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.能量流動的主渠道是什么？ 5.能量流動有什么特點？ 學生回答：（略）。 教師評價：大家對能量流動的內容掌握得很好！那么，同學們在學習能量流動的過程中是否發(fā)現(xiàn)，能量的流動是需要以物質為載體的？生態(tài)系統(tǒng)中的物質變化又是怎樣的？物質變化與能量流動又有什么關系呢？（出題） ［教學目標達成］ （一）生態(tài)系統(tǒng)物質循環(huán)的概念 學生閱讀：P91第一、第二自然段。 學生討論：1.什么叫“物質循環(huán)”？ 2.這里的物質指什么？ 3.循環(huán)過程是怎樣的？ 4.循環(huán)的范圍有多大？ 師生歸納：1.概念：P91（略）。 2.物質：組成生物體的基本元素。 4.范圍：全球性。 教師強調：這里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，而是組成生物體的基本元素。循環(huán)指的是這些物質（元素）的往返運動。這里的生態(tài)系統(tǒng)指的是地球上最大的生態(tài)系統(tǒng)——生物圈，所以叫“生物地球化學循環(huán)”。生態(tài)系統(tǒng)的物質循環(huán)可以概括地理解為組成生物體的基本元素在生物群落和無機環(huán)境之間的往返運動，其中伴隨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。 （二）碳循環(huán) 學生閱讀：P92第一自然段。 教師演示：出示“光合作用”投影片，并請同學們說出光合作用過程中的碳是如何傳遞的？ 教師設疑：請大家分析教材P92碳循環(huán)示意圖，思考如下問題： 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)？ 學生回答：1.無機環(huán)境中的碳：CO2、碳酸鹽等； 2.生物群落中的碳：有機物； 3.碳循環(huán)形式是：CO2。 教師演示：出示“碳循環(huán)文字示意圖”， 學生閱讀：P92“碳循環(huán)”部分。 教師設疑：能量流動的特點是單向流動和逐級遞減。那么，物質循環(huán)有什么特點呢？ 師生歸納：全球性往復循環(huán)。 教師強調：正因為在生態(tài)系統(tǒng)中，物質可以被生物群落往復循環(huán)利用，所以，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，無論是無機環(huán)境還是生物群落，也無論是物質循環(huán)還是能量流動，都是以物質為第一性的，因此，大家要以辯證唯物主義觀點來分析事物、認識自然、改造世界。 教師設疑1：如果人們不按生態(tài)規(guī)律辦事，亂砍濫伐森林，對生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán)有何影響？ 師生分析：森林生態(tài)系統(tǒng)的森林有維持大氣中氧氣與二氧化碳相對穩(wěn)定的作用，若大量砍伐森林，光合作用減弱，不能吸收大氣中的二氧化碳，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)定，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。 教師設疑2：化石燃料的大量燃燒，對生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán)有何影響？ 師生分析：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，若在短時間內釋放出來，使二氧化碳來不及轉化，也同樣打破了生物圈中碳循環(huán)的平衡，使大氣中二氧化碳的含量明顯增加。 師生歸納：通過以上兩例的分析，顯而易見地說明：人類活動若違背了生態(tài)規(guī)律，對碳循環(huán)的影響是導致大氣中二氧化碳的明顯增加，這樣將形成危及整個生物圈的“溫室效應”。 教師強調：大氣中二氧化碳越多，對地球上散逸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的越快，這種現(xiàn)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？ 學生討論：閱讀P92第二段尋找答案。 （三）能量流動與物質循環(huán)的關系 學生閱讀：P93第二自然段全部內容。 教師演示：出示“物質循環(huán)與能量流動的關系”投影片的底層（空表格）。 學生歸納：學生可分別作答，也可集體討論，此時教師應啟發(fā)誘導，并幫助學生歸納要點，組織語言。 教師評價：教師依上層投影片（正確答案）末端的序號逐一疊顯，以示準確，并以“真棒”“漂亮”等激勵贊美性語言給予評價，從上而下，依次進行。 ［教學目標鞏固］ ［例1］右圖為生態(tài)系統(tǒng)各組成成分的關系圖解示意圖，請分別回答如下問題： （1）圖中A、B、C、D各指什么？ （2）圖中①~⑦又分別指什么？ 分析：此題旨在考查學生的識圖能力。根據生態(tài)系統(tǒng)的組成成分和營養(yǎng)結構以及物質循環(huán)和能量流動的相關知識進行綜合性分析可知：CD關系特殊（突破點或切入點），而且，C指向A、B、D，而D回收A、B、C，不難判斷：C是綠色植物（生產者），再根據能量流動和物質循環(huán)形式與特點確定相應的成分：A是消費者，B為分解者，D為無機環(huán)境。 關于圖中的箭頭所示，則表現(xiàn)了生物群落中的不同生物與無機環(huán)境的相互作用。①、②是捕食關系建立起來的物質循環(huán)和能量流動過程，即：捕食關系。③、④、⑤為生物群落中的各種生物將有機碳通過呼吸作用分解為無機的CO2返回無機環(huán)境的過程，即：呼吸作用。⑥、⑦則表示分解者對各營養(yǎng)級的分解作用。 教師強調：①識記生態(tài)系統(tǒng)的組成成分是非生物的物質和能量（無機環(huán)境）、生產者、消費者和分解者是分析物質循環(huán)和能量流動的基礎。 ②掌握物質循環(huán)和能量流動的主渠道——食物鏈（網）是分析生態(tài)系統(tǒng)功能的關鍵。 ③物質循環(huán)和能量流動的生物學機理是：植物的光合作用，生物的呼吸作用，動物的同化作用和微生物的分解作用等。 ④物質循環(huán)與能量流動是相互依存、同時進行的，二者共同構成了生態(tài)系統(tǒng)的“功能”。 ⑤物質循環(huán)的特點是全球性、往復循環(huán)，能量流動的特點是單向流動、逐級遞減。 ［例2］在生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán)中，把CO2釋放到大氣中有多種形式，其中起主導作用的是 A.植物和動物的呼吸作用 B.化石燃料的燃燒作用 C.分解者對有機物的分解作用 D.化工廠對碳酸鹽的分解作用 分析：本題是較深層次的理解性問題。碳酸鹽屬于巖石圈的碳源，而巖石圈的碳源和千萬年沉積的化石燃料的碳源 ，活動緩慢、循環(huán)周期長，基本上屬貯存碳庫。分解者分解作用又是相對微弱的，所以對釋放在大氣中的CO2起主導作用的應是動植物的呼吸作用。 答案：A ［例3］生物地化循環(huán)是指：組成生物的基本元素 A.在陸地生態(tài)系統(tǒng)中的物質循環(huán)和能量流動的復雜過程 B.在能量流經生態(tài)系統(tǒng)各營養(yǎng)級時逐級遞減的全過程 C.在組成生態(tài)系統(tǒng)的生物群落生物體內的反復循環(huán)運動 D.在生物圈的生物群落與無機環(huán)境之間的反復循環(huán)運動 分析：生物地化循環(huán)是生物地球化學循環(huán)的簡稱。指的是最大的生態(tài)系統(tǒng)（生物圈）中的物質循環(huán)，是組成生物體的基本元素在生物圈的生物群落與無機環(huán)境之間的反復循環(huán)運動。這種運動帶有全球性，它不局限于陸地生態(tài)系統(tǒng)，更不局限于生物群落體內，也不同于能量在流經各營養(yǎng)級時逐級遞減的過程。 答案：D ［布置作業(yè)］ 1.P93復習題一、二題。 2.在生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)中，既能使CO2進入生物群落，又能將其釋放到大氣中的生物是 A.分解者 B.植食動物 C.肉食動物 D.綠色植物 答案：D 3.與自然界的碳循環(huán)關系最為密切的兩種細胞器是 A.內質網和高爾基體 B.葉綠體和線粒體 C.核糖體和葉綠體 D.核糖體和高爾基體 答案：B 4.生物的下列過程中，與碳循環(huán)無直接關系的是 A.光合作用 B.呼吸作用 C.蒸騰作用 D.微生物的分解作用 答案：C 5.若用甲代表CO2，乙代表生產者，丙代表消費者，丁代表分解者，則甲乙丙丁在碳循環(huán)過程中的關系是 答案：D ［結課］ 本節(jié)課，咱們討論了生態(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)與能量流動的相互關系。第一，大家要明確物質循環(huán)是指組成生物體的基本元素在生物群落與無機環(huán)境之間的反復循環(huán)流動。第二，關于碳循環(huán)要掌握以下三點：①碳循環(huán)的形式是CO2；②循環(huán)的過程是在無機環(huán)境與生物群落之間通過光合作用、呼吸作用、微生物的分解作用，營養(yǎng)級間的同化作用以及特殊的化能合成作用等對碳進行傳遞的；③物質循環(huán)的特點是全球性往復循環(huán)。第三，物質循環(huán)和能量流動的關系要注意其區(qū)別與聯(lián)系，進而逐漸學會用辯證統(tǒng)一的觀點去分析事物。 ●板書設計 第三節(jié)　生態(tài)系統(tǒng)