3.3生态系统的物质循环教学设计-2025-2026学年高二上学期生物人教版选择性必修2

课题 第3章 第3节 生态系统的物质循环（1-2个课时） 时间 教材分析 第3节"生态系统的物质循环"包含碳循环，生物富集，能量流动和物质循环的关系3部分内容以及1个"探究。实践""探究土壤微生物的分解作用".主要讲解碳在自然界的存在形式，其进入生物群落的方式，以及其如何在群落内部传递。根据所学内容，学生能够分析，解释出现生物富集现象的原因和可能的危害，尝试提出减轻或避免生物富集危害的思路和方法，能够运用物质循环与能量流动的知识解释相关的生物学现象。 学情分析 教学目标 1.概述生态系统的物质循环过程。 2.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。 3.说明能量流动和物质循环的关系。 4.尝试探究土壤微生物的分解作用。 教学重难点 1.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。 2.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。 教学内容及流程 学习任务 教学过程 备注 问题探讨 【问题探讨】为什么维持生态系统所需大量物质，例如氧、碳和许多其他物质，亿万年来却没有被生命活动所消耗完？构成物质的原子可以被循环利用，消费者能够加快物质循环。 【问题探讨】胡杨能抗干旱、御风沙、耐盐碱，可顽强地在荒漠中生存繁衍。然而，受水资源短缺的影响，一些远离水源的胡杨也难逃死亡的厄运。这些死亡的胡杨历经烈日和荒漠的摧残，却依然傲立于大漠，其枝干往往呈现出千姿百态的奇特造型。 1.胡杨死亡后，为什么很长时间都没有腐烂？ 荒漠中缺乏水分，分解者的数量很少，因此死亡后的胡杨无法被快速分解。 2.有研究表明，长有胡杨的荒漠土壤一般比草原的贫瘠，这是为什么？ 荒漠中生产者的种类与数量很少，能制造的有机物总量就少； 消费者与分解者也少、物质循环缓慢； 土壤中可供分解者分解的动植物遗体等很少，且分解速度较慢，因此土壤中积累的营养物质很少。 碳循环的过程 【教师讲述】二氧化碳能溶于水，因此能在大气和海洋、河流之间进行交换。此外，碳还可以长期固定或保存在非生命系统中，如固定于煤、石油或木材中。人类对煤和石油等能源的利用，向大气排放了大量的二氧化碳。 1. 碳在非生物环境和生物体内分别以什么形式存在？二氧化碳和碳酸盐；含碳有机物。 2. 碳是如何进出生产者、消费者、分解者的（以什么形式、通过哪种生命活动、形成哪些产物等）？ ·进入生物群落的途径： ①生产者光合作用 ②化能合成作用 ·碳在生物群落内传递的途径：食物链（网） ·碳循环的形式：二氧化碳 ·碳返回非生物环境的途径 ①生产者、消费者的呼吸作用 ②分解者的分解作用 ③化石燃料的燃烧 ·实现碳循环关键因素：生产者和分解者 注意：微生物分解作用，不仅包括发生在细胞内的呼吸作用，还包括发生在细胞外的分解作用。（酶处理不能进入细胞的生物大分子） 【教师讲述】海洋对调节大气中碳含量有重要作用 ·海洋的碳含量是大气圈碳含量的56倍。海洋对大气中二氧化碳的吸收是平衡大气中二氧化碳的重要因素。 ·海洋生物利用海洋中所溶解的二氧化碳进行光合作用，其中一部分生物的残体分解释放出二氧化碳，另一部分形成生物碳酸盐沉积，与无机碳酸盐一道固定在岩石圈中，直到受地质作用被抬升到地表经风化作用而重新释放出二氧化碳。 【教师讲述】碳循环失调后果：温室效应 在大气层中，二氧化碳对光辐射没有阻挡，但是能吸收红外线并阻挡红外线通过，就像温室的玻璃顶罩一样，能量进入容易出去难。 ①形成原因：化石燃料的大量燃烧，导致大气中的二氧化碳含量迅速增加，打破了生物圈中碳循环的平衡。 ②全球变暖。气温升高，加快极地和高山冰川的融化，导致海平面上升，进而对人类和其他许多生物的生存构成威胁。 ③解决措施：减少化石燃料的使用，开发清洁能源；大力植树种草，提高森林覆盖率；低碳生活。 【拓展】氮循环 联系已学知识，通过小组合作探究，初步建构碳循环模型。 以问题驱动学生运用所学知识解决新的问题，在理解的基础上，进一步修改完善碳循环模型。 基于学生对生产者、消费者、分解者在生态系统中的作用的理解,本环节从一口呼出的二氧化碳开始,逐渐建构碳循环的模型,随之补充水圈对碳循环的作用。然后通过学生交流课外搜集的资料，加强对碳循环的理解,同时培养环保意识。 通过建模，促进学生理解生态系统中各组分在碳循环中所起的作用。 通过比较，抽象与概括形成物质循环的概念，引导学生分析物质循环的特点。 运用生态系统物质循环的规律，解决生产实践中的问题。 检测学生对概念的理解。 物质循环 【教师讲述】概念：组成生物体的C、H、O、N、P、S等元素，都在不断进行着从非生物环境到生物群落，又从生物群落到非生物环境的循环过程。（生物地球化学循环） 1.“物质循环”中的“物质”指什么？元素，而不是由这些元素组成的化合物 2.这里的生态系统指的是什么生态系统？生物圈 3.物质循环有什么特点？ 资料1：根据科学家掌握的资料，人类从未在南极使用过DDT，但研究人员早在20世纪60年代初就从阿德利企鹅的脂肪内检测出DDT。这说明什么？可以得到哪些启示？全球性（生物地球化学循环） 资料2：生态系统依靠太阳不断地提供能量，而物质却都是由地球提供的。为什么维持生态系统所需的大量物质，亿万年来却没有被生命活动所耗尽？ 循环性（循环往复运动） 思考：人类活动向环境中排放了很多有害物质，这些有害物质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、氮循环的过程相同吗? 运用生态系 统物质循环的规律，解决生产实践中的问题。 生物富集 【教师讲述】1.概念：生物体从周围环境吸收、积蓄某种元素或难以降解的化合物，使其在机体内浓度超过环境浓度的现象。 2.参与生物富集的物质： ①重金属：如铅(Pb)、镉(Cd)、汞(Hg)等 ②人工合成的有机物：如DDT、六六六等 富集物质的共性（特点）： ①存在形式比较稳定 ②生物体能够吸收但不易排出 ③生物代谢过程中不易被分解 3.生物富集现象的特点： ①具有全球性：导致生物富集的有害物质可以通过大气、水和生物迁移等途径扩散到世界各地。 ②有害物质在生物体内的浓度会沿食物链不断升高 生物富集的主要途径：食物链、食物网 生物富集实例：铅的富集 培养学生的社会责任感。 形成生态意识，参与环境保护实践。 通过阅读资料,分析铅浓度在生物体中的特点、铅浓度在生物群落内的特点,归纳总结铅浓度在生物群落内会放大的原因。通过铅循环的主要过程，分析铅在生态系统中流动的特点及成因,引导学生归纳学习有害物质流动的特点对我们的启示。 物质循环和能量流动的关系 【比较分析】 运用所学知识，通过比较、分析、概括等方法对生物学问题进行解释。 引导学生回顾能量流动的过程和特点,结合碳循环和能量流动示意图,学生会发现能量流动与物质循环总是相伴发生的,更好地理解能量流动和物质循环彼此相互依存、不可分割的关系。 探究土壤微生物的分解作用 【教师讲述】 实验原理：土壤中存在种类、数目繁多的细菌、丝状真菌和呈放射状的放线菌，它们在生态系统中的成分为分解者。分解速度主要与环境温度和湿度有关。 实验一：探究落叶是否是在土壤微生物的作用下腐烂的？ 提出问题：探究落叶是否是在土壤微生物的作用下腐烂的？ 作出假设：落叶是在土壤微生物的作用下腐烂的 设计实验： 自变量：土壤中是否含微生物 因变量：落叶的腐烂程度（实验前后叶片干重的变化量） 注意： ①不宜采用剧烈条件杀死土壤微生物，以免改变土壤的理化性质。 ②实验可以设置3组重复，以增加可信度。 实验二：探究土壤微生物对淀粉的分解作用 实验材料：土壤浸出液、淀粉糊（分解成单糖）、斐林试剂（碘液） 设计实验： 自变量：是否含微生物 因变量：是否产生砖红色沉淀/试剂与碘液反应是否呈蓝色 由于微生物对落叶的分解作用时间太长,因此课上时间主要引导学生按照探究实验的流程完成提出问题、设计方案这几个环节,并预期结果与结论,进行结果分析等。 小结与练习 【课堂小结】同板书 【课堂练习】处理教材中的思考讨论、练习与应用，处理双导学案和分层作业 引导学生关注知识内容的梳理，尝试构建概念图。 板书设计 3.3生态系统的物质循环 作业布置 【课后作业】1.完成分层训练课后素养评价、2.完成双导学案对应内容和下一节问题式预习部分 教学反思 基于学生在本章前两节的学习中已经熟知生产者、消费者、分解者的作用，在碳循环的环节，以问题引导学生建构碳循环的概念模型,首先明确碳在自然界中的存在形式，再进一步探讨它如何进入生物群落,以及如何在群落内部传递。通过建构模型活动将学生的经验与要学习的知识建立联系,并将知识结构化。最后在建构模型的基础上,归纳概括物质循环的概念和特点。以铅、DDT的生物富集现象为实例引出某些有害物质会通过食物链富集,因为涉及自己和家人的健康问题,更容易激发学生的学习兴趣。通过翔实的数据让学生分析出现生物富集现象的原因和可能的危害，为学生构建概念、发展社会责任感提供支撑。 物质循环与能量流动关系的剖析,旨在让学生认识到这两个功能既有各自相对独立的内涵，又高度统一于同一事物,最终升华学生的认知能力与水平。通过对比,使学生深刻领会生态系统两个重要功能之间的联系，进一步强化物质与能量观、稳态与平衡观。 让学生通过宏观的实验现象了解微观的实验原理，了解微生物在生态系统物质循环中的重要作用。学生学习过生态系统的能量流动、物质循环以后,发现分解者在生态系统中的作用尤为突出。怎样直观地感受分解者的分解作用呢?首先在探究活动之前介绍了几个基本知识,让学生感受到土壤微生物的数量庞大,种类繁多,能够分泌胞外酶将大分子有机物分解为小分子物质,便于吸收。在这些基本知识的基础上，采集土壤微生物进行探究实验便可以水到渠成了. 探究实践活动历时长,完成实验需要分多个阶段,以多种形式进行。在课堂上引导学生完成实验设计，学生在课后以兴趣小组的形式开展实验,然后在课上展示实验成果。在设计实验的阶段，重点指导学生在提出问题、作出假设中将问题具体化、细节化,注重实验变量的分析，引导学生精确设置自变量。由于实验需要较长时间完成，在课上提前对实验结果进行预期，分析实验结果,得出实验结论,以备与实验完成后的结果、结论进行对比。 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $