5.1《自然环境的整体性》教学设计 2026-2027学年高二上学期地理人教版选择性必修一

该高中地理教学设计聚焦自然环境的整体性核心知识，以黄山“四绝”案例导入，通过提问四绝内在联系引出要素相互作用，承接前期大气、水等单个圈层知识，转向整体视角搭建学习支架。 此资料特色在于以核心素养为导向，通过案例分析（如黄山四绝要素关联、森林火灾连锁反应）和地理实践（绘制要素关系图、生态修复规划师角色扮演）培养综合思维与地理实践力，人地协调观贯穿始终，助力学生建立整体思维，为教师提供丰富互动设计提升教学效果。

人教版高中地理选择性必修一《自然环境的整体性》教学设计 课题名 《自然环境的整体性》 课型 新授课 课时 1课时 教材分析 对应人教版高中地理选择性必修1第五章第一节，是“自然环境的整体性与差异性”的开篇内容。本节承接第四章“水的运动”，从水圈转向自然环境整体视角。教材首先介绍自然环境要素间的物质迁移和能量交换——大气、水、土壤、生物、岩石及地貌等要素通过水循环、生物循环和岩石圈物质循环形成相互关联的整体；然后讲解自然环境的整体功能——生产功能（光合作用）和稳定功能（自我调节）；接着分析自然环境的统一演化和要素组合——一个要素的演化必然伴随其他要素的演化；最后探讨自然环境对干扰的整体响应——某一要素受干扰会引发连锁反应，导致整个环境改变。本节旨在帮助学生建立“自然环境是一个相互关联的整体”这一核心观念。 学情分析 学生在前面四章学习了大气、水、岩石、地貌等单个圈层的知识，但尚未建立“圈层之间相互联系”的整体思维。存在三个认知盲区：①对各要素之间的物质迁移和能量交换过程缺乏系统性认识，习惯孤立地看待大气、水、土壤等要素；②对“整体功能”的概念比较抽象，不理解为什么各要素组合会产生新的功能；③对“干扰下的连锁反应”缺乏直观感受，不理解为什么一个小小的干扰会导致整个环境发生变化。 核心素养目标 区域认知：认识不同区域自然环境要素的组合特征；理解黄山“四绝”等典型案例中要素间的相互关系。 综合思维：理解自然环境各要素之间的物质迁移和能量交换机制；分析一个要素变化如何引发其他要素的连锁反应；建立“自然环境是一个整体”的系统思维。 地理实践力：能够绘制自然环境要素相互关系示意图；能够运用整体性原理分析具体环境问题（如水土流失、森林火灾）。 人地协调观：认识人类活动对自然环境的干扰及其连锁后果，树立尊重自然、顺应自然的理念。 教学重难点 教学重点：自然环境要素间的物质迁移和能量交换；自然环境的整体功能（生产功能、稳定功能）；自然环境对干扰的整体响应。 教学难点：自然环境统一演化的机制；干扰下的环境变化如何通过连锁反应被放大。 教学方法 情境导入法：用“黄山四绝”的案例切入。 案例分析法：黄山“四绝”、黄土高原水土流失、森林火灾、碳循环等典型案例。 比较法：对比缓慢演化和快速干扰下的环境变化差异；对比自然演化和人为干扰的环境响应差异。 图示法：自然环境要素相互关系示意图、物质循环示意图的解读。 小组合作法：综合应用设“生态修复规划师”角色扮演任务。 教学过程 师生活动 【课堂导入】 教师走进教室，展示一组黄山“四绝”的精美照片——怪石、云海、奇松、温泉。 教师问：“同学们，俗话说‘五岳归来不看山，黄山归来不看岳’。黄山之所以闻名天下，是因为它有‘四绝’——怪石、云海、奇松、温泉。但你们有没有想过一个问题：这四绝之间有没有什么联系？为什么偏偏是黄山同时拥有了这四种景观？” 学生思考后回答：因为黄山的花岗岩容易风化形成怪石！因为山高才有云海！因为悬崖上才能长出奇松！因为有岩浆活动才有温泉！ 教师点头：“你们说得都对。但这四绝不是孤立的——怪石是岩石风化的结果，云海是地形抬升气流的产物，奇松生长在峭壁岩缝间，温泉是岩浆加热地下水形成的。它们之间有着内在的联系，都是黄山自然环境各要素相互作用的产物。今天我们就来学习自然环境的整体性。选择性必修1第五章第一节《自然环境的整体性》。” 【设计意图】用“黄山四绝”的案例切入，激发学生对自然环境要素相互关系的兴趣，自然引出自然环境整体性的概念。 【教学过程】 总议题：自然环境各要素如何相互联系？自然环境有哪些整体功能？如何响应干扰？ 分议题一：物质迁移和能量交换——自然环境的“血液循环” 1. 锚定教材 请学生阅读“自然环境要素间的物质迁移和能量交换”部分，圈出自然环境的组成要素（大气、水、土壤、生物、岩石及地貌），三大循环过程（水循环、生物循环、岩石圈物质循环），以及核心观点（物质迁移和能量交换是自然环境整体性的基础）。 2. 内容讲解 教师先讲自然环境要素：“自然环境由大气、水、土壤、生物、岩石及地貌等要素组成。” 教师讲三大循环：“这些要素通过水循环、生物循环和岩石圈物质循环等过程，进行着物质迁移和能量交换，形成一个相互关联的整体。这种物质迁移和能量交换是自然环境整体性的基础。” 教师举例说明：“例如，水循环将海洋的水汽输送到陆地，形成降水，滋养植被，塑造地貌；生物循环中植物吸收二氧化碳和水，通过光合作用合成有机物，释放氧气；岩石圈物质循环中岩石风化形成土壤，土壤滋养植物，植物死亡后形成腐殖质回归土壤。” 3. 师生互动：“水循环如何连接各要素？” 教师提问：“水循环是连接自然环境各要素的重要纽带。请分析水循环过程中，水是如何与大气、岩石、土壤、生物发生相互作用的。” 学生思考后回答： 水与大气：蒸发和蒸腾将水汽输入大气，降水将水从大气输送到地面 水与岩石：降水侵蚀岩石，河流搬运碎屑，塑造地貌；水渗入岩石裂隙，促进化学风化 水与土壤：降水补给土壤水分，土壤水被植物吸收；地表径流冲刷土壤 水与生物：植物吸收水分进行光合作用；动物饮水；生物蒸腾释放水汽 教师追问：“这说明了什么？”（水循环不是孤立的过程，它在运动过程中不断地与大气、岩石、土壤、生物发生物质交换和能量传递，将自然环境的各要素联系在一起。水是自然环境中最活跃的要素之一。） 4. 分议题小结 自然环境要素：大气、水、土壤、生物、岩石及地貌。三大循环：水循环、生物循环、岩石圈物质循环。物质迁移和能量交换是整体性的基础。 【设计意图】通过“水循环如何连接各要素”的探究，让学生理解水循环在自然环境整体性中的纽带作用。追问“说明了什么”引导学生提炼核心规律。 分议题二：自然环境的整体功能——1+1>2 1. 锚定教材 请学生阅读“自然环境的整体功能”部分，圈出生产功能（光合作用合成有机物，需要各要素共同参与）和稳定功能（自然环境具有自我调节能力，如碳循环维持二氧化碳含量稳定）。 2. 内容讲解 教师先讲生产功能：“自然环境具有合成有机物的生产功能。生产功能主要依赖光合作用。光合作用需要植物提供叶绿素，还需要大气、水、土壤、岩石圈等提供二氧化碳、光能、水分、矿物质等。自然环境各要素的组合，产生了生产功能。” 教师讲稳定功能：“自然环境具有自我调节的稳定功能。自然环境要素通过物质迁移和能量交换，使自然环境具有能够自我调节、保持性质稳定的功能。例如，在碳循环过程中，通过植物光合作用和海—气相互作用，削减了人类活动释放的二氧化碳，维持了大气中二氧化碳含量的相对稳定。” 教师强调：“自然环境的整体功能对人类生存和发展具有重要意义。协调人地关系，需要充分考虑不同区域自然环境功能的差异。” 3. 师生互动：“为什么说生产功能是各要素共同作用的结果？” 教师提问：“光合作用看起来是植物的‘功劳’，但教材说生产功能是自然环境各要素组合产生的。请分析为什么。” 学生思考后回答： 植物提供叶绿素——生物要素 二氧化碳来自大气——大气要素 水分来自土壤和水体——水、土壤要素 矿物质来自土壤和岩石——岩石、土壤要素 光能来自太阳辐射——气候要素 教师追问：“如果其中一个要素缺失，会怎样？”（如果缺少水，植物会枯萎，光合作用停止；如果缺少二氧化碳，植物无法合成有机物；如果土壤贫瘠，植物生长不良。任何一个要素的缺失都会导致生产功能无法正常发挥。这正说明了自然环境是一个整体，各要素缺一不可。） 4. 分议题小结 整体功能：生产功能（光合作用，各要素共同参与）、稳定功能（自我调节，如碳循环）。各要素组合产生新功能，1+1>2。 【设计意图】通过“生产功能是各要素共同作用的结果”的探究，让学生理解整体功能的产生机制。追问“如果缺失”培养学生的系统思维。 分议题三：统一演化和要素组合——牵一发而动全身 1. 锚定教材 请学生阅读“自然环境的统一演化和要素组合”部分，圈出统一演化的概念（一个要素的演化必然伴随其他要素的演化），以及黄山“四绝”的案例（怪石、云海、奇松、温泉是要素组合的产物）。 2. 内容讲解 教师先讲统一演化：“自然环境各要素每时每刻都在演化。例如，地貌在流水侵蚀下，由高原峡谷演化为山地、丘陵，直至平原。这种演化是要素间物质迁移的结果。例如，山地演变为丘陵的过程中，坡面变缓，径流减弱，水土流失减轻，土壤增厚，植被随之发育，大气湿度也会增加。” 教师讲要素组合：“自然环境的演化是统一的，一个要素的演化必然伴随其他要素的演化。例如，黄山‘四绝’——怪石、云海、奇松、温泉，就是自然环境要素组合的产物。花岗岩沿节理风化形成‘怪石’；山体高峻，气流抬升形成‘云海’；峭壁岩缝间发育的黄山松成为‘奇松’；岩浆加热地下水形成‘温泉’。随着自然环境的演化，黄山未来的景观也会发生变化。” 3. 师生互动：“黄山四绝之间有什么内在联系？” 教师提问：“黄山四绝——怪石、云海、奇松、温泉，看似是四种独立的景观，但它们之间存在着内在联系。请分析它们是如何相互关联的。” 学生思考后回答： 怪石：黄山花岗岩体沿节理风化崩解，形成形态各异的怪石 云海：山体高峻，气流抬升冷却，水汽凝结形成云海；怪石嶙峋的地形增强了气流的抬升 奇松：怪石形成的岩缝为松树提供了扎根的空间；云海带来的湿润空气为松树提供了水分 温泉：岩浆活动加热地下水，沿岩石裂隙上升形成温泉；岩浆活动也是花岗岩形成的根源 教师追问：“这说明了什么？”（黄山的四绝不是孤立的，它们都是黄山自然环境各要素——岩石、地形、气候、水文、生物——相互作用的产物。一个要素的变化会影响其他要素，形成独特的景观组合。） 4. 分议题小结 统一演化：一个要素变化→其他要素连锁变化。要素组合：各要素相互作用形成独特景观（如黄山四绝）。牵一发而动全身。 【设计意图】通过“黄山四绝的内在联系”分析，让学生理解要素组合和统一演化的机制。追问“说明了什么”引导学生建立整体性思维。 分议题四：自然环境对干扰的整体响应——蝴蝶效应 1. 锚定教材 请学生阅读“自然环境对干扰的整体响应”部分，圈出核心观点（某一要素受干扰会引发连锁反应，最终导致整个环境改变），以及干扰与缓慢演化的区别（干扰下的变化多为快速的，各要素变化不同步）。 2. 内容讲解 教师先讲整体响应的概念：“某一自然环境要素受到外部干扰发生变化，进而改变了该要素与其他要素间的物质迁移和能量交换，使其他要素发生连锁变化，最终导致整个自然环境发生改变。” 教师讲干扰与缓慢演化的区别：“与自然环境普遍存在的缓慢演化相比，干扰下的环境变化多为快速的，各要素变化也不同步。例如，陡峭山地逐步侵蚀为浑圆丘陵的演化过程中，植被同步由灌草演化为森林，这一过程可能需要上千万年；而遭受火灾干扰后，损毁植被由灌草演化为森林可能只需几十年。” 教师讲人类干扰：“人类对自然环境的干扰不断增强。通过自然环境要素连锁变化，不但干扰的后果常常被放大了，环境变化也越来越快。环境的快速变化往往不利于人类的适应。” 3. 师生互动：“森林火灾如何引发连锁反应？” 教师提问：“森林火灾是一种常见的自然干扰。请分析一场森林火灾发生后，自然环境各要素会发生怎样的连锁变化。” 学生思考后回答： 生物要素：植被被烧毁，动物死亡或逃离 大气要素：燃烧释放大量二氧化碳和烟尘，空气质量下降 土壤要素：植被消失后，土壤失去保护，水土流失加剧；火烧使土壤有机质减少 水要素：植被减少导致涵养水源能力下降，地表径流增加，河流含沙量增大 地貌要素：水土流失加剧可能导致沟谷发育，地貌发生变化 教师追问：“人类可以采取什么措施来帮助受灾区域恢复？”（人工造林恢复植被；修建水土保持工程；控制坡地开垦；加强火灾监测和预警。但最重要的是尊重自然规律，让生态系统自然恢复与人工干预相结合。） 4. 分议题小结 整体响应：一个要素受干扰→连锁反应→整个环境改变。干扰下的变化快速、不同步。人类干扰后果常被放大，环境变化加快。 【设计意图】通过“森林火灾的连锁反应”分析，让学生理解干扰下的整体响应机制。追问“如何恢复”培养学生的生态修复意识。 综合应用：“生态修复规划师”角色扮演 教师给出任务：“假设你是一名生态修复规划师，现在要为我国黄土高原某小流域制定生态修复方案。该地区由于长期过度开垦和放牧，植被破坏严重，水土流失剧烈，沟壑纵横，土壤贫瘠，河流含沙量大。请完成以下任务：①分析该地区自然环境各要素之间的连锁关系（植被破坏如何引发其他要素的变化）；②提出生态修复的具体措施，并说明这些措施如何通过要素间的相互作用实现整体修复。” 学生独立思考5分钟，写在小纸条上。教师随机抽取2—3份分享并点评。 示例回答： “①连锁关系分析：植被破坏→土壤失去保护→水土流失加剧→土壤肥力下降→植被更难恢复→地表径流增加→河流含沙量增大→沟谷发育加深→地貌破碎化→局地气候变得更加干燥。这是一个恶性循环。 ②生态修复措施： 植树种草，恢复植被：植被恢复后可以固土保水，减少水土流失 修建梯田和淤地坝：减缓坡面径流，拦截泥沙，增加土壤水分 退耕还林还草：减少人类活动对土地的干扰，让生态系统自然恢复 封山育林：禁止放牧和砍伐，保护新生植被 这些措施通过恢复植被这个‘抓手’，带动土壤、水文、地貌等要素的改善，实现整个生态系统的良性循环。” 教师点评：“这位规划师的分析非常专业！他准确指出了植被破坏是黄土高原生态退化的‘触发点’，并且提出的修复措施都围绕着恢复植被这个核心。特别值得肯定的是，他提到了‘淤地坝’——这是黄土高原治理中非常有效的工程措施，既能拦截泥沙，又能淤积形成肥沃的土地。他还强调了措施之间的协同作用，体现了整体性思维。” 【设计意图】综合应用通过“生态修复规划师”角色扮演，让学生将自然环境整体性的知识综合运用到生态修复实践中，培养综合决策能力和可持续发展意识。 课后练习 1.黄山“四绝”中，“怪石”的形成主要与下列哪个因素有关？（　） A．流水侵蚀 B．风力侵蚀 C．花岗岩沿节理风化 D．冰川侵蚀 答案：C 解析：黄山“怪石”是花岗岩沿节理风化崩解形成的。教材明确指出：“花岗岩沿节理风化形成‘怪石’。”因此C正确。 2．下列关于自然环境稳定功能的叙述，正确的是（　） A．自然环境没有自我调节能力 B．碳循环过程中，植物光合作用可以削减大气中的二氧化碳 C．人类活动对自然环境稳定功能没有影响 D．自然环境稳定功能是无限的 答案：B 解析：A错误：自然环境具有自我调节的稳定功能。B正确：植物光合作用吸收二氧化碳，海—气相互作用也吸收二氧化碳，共同维持大气中二氧化碳含量的相对稳定。C错误：人类活动释放大量二氧化碳，对自然环境稳定功能构成挑战。D错误：自然环境的稳定功能是有限的，超过阈值就会失衡。 3.阅读图文材料，完成下列要求。 材料一：某一自然环境要素受到外部干扰发生变化，会引发其他要素的连锁变化，最终导致整个自然环境发生改变。 材料二：某山地地区原本森林茂密，生物多样性丰富，土壤肥沃，河流清澈。后来，该地区修建了一条公路，随后出现了以下变化：①公路两侧的森林被砍伐；②坡地开垦为农田；③水土流失加剧；④河流含沙量增大；⑤下游水库淤积加快；⑥生物栖息地破碎化，物种减少。 （1）根据材料二，用箭头和文字画出该地区环境变化的连锁关系图。 （2）分析为什么一个小小的公路修建会引发如此多的环境问题。 （3）如果要修复该地区的生态环境，应该优先采取什么措施？请说明理由。 参考答案： （1） 连锁关系图： （2）①自然环境是一个相互关联的整体，各要素之间存在密切的物质迁移和能量交换关系；②公路修建和森林砍伐这一干扰，触发了植被这一关键要素的变化；③植被变化通过连锁反应影响了土壤（水土流失）、水文（河流含沙量）、地貌（水库淤积）、生物（栖息地破碎化）等其他要素；④干扰的后果在连锁反应中被放大，一个小小的人类活动引发了整个环境系统的变化。 （3）①优先措施：恢复植被（退耕还林、植树造林）。②理由：植被是自然环境中的关键要素，恢复植被可以固土保水、减少水土流失、改善土壤条件、净化河流水质、恢复生物栖息地。抓住植被这个“牛鼻子”，可以带动其他要素的改善，实现整体修复。 教学总结 同学们，今天我们从“黄山四绝”这个美丽的案例出发，学习了自然环境的整体性。我们知道了自然环境各要素通过物质迁移和能量交换形成一个相互关联的整体——水循环、生物循环、岩石圈物质循环是连接各要素的纽带；我们了解了自然环境的整体功能——生产功能需要各要素共同参与，稳定功能让环境保持平衡；我们分析了自然环境的统一演化——一个要素的变化会引发其他要素的连锁反应；我们还探讨了自然环境对干扰的整体响应——小小的干扰可能被放大，引发整个环境的变化。 自然环境整体性的学习告诉我们：大自然是一个有机的整体，牵一发而动全身。人类在改造自然的时候，必须充分考虑到各要素之间的相互联系，避免顾此失彼。保护环境，就是要维护这个整体的平衡与稳定。 【板书设计】 第5章 自然环境的整体性与差异性 第1节 自然环境的整体性 一、物质迁移和能量交换 要素：大气、水、土壤、生物、岩石及地貌 三大循环：水循环、生物循环、岩石圈物质循环 基础：物质迁移和能量交换 二、整体功能 生产功能：光合作用（各要素共同参与） 稳定功能：自我调节（如碳循环） 三、统一演化和要素组合 统一演化：一个要素变化→其他要素连锁变化 要素组合：黄山四绝（怪石、云海、奇松、温泉） 四、整体响应 干扰→连锁反应→整个环境改变 干扰下变化快速、不同步 人类干扰后果放大 教学反思 本节用“黄山四绝”的案例导入，学生对这一著名景观非常感兴趣，课堂气氛活跃。分议题一的“水循环如何连接各要素”探究中，学生对水在自然环境中的纽带作用理解到位，有学生用“血液”来比喻水——流遍全身，连接各个器官，非常生动。分议题二的“生产功能是各要素共同作用的结果”分析中，学生对光合作用需要多种要素配合的理解深刻，有学生提出“如果把自然环境比作一个工厂，各要素就是不同的车间，少了任何一个车间产品都造不出来”，比喻非常贴切。分议题三的“黄山四绝的内在联系”分析中，学生对要素组合的理解很到位，有学生补充了“黄山温泉的水中含有多种矿物质，与岩石的风化有关”，体现了知识的关联能力。分议题四的“森林火灾的连锁反应”分析中，学生对干扰下的整体响应理解清晰，有学生提出“火灾后的恢复其实也是一种整体性的体现——各要素在新的条件下重新建立平衡”。综合应用的“生态修复规划师”任务，大部分学生能提出合理的修复方案，有一位学生提出“可以在梯田上种植经济林，既恢复生态又增加收入”，体现了生态与经济协调发展的理念。 不足之处：讲“三大循环”时，对“岩石圈物质循环”的讲解偏少，学生可能不太理解岩石圈物质循环如何与其他要素联系，下次可以补充“岩石风化形成土壤，土壤滋养植物，植物死亡形成腐殖质，腐殖质又参与成土过程”的案例。另外，对“稳定功能的阈值”讲解偏少，学生可能以为自然环境的自我调节能力是无限的，下次可以补充“大气中二氧化碳浓度持续上升，说明自然环境的稳定功能已经超载”的现实案例。 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $