高三一轮复习 《生态系统的物质循环》教学设计

高三一轮复习《生态系统的物质循环》教学设计一、教材分析本节为高中生物学选择性必修二第三章第三节《生态系统的物质循环》内容。课程标准与本节对应的“内容要求”是：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的规律；举例说明利用物质循环规律，人们能够更加科学、有效地利用生态系统中的资源；阐明某些有害物质会通过食物链不断地富集现象。二、学情分析本节为高三第一轮复习课，此阶段学生已具有生态系统的结构、能量流动、物质循环、呼吸作用、光合作用的知识基础，但是对生态系统功能有一定遗忘，或没有深刻地理解各知识点间的联系。因此，希望通过本节课的复习，帮助学生深入理解碳循环对生活生产的影响，以及通过复习碳循环的过程，能深刻地理解生态系统能量流动与物质循环两个重要功能的联系，帮助学生提升对这部分知识的综合分析能力。三、教学目标基于上面两点，明确本节教学目标如下。1、知识目标（1）通过回顾碳循环的概念模型，掌握生态系统的物质循环规律；（2）通过分析比较生态系统物质循环和能量流动的关系，理解两者的联系；（3）能根据生态系统物质循环的规律，为科学、有效地利用生态系统中的资源等提出有价值的建议和措施；（4）通过情景分析，阐明生物富集的成因和危害，并提出科学的防治建议。2、能力目标（1）通过分析碳循环过程及特点，培养学生运用逻辑思维解决问题的能力，提出缓解温室效应的新方案；（2）通过理解物质循环与能量流动的关系，培养学生综合分析问题的能力，运用本节知识提出有效利用生态资源的新思路；及运用生物富集等知识在实际情境中解决问题。3、情感目标（1）通过学习人类对物质循环的影响以及温室效应的危害，增强学生环境保护意识；（2）通过理解物质循环和能量流动的关系，帮助学生形成物质与能量一致的生命观念。四、教学重难点：1、教学重点：以碳循环为例，分析生态系统中的物质循环。2、教学难点：理解能量流动和物质循环之间的关系。五、教学设计思路通过自主的一步步构建图形，把各个知识要点联系贯穿起来，增强了识记和理解图的能力，充分掌握了本节的重难点。通过强化训练，进一步巩固知识点，提高学生解题辨图能力。本节教学主要分为“问题情境任务驱动联结提升”的程序。本课的教学设计思路如下。学生活动学习任务学生活动学习任务通过问题引领，回顾碳循环知识与建构通过问题引领，回顾碳循环知识与建构图示，掌握分析图示方法，运用逻辑思维解决问题，能通过碳循环知识提出缓解温室效应的新方案。理解物质循环概念，建构碳循环图示，分析特点联系物质循环与能量流动联系物质循环与能量流动联系及生物富集的成因和危害知识，尝试解决问题。通过联系物质循环与能量流动的联系图示，及生物富集知识，引导学生在实际情境中解决问题。建立物质与能量一致的生命观念与责任，培养学生综合分析问题的能力，提出科学合理建议。通过问题情景分析，运用本节知识提出有效利用生态资源的新思路，并提出科学合理建议。联系生态工程循环原理知识，尝试提出有效利用资源新思路。通过问题情景分析，运用本节知识提出有效利用生态资源的新思路，并提出科学合理建议。联系生态工程循环原理知识，尝试提出有效利用资源新思路。六、教学实施过程学习任务教师活动学生活动设计意图时间导入【联系实例】现在先请同学们看屏幕上的两张图片。近年来，极端天气频发，既有高温天气持续，并有洪灾和涝灾肆虐。除此外，还有冰雪融化、海平面上升……，在极端天气频发背后，到底是什么原因导致的呢？随着人类对化石能源的消耗与日俱增，大气中温室气体的含量急剧增加，打破了生物圈中碳循环的平衡，加剧了温室效应，引发了一系列全球性的环境与气候的问题。而二氧化碳（CO2）在所有温室气体中含量最高。如何减少其浓度减缓温室效应，是人类急需解决的问题。现在让我们先回顾导致温室效应的原因。【回答】温室效应。大气的二氧化碳含量增加。通过极端天气实例，思考原因温室效应，导入碳循环的复习。2m一、通过碳循环知识提出缓解温室效应的新方案【问题引领】任务一、通过碳循环知识提出缓解温室效应的新方案。在所有温室气体中，二氧化碳的含量最高，如何减少其浓度，减缓温室效应，是人类急需解决的问题。现在让我们先来回顾导致温室效应二氧化碳增多的原因。请同学们先按下暂停键，回顾课文中碳循环的内容。我们首先来看一下在自然界中是如何实现碳的平衡。碳元素在无机环境主要以二氧化碳的形式存在，请同学们思考，碳从无机环境进入生物群落，如生产者、消费者、分解者，各个环节是以什么形式，通过哪些生命活动形成哪些产物。首先，碳元素在无机环境中主要是以二氧化碳的形式存在的，就是大气的二氧化碳库以及还有岩石中的碳酸盐，那么碳元素从无机环境到生物群落。进入的门户首先须通过生产者光合作用或者化能合成作用将二氧化碳和水转化成含碳有机物，另外，这些生产者为了满足自身的生命活动所需，同时也进行着呼吸作用，将有机物分解变为二氧化碳和水。其中。二氧化碳释放到大气中。当含碳有机物经食物链和食物网逐级进行传递，被各级消费者摄食，消费者将前一营养级的有机物转化为自身的有机物。同时，每一消费者也进行呼吸作用，将有机物分解为二氧化碳和水，将二氧化碳释放到大气中。因此，无论生产者还是消费者，作为生物体来说，都为了满足自身生命活动所需，都可将有机物分解，释放能量，将其中生成的二氧化碳返回到大气。但是生产者和消费者所形成的遗体、残体或动物的粪便，那这些的有机物的碳元素如何从生物群落返回到无机环境呢？这时候必须经分解者的分解作用。分解者通过腐生生活，将遗体、残体和粪便中的有机物转化为自身的有机物。在此过程中，分解者将腐质有机物分解为无机物，其中CO2释放到大气中。此外，水圈如海洋，对调节大气中的碳含量起着非常重要的作用。当大气中的二氧化碳含量增加，水圈中的二氧化碳含量也随之增加。如果大气中的二氧化碳发生局部的短缺，水中的二氧化碳也能及时的进入大气。以上便是在自然生态系统中碳平衡的维持。但是随着人类的工业生产的发展，对碳循环有重要的影响，打破了碳的平衡，人类不断的进行采集煤和石油等化石燃料。以及进行开发和利用，而这些煤和石油就是在远古时代动植物的遗体经过高温高压而形成的。经过了大量的。开放开采与使用，将这些有机物燃烧迅速释放能量并产生大量的二氧化碳释放到大气。因此，我们知道，造成温室效应的重要的原因是化石燃料的燃烧，导致了在大气中二氧化碳的含量急剧增加。好，同学们，现在让我们来建构碳循环的模型。通过这一个模型，我们可以再次的明确，在碳循环中，大气中主要碳元素是以二氧化碳的形式存在的，进入到生物群落，首先必须经过生产者。以光合作用或化能合成作用将其以气体的形式固定下来，变为有机物的形式，随后在生物群落中是以含碳有机物的形式沿着食物链和食物网进行传递的。那么其中生产者跟消费者根据自己自身的生命活动所需进行呼吸所用，将含碳的有机物分解，这时候碳元素重新以二氧化碳形式回归到无机环境。此外，分解者的分解作用是物质循环中重要的一环。分解者将遗体枯枝败叶与粪便中的有机物进行分解，将其中的碳元素以有机物的形式转化为气体的形式，即二氧化碳释放到大气中。同时，经过了上亿年时间的沉积，许多动物的遗体，枯枝败叶的沉降在土壤之中。地层中随着高温高压，然后形成石油和化石等化石燃料，因此土壤具有巨大的储碳量。此外，海洋等水圈对大气的二氧化碳含量也有非常重要的调节作用。因此，碳元素在非生物的环境与生物群落之间达到了一个碳的平衡。而人类大量开采和使用化石燃料，打破了这一平衡。像这样组成生物体的碳、氢、氧、氮、磷、硫等元素都在不断的进行着从非生物环境到生物群落，又从生物群落返回非生物环境的循环过程，这就是生态系统的物质循环。因为有大气圈和水圈在全球范围的环流作用，因此在这个地球最上最大的生态系统生物圈之中，物质循环是具有全球性。因此也称为生物地球化学循环。因此，可以归纳出物质循环的两个特点，一是具有全球性，二是循环往返。将上边碳循环的模型进一步简化成为碳循环的简图，同学们思考后请看屏幕。根据简图的呈现，我们可以更清晰的看到，缓解温室效应，需使大气中二氧化碳的含量减少，那么我们需要增强碳存储，以及减少碳释放。因此，我们可以通过植树种草提高森林的覆盖率，建造大面积的人工林增强固碳作用。除此之外，还可以通过秸秆还田，进一步的提高农田的土壤储炭量。此外，还可以通过改进科技使用清洁能源，减少对化石燃料的燃烧，除此之外，我们还可以通过进行环保的观念。在出行以日常用品之中环保节约，进行低碳生活。那么除此之外，同学们还能不能想到新的办法呢？我们可以看到科学家们在不断的攻关克难，其中一则新消息是通过人工光合作用利用二氧化碳和水合成有机物的前沿技术。在2020年9月9日在自然杂志上发表了武汉大学在人工光合作用领域的最新研究成果。该研究成果探索了一系列新型的人工光合作用的催化剂，通过人工光合作用能够将二氧化碳还原成为有利用价值的化学产品，那这样不但为能源危机提供了新的解决方案。并且能够有效的降低在生态环境中二氧化碳的含量。同学们对碳循环过程都清晰了吗？请辨析屏幕中碳循环图示，完成以下问题。同学们都做的非常好，那像碳循环过程的图示应该怎么样抓住辨析的要点？来我们来归纳一下，首先，碳循环中只有生产者与无机环境之间的传递是相互的，对其他成分之间的传递是单向的。第二生产者指向消费者和分解者，而消费者和分解者则指向无机环境。第三，消费者的遗体粪便等需被分解者分解，所以消费者是指向分解者。现在让同学们完成练习教师进一步引导学生联系生活，继续提出缓解温室效应的有效措施。【小组讨论、分析答题】1、整理记忆碳循环的相关问题。2、构建碳循环模型，并总结模型分析要点，掌握碳循环图示分析。3、阐明物质循环概念。3、温室效应原因：①化石燃料的大量燃烧，产生CO2。②植被破坏，降低了对大气中CO2的调节能力。【小结】缓解温室效应的措施：开发清洁能源，减少化学燃料燃烧；植树造林，增加绿地面积，秸秆还田；倡导低碳生活；提高人工光合作用的强度。通过分析解答，回顾碳循环规律。并促进学生自主、合作、探究学习。结合碳循环过程及特点，培养学生运用逻辑思维解决问题的能力。培养学生的环保意识，倡导低碳生活。10m任务二，运用生物富集等相关知识，在实际情境中解决问题。【联结应用】请同学们可以看屏幕中的图片，在被洪水肆虐的区域，人们需要进行灾后重建，那么你能不能利用本节所学的知识，对灾后重建的过程，提出科学而合理的建议以及说明原因。请同学们按下暂停键，先思考、讨论并交流。时间3分钟。首先，大部分同学都提出了需要对受灾的区域进行如食物等物质的供给。提出这一措施，与物质循环和能量流动联系密切相关。从该联系图中，可以明确生产者是作为物质和能量进入生物群落的基石。而在受灾后，生产者的光合作用强度或者是储备的光合作用的产物如粮食和果蔬大部分丧失。能为消费者所提供的含碳有机物大量减少，要维持生态系统的消费者及其他组成成分的稳定，急需外界的物资与能量的输入与供给。也有同学想到，在受灾区域，生物遗体、粪便等大量积累，细菌等分解者大量的繁殖，此时较容易滋生病虫害引发疫情。因此，同学提出了第二点，对受灾的区域应及时进行清扫和消毒，减少病菌的滋生，同时对动植物的遗体应及时处理，例如消毒、掩埋等。那么，除此之外，我们还需要采取什么措施呢？因为在受灾的过程中，城市的化工区域可能遭到了破坏，一些有害的物质可能会沉降到水体或土壤中。这样可能会造成生物富集的现象。让我们来复习生物富集知识。生物富集指的是化学元素物质，一般是不可被降解的，而容易在生物体内进行积累，另外，此物质往往是有害的物质。这些的有害物质。可以通过大气、水和生物迁移等渠道扩散到世界各地。因而生物富集是具有全球性，另外，有害物质在生物体内的浓度会随着食物链沿营养级不断的增高，积累的剂量也呈现积累，这是生物放大作用，因此生物富集可能会造成在生物体内形成积累性中毒。例如我们之前学习过的铅的富集作用，铅在有色金属冶炼的过程中，颗粒会进行排放到大气，从而沉降到土壤表面和植被表面，以及在水体中。当被人体所摄入的时候，能够形成较为稳定的含铅化合物，分布于生物体的多种组织细胞中，导致铅不易被排出，积累在体内。含铅的生物会随着被更高的营养级的动物所食用，沿食物链食物网逐渐的聚集，最终积累在食物链的顶端，这是具有生物放大作用。因此，提出第三点的建议，对受灾区域的土壤和水体应定时进行检测，避免不可降解的受害有害物质进入生物体。沿食物链跟食物网产生生物富集与生物放大作用，对人体健康造成危害。【思考梳理，回答相关问题】学生思考、讨论，结合知识点提出相关的灾后重建的建议。培养学生自主合作的学习能力。根据能量流动和物质循环的图解和要点，学生尝试提出建议，培养学生综合分析问题的能力。通过归纳概括，使学生对物质循环和能量流动联系与生物富集有较深入和清晰的认识。8m任务3：运用本节知识提出有效利用生态资源的新思路【联系实例】通过本