生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)

1、生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)教學設(shè)計 生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)教學設(shè)計：教學構(gòu)想：生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)本身不是很難，學生理解起來也很容易接受，但是怎樣能讓學生更加主動的來獲取知識，拓展生活經(jīng)驗，進而用所學知識來更好解決生活中遇到的各種現(xiàn)象和問題，提高生物科學素養(yǎng)，就需要要狠動一些腦筋了。聯(lián)系我們現(xiàn)在的生活：隨著社會的發(fā)展，人民生活水平的提高，大家對食品的要求越來越高：不僅要好吃，還要營養(yǎng)，更要健康！那么在“有機食品”“綠色食品”擺滿我們餐桌的同時，很多商家宣稱“我們的食品是絕對沒有上過肥料或絕對沒有上過化肥的！”你覺得這樣的宣傳合適嗎？這種宣傳和我們已有的生物學知識有悖嗎？下面我們來看一個事例：某商品糧基地，每

2、年生產(chǎn)大量的糧食和蔬菜運往外地。由于糧食和蔬菜中含有碳、氫、氧、氮、磷、鉀等元素，該生態(tài)系統(tǒng)（商品糧基地：農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)）中的碳、氫、氧、氮、磷、鉀等元素怎樣或應(yīng)該怎樣向系統(tǒng)內(nèi)補充，使生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)保持收支平衡，以保持該商品糧基地高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)以實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展？事例的解析：在商品糧基地生產(chǎn)的糧食運往外地的情況下，要保證該商品糧基地高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，實際上是要維持該商品糧基地生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的問題。維持該生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，從物質(zhì)循環(huán)的角度看，就是要維持該生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)收支平衡。由于糧食外運，從該生態(tài)系統(tǒng)中流出了碳、氫、氧、氮、磷、鉀等元素,這些元素應(yīng)怎樣向生態(tài)系統(tǒng)補充呢？我們知道，進入糧食中的碳和氧是作物通過

3、光合作用還原的二氧化碳，所以碳和氧的補充是靠大氣系統(tǒng)中補充的（大氣肥料） 。氫是糧食作物通過光合作用從水中得到的，而生態(tài)系統(tǒng)中補充氫實際上是向生態(tài)系統(tǒng)補水的問題，而水可以通過降水、徑流、灌溉等方式向生態(tài)系統(tǒng)補充。氮、磷、鉀等元素則需要從外界運來含有氮、磷、鉀等元素的化肥，以施肥的方式向生態(tài)系統(tǒng)中補充。我覺得這個事例很好。它聯(lián)系了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實踐，應(yīng)用生態(tài)學知識簡單探討了農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)問題，直觀、感性，易于理解。同時引導同學們提高了知識應(yīng)用能力和遷移能力。通過這個事例，我認為我們可以明確了這樣一個觀點：農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)以自然生態(tài)系統(tǒng)為基礎(chǔ)的人工生態(tài)系統(tǒng)。它非常特殊，除了比自然生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，

4、生物種類少，食物鏈短，營養(yǎng)結(jié)構(gòu)單一，自我調(diào)節(jié)能力較弱，易受自然氣候、病蟲害、雜草生長等的影響外，還很大程度上受人類活動的約束，如積極施肥，補充礦質(zhì)元素，維持穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)。因此，從維持生態(tài)從農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定、保障物質(zhì)供給來看，施肥是提高生產(chǎn)力，維持其可持續(xù)發(fā)展的必由之路，至于化肥的優(yōu)缺點、有機肥的利與弊我們可以在合適的機會再進行研討。結(jié)合以上事例，再回到教材，站在生物圈的角度來全面分析生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)，同學們就可以從特殊回到一般，進行歸納演繹，并深刻理解生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)的內(nèi)涵及其與能量流動之間的關(guān)系了。具體教學分析與過程如下：教學目標知識目標1、了解物質(zhì)循環(huán)是生態(tài)系統(tǒng)兩大功能之一；2、理解生態(tài)系統(tǒng)

5、的物質(zhì)循環(huán)的概念及其特點；3、理解碳循環(huán)的過程；4、理解能量流動與物質(zhì)循環(huán)的關(guān)系。能力目標學生通過分析、討論生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)的過程和特點，培養(yǎng)學生分析、綜合能力。情感目標1、通過分析、討論生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)循環(huán)的過程和特點，滲透生態(tài)系統(tǒng)是一個整體的觀點。2、通過分析人類活動對碳循環(huán)的影響，培養(yǎng)學生的環(huán)保意識。教學重點：生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán)（1）生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)是生態(tài)系統(tǒng)功能的重要體現(xiàn)，而碳循環(huán)是生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)的代表性循環(huán)。通過理解生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)的基本特征，可以為分析能量流動和物質(zhì)循環(huán)的區(qū)別和聯(lián)系奠定基礎(chǔ)。（2）碳循環(huán)的過程，包含了生態(tài)系統(tǒng)各個組成成分之間的物質(zhì)聯(lián)系，滲透著物質(zhì)普遍聯(lián)系的辯證觀點，是

6、進行辯證唯物主義觀點教育的極好素材。教學難點：能量流動和物質(zhì)循環(huán)的關(guān)系能量流動和物質(zhì)循環(huán)的區(qū)別和聯(lián)系，代表著生態(tài)系統(tǒng)功能之間的必然的內(nèi)在的聯(lián)系。能量流動是生態(tài)系統(tǒng)各個組成成分存在和發(fā)展的基礎(chǔ)，而能量流動是以物質(zhì)循環(huán)（尤其是碳循環(huán)）為載體的，所以二者之間有必然的內(nèi)在聯(lián)系。能量流動和物質(zhì)循環(huán)又有不同，最大的不同在于物質(zhì)可以再利用，所以物質(zhì)在生態(tài)系統(tǒng)中是循環(huán)流動的，而能量不能再被利用，所以能量的流動是單向的，這也是必然的，因為能量利用后用來做功而消耗掉了，當然不能再被利用。教學方法教師講述、談話與學生討論相結(jié)合。課時安排新課1課時，習題課2課時。教學設(shè)計思路：這部分教材主要涉及生物地球化學循環(huán)的概念

7、、特點，碳循環(huán)的過程以及物質(zhì)循環(huán)、能量流動相互關(guān)系三方面內(nèi)容。其中物質(zhì)循環(huán)的概念、碳循環(huán)過程是重點；分析能量流動與物質(zhì)循環(huán)的關(guān)系是難點。這部分教學內(nèi)容中有關(guān)人類活動對碳循環(huán)的影響，如濫伐森林對碳循環(huán)的影響、化石燃料的大量燃燒與溫室效應(yīng)等，是對學生進行環(huán)保教育的好素材。這部分教學內(nèi)容，還是滲透辯證唯物主義觀點教育的好素材，因為生態(tài)系統(tǒng)能量流動和物質(zhì)循環(huán)過程中蘊含著豐富哲學思想，如普遍聯(lián)系的觀點、運動的觀點、整體性觀點等，教師應(yīng)有意識地去挖掘。教學過程事例討論：結(jié)合上述的事例討論，我們知道維持生態(tài)系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)必然需要相關(guān)的物質(zhì)基礎(chǔ)。那么地球為什么能為生物源源不斷地提供各種物質(zhì)呢？比如，生物在不停的呼

8、吸過程中，每天都要消耗大量的氧，為什么我們并未感到大氣中的氧不斷減少呢？原來，在生物群落與無機環(huán)境之間，物質(zhì)是不斷地循環(huán)的。什么是生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)？特別注意：· §概念中的物質(zhì)是指什么？是組成生物體的基本化學元素，不是指由這些元素組成的糖類、脂肪和蛋白質(zhì)等生物體內(nèi)所特有的物質(zhì)。 · §概念中所指的循環(huán)是什么？是物質(zhì)往返運動。 · §概念中所指的生態(tài)系統(tǒng)指的是什么？地球上最大的生態(tài)系統(tǒng)生物圈。 教師小結(jié)：生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)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)境之間的往返運動，其中伴隨著復雜的物質(zhì)變化和能量變化，不是物質(zhì)的單純移動

9、，生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)離不開能量的驅(qū)動。以碳循環(huán)為例，注意下面的示意圖：學生討論：光合作用、呼吸作用及分解作用等有關(guān)知識?；仡櫸覀儗W過的光合作用和呼吸作用過程：光合作用固定CO，生產(chǎn)有機物；呼吸作用分解有機物，釋放CO。微生物（分解者）的分解作用實質(zhì)也是微生物的呼吸作用（包括無氧呼吸和有氧呼吸兩種形式）。提問：碳在無機環(huán)境中的存在形式怎樣？碳酸鹽和CO形式。提問：碳在生物群落的存在形式怎樣？主要是構(gòu)成生物體的有機物形式。提問：碳在無機環(huán)境與生物群落之間以什么形式循環(huán)？：CO。提問：碳在生物群落內(nèi)部以什么形式循環(huán)？主要是通過食物鏈以有機物轉(zhuǎn)移。提問：能量流動的特點？單向，不循環(huán)，逐級遞減。能量在流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)的各營養(yǎng)級的時候，由于各營養(yǎng)級的生物自身呼吸作用消耗了一部分能量，并且各營養(yǎng)級的生物總有一部分未被一下個營養(yǎng)級生物利用，因而能量流動是：單向的，不循環(huán)的，逐級遞減的。但是，物質(zhì)循環(huán)是在無機環(huán)境和生物群落之間反復循環(huán)。因為物質(zhì)可以重復利用，所以物質(zhì)是永恒的（物質(zhì)不滅定律）。提問：濫伐森林對碳循環(huán)有何影響？碳循環(huán)過程受阻，大氣中碳的含量就會明顯增多。提問：化石燃料的燃燒對碳循環(huán)又有什么影響？使大氣中CO的含量增高，進而導致氣溫升高。提問：什么是溫室效應(yīng)？講述：大氣中CO越多，對地球上逸散到外層空間的熱量的阻礙作用就越大，從而使地球溫度升高得越快，這種現(xiàn)象就叫溫室效應(yīng)。