資源簡介

《生態系統的物質循環》教學設計
一、教材分析
本節內容選自人教版高中生物學選擇性必修二《生物與環境》第三章《生態系統及其穩定性》中第三節內容《生態系統的物質循環》，高中生物課程標準2017（2020修訂）對本節內容的要求是“分析生態系統中的物質在生物群落與無機環境之間不斷循環、能量在生物群落中單向流動并逐級遞減的規律；舉例說明利用物質循環和能量流動規律，人們能夠更加科學、有效地利用生態系統中的資源”。
學習本節內容之前，學生通過前面兩節內容的學習已經對生態系統的組成成分有了細致了解，并知道生態系統中的能量流動是如何進行，但對能量傳遞的載體還未進行學習，因此本節內容主要學習生態系統的物質循環和生物富集及能量流動和物質循環的關系，同時引導學生根據已學內容和生活經驗設計探究土壤微生物的分解作用相關實驗，讓學生歸納、總結出物質循環和能量流動的關系，為后續學習生態系統的另一個功能信息傳遞打下基礎。
二、學情分析
本節課的授課對象是高二學生，學生在高一時已經學過了細胞中的元素和化合物，了解生物體和無機環境之間具有統一性，但對物質如何從無機環境到生物群落又從生物群落到無機環境還未有系統的了解和學習，本節內容通過對已學知識的回顧引入碳循環過程，并結合生態系統的組成成分，建立生態系統碳循環模型，運用物質循環和能量流動的相關知識解釋種養一體化農業蘊含的生物學原理，增進對本章節內容的理解。因此在學習本節內容時教師要注重啟發引導學生思維，使學生能夠將前面的內容聯系起來，綜合運用所學知識來思考實際問題，利用實例來幫助學生理解本節內容。
三、教學目標
1.通過分析碳循環過程，構建概念模型，概述生態系統的物質循環過程（生命觀念、科學思維）
2.通過分析、比較生態系統的物質循環和能量流動過程，說明能量流動和物質循環的關系，并根據物質循環規律，提出科學、有效地利用生態資源的建議和措施，分析、設計探究土壤微生物分解作用實驗（科學思維、科學探究）
3.通過案例分析、討論生物富集過程，說明生物富集的危害，并提出科學防治建議（科學探究、社會責任）
四、教學重點
1.分析碳循環的過程，概述生態系統的物質循環過程
2.說明能量流動與物質循環的關系
3.探究土壤微生物的分解作用
五、教學難點
1.說明能量流動和物質循環的作用
2.解釋生物富集現象
3.探究土壤微生物的分解作用
六、教學方法
多媒體教學法、講授法、小組討論法、案例分析法
七、課時安排
二課時
八、教學過程
教學過程 教師活動 學生活動 設計意圖
導入 （第一課時） 【回顧舊知】細胞內的元素及化合物 學生回顧細胞內的元素和化合物 回顧細胞中的元素及化合物，從已學知識導入本節內容
碳循環 【情景創設】呼一口氣，許多二氧化碳分子就離開你的身體，進入大氣中。 教師提問：你能想象這些二氧化碳分子的去向嗎？這些二氧化碳是怎樣來到你的體內的？進入你的體內之前存在于什么物質之中？生物體不斷和環境發生碳的交換，碳含量如何維持相對穩定？繪制碳元素在生物中的循環途徑 【資料展示1】教材62頁思考討論，回答相關問題 1.碳在非生物環境和生物體內分別以什么形式存在？ 2.碳是如何進出生產者、消費者、分解者的（以什么形式、通過哪種生命活動、形成哪些產物等？） 3.你如何看待人類活動對碳循環的影響？ 【資料展示2】碳循環示意圖，教師提問： 1.碳以什么形式在生物之間傳遞？以什么形式在生物和環境之間傳遞？ 2.碳進入生物群落的主要途徑是什么？ 3.碳在生物群落內部傳遞的主要途徑是什么？ 4.辨析不同類型示意圖 【思考討論】完成61頁問題探討，回答問題 1.胡楊死后，為什么很長時間都沒有腐爛？ 2.有研究表明，長有胡楊的荒漠土壤一般比草原的貧瘠，這是為什么？ 【資料展示3】溫室效應的形成及我國碳中和 【總結】碳循環的概念及特點 【拓展】生態系統的氮循環 思考、回答問題，繪制碳元素旅行示意圖 回答62頁思考思考討論相關問題，辯證看待人類活動對碳循環的影響 完善碳循環示意圖，并回答相關問題 根據碳在無機環境和生物群落之間的循環，分析胡楊相關問題 理解物質循環的概念 初步樹立生物和無機環境之間的物質循環理念，初步構建碳循環模型 了解碳循環在自然界中的循環，結合生態系統的組成，完善碳循環模型，促進學生理解生態系統中各組分在碳循環中所起的作用 構建碳在生物群落和無機環境之間的循環模型，能夠通過示意圖辨別生態系統的組成成分 學以致用，將所學到的物質循環知識用來分析生活中的現象，加深對知識的理解和應用 了解物質循環的特點，使學生認識到物質循環在生活中的應用
生物富集 （第二課時） 回顧碳循環過程，展示元素周期表 教師提問：有的元素在體內旅游一圈就出去了，那有沒有元素在體內定居呢？ 【資料展示】鉛在日常生活中的應用及鉛的危害 根據教材內容，繪制鉛循環的主要過程示意圖 【資料展示1】不同采樣點水、水底沉積物和中國雪蛤體內鉛濃度，分析碳循環，分析鉛在生物體內富集的原因 【資料展示2】資料二：置于0.48 nmol/g鉛溶液中美國鉤蝦體內鉛濃度隨時間的變化 【資料展示3】水體和多種水生生物體內的鉛濃度示意圖，分析生物放大效應 【總結】生物富集概念、生物富集的物質及特點、生物富集的主要途徑 回顧碳循環過程，思考回答問題 了解鉛在生活中的用途及對人體、植物等的危害，繪制鉛循環示意圖 得出結論：鉛在中國雪蛤體內的濃度超過環境濃度，分析鉛在生物體內富集的能力 得出結論：鉛在美國鉤蝦體內濃度隨浸泡時間延長而增加 得出推論：鉛在生物體內的濃度沿食物鏈不斷升高 總結得出生物富集概念、物質及特點、主要途徑 回顧已學知識，利用元素周期表引出新知識，建立學科間的聯系 通過閱讀教材繪制鉛循環過程，培養學生提取信息的能力 培養學生分析資料得出結論的能力 得出生物富集的概念
能量流動和物質循環的關系 列出表格總結能量流動和物質循環的關系 歸納比較能量流動和物質循環的關系 運用比較歸類的方法，概括出物質循環和能量流動的區別和聯系
探究土壤微生物的分解作用 閱讀教材65頁，嘗試提出研究問題 【實驗設計1】從落葉腐爛現象探究腐爛現象背后的物質發生的變化，設計探究落葉腐爛實驗方案（分組、自變量、因變量、無關變量等）、進行實驗觀察和結果記錄，并得出結論 提出問題：還可以怎樣控制無關變量？ 【實驗設計2】分析土壤微生物分解淀粉實驗設計 提出問題：土壤微生物為什么能分解淀粉？淀粉酶存在于微生物體內還是土壤中？ 閱讀教材65頁，設計探究實驗 設計實驗方案、比較實驗的優缺點，培養學生的實驗設計能力
總結 利用思維導圖，歸納總結碳循環、生物富集、能量流動與物質循環的關系、探究土壤微生物的分解作用等，對本節所學內容進行回顧總結 總結、回顧本節內容 通過思維導圖的形式幫助學生理清知識間的關系，從整體上把握知識，培養學生的系統觀
九、板書設計
十、教學反思
本節課以已學內容細胞中的元素和化合物進行導入，使學生回顧必修一所學知識，建立新舊知識間的聯系，根據自身生活經驗，思考碳在人體中的循環，初步構建碳循環模型，分析碳在生態系統各成分之間的循環，補充、完善碳在生物群落和無機環境之間的循環模型，并將所學到的物質循環知識用來種養結合的農業模式，加深對知識的理解和應用；了解生物富集的含義和途徑，歸納、總結能量流動和物質循環之間的關系，嘗試設計相關實驗，使學生將所學內容和生活實踐相聯系，應用所學內容解決實際問題。

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