資源簡介

課時教學設計
第*課時教學設計
設計者 *** 學校 填寫學校全稱 年級 高一年級
課題 課時1 生態系統的物質循環
課型 新授課 章/單元復習課□ 專題復習課□ 習題/試卷講評課□ 學科實踐活動課□ 其他□
教學內容分析
本節教學內容選自人教版高中生物學教材(2019版)選擇性必修2第3章第3節“生態系統的物質循環”。本節內容是建立在學生初中學習了關于種群、群落及生態系統基本概念之上，深入討論生物群落與無機環境的關系； 也是在學習本章生態系統結構、能量流動的前提下，從物質角度進一步討論生態系統的功能；還是后續學習生態系統穩定性及生態修復所依據的基本原理之一。因此，本節內容在生態學知識中起著承前啟后的作用。 本節的教學設計中，運用垃圾分類的情境啟發教學，并將情境貫穿于教學始終，實現沉浸式教學。根據教材碳循環示意圖，提出廚余垃圾問題，根據小組討論結論，初步建構碳循環概念模型。通過對“溫室效應”“碳達峰”“碳中和”問題的探討，優化所構模型，實現 碳循環概念模型的再構。以“DDT”“福島核泄漏”為引子，探討生物富集現象，歸納建構物質循環概念模型。通過建構模型逐漸形成“物質循環”的概念，發展科學思維。此過程緊密聯系垃圾分類的背景，關注可回收垃圾和有害垃圾的處理問題，從社會層面和個人角度提出踐行綠色發展理念的措施，滲透人與自然和諧發展的生態理念，提升學生的社會責任意識。
學情分析
（學生與本課時學習相關的學習經驗、知識儲備、學科能力水平、學生興趣與需求分析，學生發展需求、發展路徑分析，學習本課時可能碰到的困難）
學習目標確定
基于課程標準的內容要求、學業要求和學業質量標準，并圍繞培養學生核心素養的要求，制訂了如下教學目標: 1. 通過概述碳元素在生物群落和無機環境之間的主要存在形式，及其在兩者之間循環的方式，建構碳循環概念模型，培養合作交流、歸納概括等能力，發展科學思維。 2. 通過模型分析溫室效應、生物富集等環境問題，建構物質循環模型，培養分析和解決問題的能力，提升思維的品質和社會責任意識。 3.通過對環境問題的探討，提出相關主張，滲透人與自然和諧相處的生態理念，倡導綠色健康生活。 4.通過討論能量流動與物質循環之間的相互關系，逐漸形成物質與能量觀。
學習重難點
學習重點： 分析生態系統中的物質循環。 學習難點：正確認識物質循環的概念；說明物質循環和能量流動的關系。
任務實施過程
學習任務 教師活動 學生活動 教學意圖
創設情境，提出問題 以“參與垃圾分類，把青山綠水留給家鄉”的公益廣告視頻導入課堂，提出問題:政府為什么要推行垃圾分類 教師不對學生的回答作是或否的評價，而是鼓勵他們關注社會問題，參與勞動，并大膽提出自己的觀點。引出“生態系統物質循環”的話題，導入新課。 學生根據儲備知識提出一些關于垃圾分類的益處。 以視頻聯系課堂與社會生活，激發學生的學習興趣，鼓勵學生關注社會生活，積極參與社會性事務，多思多想。為本節探索物質循環的規律鋪設整體學習背景。
任務1：分析問題，初構模型 提問: 如果不對廚余垃圾進行處理，垃圾中的物質和能量會去哪里 基于對生態系統結構和能量流動的認知，學生會考慮到分解者的分解作用。在此基礎上，要求學生用語言描述教材第 62 頁“圖3-10 碳循環示意圖”的模型中關于碳元 素在生物群落與無機環境之間的往復過程。明確大氣中 CO2 的來源與去路、生態系統成分之間碳元素的流動形式和彼此關系，結合生態系統的結構嘗試構建碳循環概念模型 。 學生用語言描述教材第 62 頁“圖3-10 碳循環示意圖”的模型 順應學生的認知規律，通過對生活中最常見的垃圾之一———廚余垃圾的去路分析，使學生學會運用質量守恒定律、能量守恒定律等物理學、化學原理分析問題。這也是對本章第 1 節和第 2 節知識的回顧與應用。嘗試用語言描述“碳循環示意圖”的目的是發展學生的讀圖能力和語言表達能力，并在此基礎上將植物、動物、微生物等具體對象歸類為生態系統的成分( 生產者、消費者、分解者) ，建構概念模型，發展 學生的抽象、概括與歸納能力。
任務2：應用模型，解決問題 提出問題: 如果 CO2 的來源與去路不平衡會對環境產生什么影響 引導學生根據模型中大氣中 CO2 的來源與去路，討論問題 1 和 2。 問題 1: 關于溫室效應。根據模型分析資料 1: 最近一個世紀以來，大氣中CO2的濃度提高了近100 ppm，地球表面溫度提高了約 0.78℃ ( 圖 2) ; 2020 年我國正式提出 2030 年前碳達峰、2060 年前碳中和的戰略目標。引導學生討論: ①全球氣溫升高的原因; ②氣溫升高對全球生態系統的影響; ③ 如何減少碳排放 ④根據以上問題的討論，優化碳循環概念模型。 問題 2: 關于生物富集現象。資料 2( 該資料較長，可以拓展材料形式印發，方便學生課后研讀) : ①DDT是一種人工合成的有機氯殺蟲劑，幾乎對所有昆蟲有效。二戰期間，DDT 使用范圍迅速擴大，甚至用于治療瘧疾、痢疾等疾病。②1962 年，美國蕾切爾·卡遜在其科普著作《寂靜的春天》中認為，DDT 進入食物鏈后在動物體內富集，是導致部分動物接近滅絕的主因。③研究發現，DDT 在環境中難降解，可蓄積在動物脂肪內，并會隨著洋流和氣流在全球從低緯度向高緯度遷移。目前，南極動物的血液中已檢測出 DDT，且體內含量明顯高于環境中。因此，從上世紀 70 年代后 DDT逐漸被世界各國明令禁止生產和使用。資料 3: 2011年 3 月，日本福島縣發生里氏 9．0 級地震，導致該縣核電站核蒸汽泄漏。核輻射物質通過風傳播到周邊地區。2019 年 10 月，臺風海貝思引發洪水沖走了福島地區存放核泄漏事故中裝污染物( 高濃度的碘 131) 的部分垃圾袋。據分析，這些輻射物很有可能已經順著日本的河流進入大海，并對整個太平洋的生態環境帶來影響。 學生對模型進行分析，小組合作討論并闡述觀點。學生經過討論獲得結論: 人類活動導致 CO2 等溫室氣體的過量排放使得全球氣溫持續升高，進而導致冰川融化，海平面上升，無數生物將失去其生存空間；從政府和社會角度，可通過增大植被面積以增加 CO2 的吸收量，減少化石燃料的燃燒以減少CO2 的排放量，實現碳達峰、碳中和的目標; 從個人角度，要積極踐行垃圾分類，實現可回收垃圾的循環利用。例如: 減少一次性用品的使用，易拉罐回收再利用，減少冶煉鋼鐵等工業生產中的碳排放; 節約紙張，雙面打印，倡導辦公無紙化; 乘坐地鐵、使用共享單車等公共交通工具……最后，將碳循環模型中的生產者、消費者、分解者，概括為生物群落，得到碳循環概念模型2。 學生根據資料2、3討論: ①DDT在動物體內的濃度為什么會高于環境濃度 ②高濃度的碘131 會不會進入人體 通過什么途徑進入人體 其在人體內的濃度會怎樣變化 ③你認為含汞的電池、過期藥物、農藥瓶、油漆桶等垃圾應該如何處理 通過分析，學生得出 DDT 通過食物在企鵝體內積累，使其在機體內的濃度超過環境濃度。同理，碘131 很有可能也會通過食物鏈進入生物體，并在人體或其他生物體內富集。學生通過分析理解了生物富集現象的本質，也自然認同了有害垃圾的回收處理方式。 結合相關地理知識，根據地球表面溫度與大氣中 CO2 濃度的年變化規律，分析碳循環概念模型得到溫室效應產生的原因，培養學生的歸因能力。通過全球氣溫的變化理解生態系統物質循環的范圍涵蓋整個生物圈，概括出物質循環具有全球性與循環性的特點。抽象并發展碳循環概念模型，實現思維的發展。關聯教室中常見的如易拉罐、廢紙等可回收垃圾的處理辦法，討論節能減排的具體措施，倡導低碳生活，提升學生的社會責任意識。 通過對生物富集問題的分析，得出人類活動影響了某些物質如重金屬、人工合成的有機化合 物等物質在生態系統中的分布。聯系有害垃圾的處理和回收，提升學生的環境意識、社會責任意識。
任務3：優化模型，形成概念 通過對溫室效應和生物富集現象的分析，使學生對碳循環和其他物質在生物群落與無機環境之間的循環有了更深層次的理解，形成“生態系統中的物質在生物群落與無機環境之間不斷循環”的概念。 學生在圖 3 基礎上思考組成細胞的其他重要元素( 除 C、O 外) 以何種形式如何進出生物群落，并建構“生態系統物質循環”的概念模型 通過不完全歸納法，運用碳循環模型對知識進行遷移，建構“生態系統物質循環”的概念模型，是一個具體問題抽象化的過程，也是一個個例普遍化的過程。此過程中的知識應用、思路躍遷、概念轉變都有效提升了學生的科學思維品質。
任務4：回顧前情，深化概念 組織學生討論并陳述關于“垃圾分類的必要性”“各類垃圾的最優去處”的主張。 學生在討論過程中自然將物質循環與能量流動相關聯。教師布置課后作業以碳循環概念模型 1( 圖 2) 為例，用同一個概念模型表達能量流動與物質循環兩個過程。 既回歸情境，又聯系了物質循環與能量流動關系，培養學生的物質與能量觀。
板書設計
特色學習資源分析、技術手段應用說明
（結合教學特色和實際撰寫，可無）
教學反思與改進
科學思維是智力發展的最終目標，也是生物學核心素養之一。模型與建模是發展科學思維的一種方法。概念是思維的基本形式之一，同時也是思維的產物和工具。建構模型不僅要做，而且要在做中實現概念的形成和理解，更要在做中體驗、思維和創造，也就是說，要建構，更要在建構中實現行為和思維的統一。本節教學通過對教材內容的解析與組織，創設 適當的情境，為學生布置可操作的任務，激發學生的學習興趣和求知欲望。通過真實情境中問題的分析與討論，逐步建構模型。通過對模型的分析和應用實現了生物學概念的建構。可以說，以建構模型為手段進行概念教學，是一種將腦中反映通過模型表達的過程，是有效實現深度學習的方式之一。教師在實踐過程中，一定要研究教材，精心設計活動，避免兩個現象: 一是拘泥于無足輕重的細節，背離了模型方法簡化、抽象出本質的要旨; 二是弱化活動中必要的思維過程，以形成一個具體化的模型為唯一的目的追求。

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