3.3生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)教學(xué)設(shè)計高二上學(xué)期生物人教版選擇性必修2

課時教學(xué)設(shè)計第*課時教學(xué)設(shè)計設(shè)計者***學(xué)校填寫學(xué)校全稱年級高一年級課題課時1生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)課型新授課?章/單元復(fù)習(xí)課□專題復(fù)習(xí)課□習(xí)題/試卷講評課□學(xué)科實踐活動課□其他□教學(xué)內(nèi)容分析本節(jié)教學(xué)內(nèi)容選自人教版高中生物學(xué)教材(2019版)選擇性必修2第3章第3節(jié)“生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)”。本節(jié)內(nèi)容是建立在學(xué)生初中學(xué)習(xí)了關(guān)于種群、群落及生態(tài)系統(tǒng)基本概念之上，深入討論生物群落與無機(jī)環(huán)境的關(guān)系；也是在學(xué)習(xí)本章生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、能量流動的前提下，從物質(zhì)角度進(jìn)一步討論生態(tài)系統(tǒng)的功能；還是后續(xù)學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性及生態(tài)修復(fù)所依據(jù)的基本原理之一。因此，本節(jié)內(nèi)容在生態(tài)學(xué)知識中起著承前啟后的作用。本節(jié)的教學(xué)設(shè)計中，運(yùn)用垃圾分類的情境啟發(fā)教學(xué)，并將情境貫穿于教學(xué)始終，實現(xiàn)沉浸式教學(xué)。根據(jù)教材碳循環(huán)示意圖，提出廚余垃圾問題，根據(jù)小組討論結(jié)論，初步建構(gòu)碳循環(huán)概念模型。通過對“溫室效應(yīng)”“碳達(dá)峰”“碳中和”問題的探討，優(yōu)化所構(gòu)模型，實現(xiàn)碳循環(huán)概念模型的再構(gòu)。以“DDT”“福島核泄漏”為引子，探討生物富集現(xiàn)象，歸納建構(gòu)物質(zhì)循環(huán)概念模型。通過建構(gòu)模型逐漸形成“物質(zhì)循環(huán)”的概念，發(fā)展科學(xué)思維。此過程緊密聯(lián)系垃圾分類的背景，關(guān)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(fā)展理念的措施，滲透人與自然和諧發(fā)展的生態(tài)理念，提升學(xué)生的社會責(zé)任意識。學(xué)情分析（學(xué)生與本課時學(xué)習(xí)相關(guān)的學(xué)習(xí)經(jīng)驗、知識儲備、學(xué)科能力水平、學(xué)生興趣與需求分析，學(xué)生發(fā)展需求、發(fā)展路徑分析，學(xué)習(xí)本課時可能碰到的困難）學(xué)習(xí)目標(biāo)確定基于課程標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容要求、學(xué)業(yè)要求和學(xué)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，并圍繞培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的要求，制訂了如下教學(xué)目標(biāo):1.通過概述碳元素在生物群落和無機(jī)環(huán)境之間的主要存在形式，及其在兩者之間循環(huán)的方式，建構(gòu)碳循環(huán)概念模型，培養(yǎng)合作交流、歸納概括等能力，發(fā)展科學(xué)思維。2.通過模型分析溫室效應(yīng)、生物富集等環(huán)境問題，建構(gòu)物質(zhì)循環(huán)模型，培養(yǎng)分析和解決問題的能力，提升思維的品質(zhì)和社會責(zé)任意識。3.通過對環(huán)境問題的探討，提出相關(guān)主張，滲透人與自然和諧相處的生態(tài)理念，倡導(dǎo)綠色健康生活。4.通過討論能量流動與物質(zhì)循環(huán)之間的相互關(guān)系，逐漸形成物質(zhì)與能量觀。學(xué)習(xí)重難點學(xué)習(xí)重點：分析生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)。學(xué)習(xí)難點：正確認(rèn)識物質(zhì)循環(huán)的概念；說明物質(zhì)循環(huán)和能量流動的關(guān)系。任務(wù)實施過程學(xué)習(xí)任務(wù)教師活動學(xué)生活動教學(xué)意圖創(chuàng)設(shè)情境，提出問題以“參與垃圾分類，把青山綠水留給家鄉(xiāng)”的公益廣告視頻導(dǎo)入課堂，提出問題:政府為什么要推行垃圾分類?教師不對學(xué)生的回答作是或否的評價，而是鼓勵他們關(guān)注社會問題，參與勞動，并大膽提出自己的觀點。引出“生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)”的話題，導(dǎo)入新課。學(xué)生根據(jù)儲備知識提出一些關(guān)于垃圾分類的益處。以視頻聯(lián)系課堂與社會生活，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，鼓勵學(xué)生關(guān)注社會生活，積極參與社會性事務(wù)，多思多想。為本節(jié)探索物質(zhì)循環(huán)的規(guī)律鋪設(shè)整體學(xué)習(xí)背景。任務(wù)1：分析問題，初構(gòu)模型提問:如果不對廚余垃圾進(jìn)行處理，垃圾中的物質(zhì)和能量會去哪里?基于對生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和能量流動的認(rèn)知，學(xué)生會考慮到分解者的分解作用。在此基礎(chǔ)上，要求學(xué)生用語言描述教材第62頁“圖310碳循環(huán)示意圖”的模型中關(guān)于碳元素在生物群落與無機(jī)環(huán)境之間的往復(fù)過程。明確大氣中CO2的來源與去路、生態(tài)系統(tǒng)成分之間碳元素的流動形式和彼此關(guān)系，結(jié)合生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)嘗試構(gòu)建碳循環(huán)概念模型。學(xué)生用語言描述教材第62頁“圖310碳循環(huán)示意圖”的模型順應(yīng)學(xué)生的認(rèn)知規(guī)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(xué)生學(xué)會運(yùn)用質(zhì)量守恒定律、能量守恒定律等物理學(xué)、化學(xué)原理分析問題。這也是對本章第1節(jié)和第2節(jié)知識的回顧與應(yīng)用。嘗試用語言描述“碳循環(huán)示意圖”的目的是發(fā)展學(xué)生的讀圖能力和語言表達(dá)能力，并在此基礎(chǔ)上將植物、動物、微生物等具體對象歸類為生態(tài)系統(tǒng)的成分(生產(chǎn)者、消費(fèi)者、分解者)，建構(gòu)概念模型，發(fā)展學(xué)生的抽象、概括與歸納能力。任務(wù)2：應(yīng)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(huán)境產(chǎn)生什么影響?引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)模型中大氣中CO2的來源與去路，討論問題1和2。問題1:關(guān)于溫室效應(yīng)。根據(jù)模型分析資料1:最近一個世紀(jì)以來，大氣中CO2的濃度提高了近100ppm，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(dá)峰、2060年前碳中和的戰(zhàn)略目標(biāo)。引導(dǎo)學(xué)生討論:①全球氣溫升高的原因;②氣溫升高對全球生態(tài)系統(tǒng)的影響;③如何減少碳排放?④根據(jù)以上問題的討論，優(yōu)化碳循環(huán)概念模型。問題2:關(guān)于生物富集現(xiàn)象。資料2(該資料較長，可以拓展材料形式印發(fā)，方便學(xué)生課后研讀):①DDT是一種人工合成的有機(jī)氯殺蟲劑，幾乎對所有昆蟲有效。二戰(zhàn)期間，DDT使用范圍迅速擴(kuò)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(rèn)為，DDT進(jìn)入食物鏈后在動物體內(nèi)富集，是導(dǎo)致部分動物接近滅絕的主因。③研究發(fā)現(xiàn)，DDT在環(huán)境中難降解，可蓄積在動物脂肪內(nèi)，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(nèi)含量明顯高于環(huán)境中。因此，從上世紀(jì)70年代后DDT逐漸被世界各國明令禁止生產(chǎn)和使用。資料3:2011年3月，日本福島縣發(fā)生里氏9．0級地震，導(dǎo)致該縣核電站核蒸汽泄漏。核輻射物質(zhì)通過風(fēng)傳播到周邊地區(qū)。2019年10月，臺風(fēng)海貝思引發(fā)洪水沖走了福島地區(qū)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(jù)分析，這些輻射物很有可能已經(jīng)順著日本的河流進(jìn)入大海，并對整個太平洋的生態(tài)環(huán)境帶來影響。學(xué)生對模型進(jìn)行分析，小組合作討論并闡述觀點。學(xué)生經(jīng)過討論獲得結(jié)論:人類活動導(dǎo)致CO2等溫室氣體的過量排放使得全球氣溫持續(xù)升高，進(jìn)而導(dǎo)致冰川融化，海平面上升，無數(shù)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(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和的目標(biāo);從個人角度，要積極踐行垃圾分類，實現(xiàn)可回收垃圾的循環(huán)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(yè)生產(chǎn)中的碳排放;節(jié)約紙張，雙面打印，倡導(dǎo)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(huán)模型中的生產(chǎn)者、消費(fèi)者、分解者，概括為生物群落，得到碳循環(huán)概念模型2。學(xué)生根據(jù)資料2、3討論:①DDT在動物體內(nèi)的濃度為什么會高于環(huán)境濃度?②高濃度的碘131會不會進(jìn)入人體?通過什么途徑進(jìn)入人體?其在人體內(nèi)的濃度會怎樣變化?③你認(rèn)為含汞的電池、過期藥物、農(nóng)藥瓶、油漆桶等垃圾應(yīng)該如何處理?通過分析，學(xué)生得出DDT通過食物在企鵝體內(nèi)積累，使其在機(jī)體內(nèi)的濃度超過環(huán)境濃度。同理，碘131很有可能也會通過食物鏈進(jìn)入生物體，并在人體或其他生物體內(nèi)富集。學(xué)生通過分析理解了生物富集現(xiàn)象的本質(zhì)，也自然認(rèn)同了有害垃圾的回收處理方式。結(jié)合相關(guān)地理知識，根據(jù)地球表面溫度與大氣中CO2濃度的年變化規(guī)律，分析碳循環(huán)概念模型得到溫室效應(yīng)產(chǎn)生的原因，培養(yǎng)學(xué)生的歸因能力。通過全球氣溫的變化理解生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)的范圍涵蓋整個生物圈，概括出物質(zhì)循環(huán)具有全球性與循環(huán)性的特點。抽象并發(fā)展碳循環(huán)概念模型，實現(xiàn)思維的發(fā)展。關(guān)聯(lián)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(jié)能減排的具體措施，倡導(dǎo)低碳生活，提升學(xué)生的社會責(zé)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(zhì)如重金屬、人工合成的有機(jī)化合物等物質(zhì)在生態(tài)系統(tǒng)中的分布。聯(lián)系有害垃圾的處理和回收，提升學(xué)生的環(huán)境意識、社會責(zé)任意識。任務(wù)3：優(yōu)化模型，形成概念通過對溫室效應(yīng)和生物富集現(xiàn)象的分析，使學(xué)生對碳循環(huán)和其他物質(zhì)在生物群落與無機(jī)環(huán)境之間的循環(huán)有了更深層次的理解，形成“生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)在生物群落與無機(jī)環(huán)境之間不斷循環(huán)”的概念。學(xué)生在圖3基礎(chǔ)上思考組成細(xì)胞的其他重要元素(除C、O外)以何種形式如何進(jìn)出生物群落，并建構(gòu)“生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)”的概念模型通過不完全歸納法，運(yùn)用碳循環(huán)模型對知識進(jìn)行遷移，建構(gòu)“生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)”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(yīng)用、思路躍遷、概念轉(zhuǎn)變都有效提升了學(xué)生的科學(xué)思維品質(zhì)。任務(wù)4：回顧前情，深化概念組織學(xué)生討論并陳述關(guān)于“垃圾分類的必要性”“各類垃圾的最優(yōu)去處”的主張。學(xué)生在討論過程中自然將物質(zhì)循環(huán)與能量流動相關(guān)聯(lián)。教師布置課后作業(yè)以碳循環(huán)概念模型1(圖2)為例，用同一個概念模型表達(dá)能量流動與物質(zhì)循環(huán)兩個過程。既回歸情境，又聯(lián)系了物質(zhì)循環(huán)與能量流動關(guān)系，培養(yǎng)學(xué)生的物質(zhì)與能量觀。板書設(shè)計特色學(xué)習(xí)資源分析、技術(shù)手段應(yīng)用說明（結(jié)合教學(xué)特色和實際撰寫，可無）教學(xué)反思與改進(jìn)科學(xué)思維是智力發(fā)展的最終目標(biāo)，也是生物學(xué)核心素養(yǎng)之一。模型與建模是發(fā)展科學(xué)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(chǎn)物和工具。建構(gòu)模型不僅要做，而且要在做中實現(xiàn)概念的形成和理解，更要在做中體驗、思維和創(chuàng)造，也就是說，要建構(gòu)，更要在建構(gòu)中實現(xiàn)行為和思維的統(tǒng)一。本節(jié)教學(xué)通過對教材內(nèi)容的解析與組織，創(chuàng)設(shè)適當(dāng)?shù)那榫?，為學(xué)生布置可操作的任務(wù)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和