《生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)》（第2課時(shí)）公開課教案

2/9《探究土壤微生物的分解作用》教學(xué)設(shè)計(jì)一、教材分析1、教材地位本課為必修三第五章《生態(tài)系統(tǒng)及其穩(wěn)定性》中第三節(jié)《生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)》課后的探究實(shí)驗(yàn)，通過本節(jié)課學(xué)生將了解土壤微生物的分解作用。探究的結(jié)果有利于加深學(xué)生理解對人與自然的關(guān)系，具有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。2、三維目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)：1、了解土壤微生物的分解作用。情感態(tài)度價(jià)值觀：1、養(yǎng)成質(zhì)疑、求實(shí)及勇于實(shí)踐的科學(xué)精神和科學(xué)態(tài)度。2、理解人與自然和諧發(fā)展的意義。能力目標(biāo)：1、能夠觀察或從現(xiàn)實(shí)生活中提出可以探究的問題。2、能夠確認(rèn)變量、作出假設(shè)和預(yù)期。3、能夠設(shè)計(jì)可行的、邏輯嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)方案。4、能夠?qū)嵤┓桨福^察結(jié)果，解釋數(shù)據(jù)。5、能夠用準(zhǔn)確的術(shù)語、圖表介紹研究結(jié)果3、教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)：重點(diǎn)：確認(rèn)變量，作出假設(shè)，設(shè)計(jì)可行的，邏輯嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。難點(diǎn)：針對實(shí)驗(yàn)中的無關(guān)變量進(jìn)行嚴(yán)格的控制。二、學(xué)情分析1、學(xué)生已有的知識(shí)水平和能力基礎(chǔ)：①學(xué)生在前期學(xué)習(xí)中，已經(jīng)學(xué)習(xí)過如何確認(rèn)變量，為實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)奠定了必要的基礎(chǔ)。②高一下半學(xué)期的學(xué)生思維的目的性，連續(xù)性和邏輯性已初步建立，具基本的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路。這個(gè)階段的學(xué)生動(dòng)手操作和執(zhí)行能力都較強(qiáng)，能夠積極有效的解決實(shí)驗(yàn)中遇到的問題。2、學(xué)生在實(shí)驗(yàn)探究中可能遇到的困難和具體對策學(xué)生對實(shí)驗(yàn)中變量的控制有可能考慮不嚴(yán)謹(jǐn)，在實(shí)驗(yàn)開始之前通過師生討論，小組討論來解決問題。三、教法學(xué)法實(shí)驗(yàn)教學(xué)和探究性學(xué)習(xí)相結(jié)合。教師位于引導(dǎo)者、服務(wù)者的位置，給學(xué)生提供一個(gè)自主探究的平臺(tái)，由學(xué)生自己提出實(shí)驗(yàn)課題，選擇實(shí)驗(yàn)材料，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。四、教學(xué)過程1、導(dǎo)入新課。為了讓大家更好的體驗(yàn)探究性學(xué)習(xí)的魅力，我們設(shè)置的探究實(shí)驗(yàn)過程高度復(fù)原科研歷程，分為：提出問題；開題答辯；實(shí)驗(yàn)實(shí)施；結(jié)題匯報(bào)。通過前兩節(jié)課的學(xué)習(xí)，我們完成了“提出問題”和“開題答辯”這兩個(gè)環(huán)節(jié)，并且評選出而三個(gè)課題：1.樹葉是在土壤微生物的作用下腐爛的么？2.環(huán)境溫度對土壤微生物分解作用的影響。3.土壤深度與土壤微生物分解作用的關(guān)系。這三個(gè)課題的小組在課下，經(jīng)過一個(gè)多月的實(shí)驗(yàn)，終于完成了自己的探究，今天就請各個(gè)小組的代表為我們展示一下他們的探究成果！2、介紹亮點(diǎn)。開始之前，現(xiàn)由我來給大家介紹一下他們實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中共同的幾個(gè)亮點(diǎn)。①實(shí)驗(yàn)容器：簡單易得的一次性餐盒，為了更好的模擬土壤微生物有氧，濕潤的環(huán)境，小組成員們想到用雙層浸濕的紗布覆蓋在土壤表面。②實(shí)驗(yàn)樹葉：學(xué)生們在花園里對比了之后選取了海棠的葉子，質(zhì)軟（相對易分解），且形態(tài)大小符合我們的需求，實(shí)驗(yàn)實(shí)施過程中，學(xué)生們盡量挑選生理狀態(tài)相似，在相似的位置將其剪成2cm×2cm大??；③學(xué)生們還想到了在裝樹葉的紗布包上縫上一段繩兒，方便觀察結(jié)果取出時(shí)將其拉出，避免了拔土和找不到位置的尷尬。④實(shí)施滅菌時(shí)，為了避免土壤水分的流失以及確保滅菌的徹底性，學(xué)生們將土壤薄薄的鋪在餐盒蓋子上并包上保鮮膜進(jìn)行分散滅菌；為了確保實(shí)驗(yàn)的嚴(yán)謹(jǐn)性，學(xué)生們還把滅菌組所用的紗布袋和餐盒也放在其中一起滅菌。⑤設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)，學(xué)生還想到同時(shí)平行設(shè)計(jì)三個(gè)實(shí)驗(yàn)小組，每個(gè)小組里設(shè)置三個(gè)重復(fù)，方便在第6天，第11天，第16天觀察結(jié)果時(shí)，分別取一組進(jìn)行觀察記錄，避免只設(shè)置一個(gè)實(shí)驗(yàn)組，需要不斷地挖出觀察再放進(jìn)去埋好而影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。（之所以每個(gè)過程學(xué)生想的如此細(xì)致，離不開開題時(shí)學(xué)生們的激烈談?wù)摖庌q，更離不開團(tuán)隊(duì)的合作。）3、結(jié)題匯報(bào)接下來就把講臺(tái)交給大家，讓各個(gè)小組代表依次展示自己的成果。Ⅰ.“環(huán)境溫度對土壤微生物分解作用的影響”小組成員們設(shè)置的自變量分別為低溫，室溫，和高溫三個(gè)實(shí)驗(yàn)梯度。實(shí)驗(yàn)開始前，學(xué)生們根據(jù)優(yōu)化后的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)進(jìn)行分工。在材料準(zhǔn)備階段，3個(gè)人組成一個(gè)小分隊(duì)，1隊(duì)的主要任務(wù)為挖土，采摘并剪裁樹葉；2隊(duì)制作紗布袋。最后大家一起將剪裁好的樹葉和紗布袋組裝起來。實(shí)驗(yàn)實(shí)施階段，學(xué)生們則分為2人一組，共3組，分別負(fù)責(zé)低溫，室溫，和高溫的實(shí)驗(yàn)組操作。實(shí)驗(yàn)進(jìn)行時(shí)，2人相互配合，先稱量1kg的土壤裝入餐盒中鋪平，接著均勻放置三個(gè)紗布包作為實(shí)驗(yàn)重復(fù)，然后再在其上均勻覆蓋1kg的土壤，最后用雙層浸濕的紗布將其覆蓋。完成之后貼上標(biāo)簽，將其放置在相應(yīng)的溫度條件下。經(jīng)過半個(gè)多月的等待，終于有了結(jié)果。成員們通過對比觀察了不同自變量條件下，土壤對相同大小樹葉的分解情況后發(fā)現(xiàn)，在一定范圍內(nèi)，溫度越高，分解作用越強(qiáng)。并且討論認(rèn)為，這應(yīng)該和酶的作用有關(guān)。Ⅱ.“樹葉是在土壤微生物的作用下腐爛的么”兩個(gè)實(shí)驗(yàn)小組給出了不同的實(shí)施方案，其中一個(gè)小組根據(jù)課本的提示，對比觀察了滅菌土壤和自然土壤對相同體積樹葉的分解情況。最終得出：在存在土壤微生物的情況下，分解作用更加顯。 遺憾的是，土壤浸出液組并沒有得出明顯的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，通過分析一個(gè)細(xì)節(jié)，通過不斷查閱資料。分析原因可能是由于所取土壤中的分解紙張的微生物較少，而我們的實(shí)驗(yàn)周期也相對較短。針對這一推測，小組成員們進(jìn)一步查閱資料進(jìn)行了后續(xù)的實(shí)驗(yàn)，參考選修一“分解纖維素的微生物的分離”中土壤取樣的兩種方法，又進(jìn)行了兩組實(shí)驗(yàn)，一組為“腐殖土浸出液”，一組為“富集土浸出液”?？上驳氖?，“富集土浸出液”得到的結(jié)果較為明顯，表明：在存在微生物的情況下，土壤的分解能力更加明顯。Ⅲ、“土壤深度與土壤微生物分解作用的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)所用的土壤取自校園中的花園。選一塊落葉較多的空地，清除表面的落葉和雜質(zhì)，首先在地表挖取0—10cm的土壤，在此基礎(chǔ)上依次挖取10—20cm,20—30cm深的土壤用于實(shí)驗(yàn)；結(jié)果顯示：10cm—20cm深度的土壤分解作用最強(qiáng)。分析原因可能是相對于0—10cm的土壤，10—20cm深的土壤遠(yuǎn)離地表，人為干擾因素較少；其次，比起20-30cm的深度土層相對較淺，氧氣充足，微生物種類比較多。 學(xué)生們的實(shí)驗(yàn)步驟或許還有不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)牡胤剑瑢?shí)驗(yàn)結(jié)果或許也并不完美，但重要的是探索過程中的收獲和成長。綜合幾組的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，學(xué)生還總結(jié)出：在有人為干擾的情況下，高溫，10—20cm深的土壤分解作用較好。這一結(jié)果也豐富了學(xué)生們的生活經(jīng)驗(yàn)。4、評選⑴“最亮的星”：可以從介紹的5個(gè)亮點(diǎn)中，挑選出一個(gè)你認(rèn)為最巧妙的亮點(diǎn)；也可以從他們的匯報(bào)中挑選出一個(gè)你認(rèn)為很巧妙的創(chuàng)新，并給出理由。（學(xué)生填寫之后，統(tǒng)計(jì)票數(shù)，最終亮點(diǎn)三和亮點(diǎn)五獲得“最亮的星”稱號(hào)。）每個(gè)亮點(diǎn)挑選一個(gè)評論進(jìn)行閱讀：亮點(diǎn)一：優(yōu)點(diǎn)：餐盒簡單易得，搬運(yùn)容易；對自然環(huán)境的模擬很到位。建議：用可降解的餐盒會(huì)更環(huán)保。亮點(diǎn)二：優(yōu)點(diǎn)：從縮短實(shí)驗(yàn)周期的角度出發(fā)，想到了用質(zhì)軟的海棠葉子，并且對于實(shí)驗(yàn)中的無關(guān)變量控制的非常好，挑選了生理狀況相似并且在相似的位置剪裁。亮點(diǎn)三：優(yōu)點(diǎn)：小細(xì)繩的大智慧，簡單但是功能強(qiáng)大。亮點(diǎn)四：優(yōu)點(diǎn)：從滅菌的目的出發(fā)，充分考慮了滅菌的徹底行和嚴(yán)謹(jǐn)性。亮點(diǎn)五：優(yōu)點(diǎn)：我覺得這應(yīng)該是模擬之后想到的設(shè)計(jì)，模擬實(shí)驗(yàn)真的很重要！建議：換成更大的實(shí)驗(yàn)容器，里面同時(shí)放置多個(gè)實(shí)驗(yàn)組，這樣誤差會(huì)不會(huì)更小。（1）“明星實(shí)驗(yàn)小組”：學(xué)生通過與實(shí)驗(yàn)小組代表交流討論，選擇支持的小組，并說出理由。（學(xué)生選擇后，統(tǒng)計(jì)人數(shù)，最終“環(huán)境溫度土壤微生物分解作用的影響”實(shí)驗(yàn)小組獲得“明星實(shí)驗(yàn)小組”的稱號(hào)。）支持小組一的理由：簡單明了，結(jié)果明顯；匯報(bào)時(shí)，讓一個(gè)人來展示實(shí)驗(yàn)操作，更容易理解。支持小組二的理由：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)是考慮的因素非常多，為了避免樹葉厚薄和土壤本身的干擾，選擇了土壤浸出液，但是我覺得水本身也會(huì)干擾實(shí)驗(yàn)結(jié)果，而且紙張跟樹葉成分應(yīng)給還是有差別的。但是我還是選擇了這個(gè)小組是因?yàn)?，我非常欣賞他們遇到問題，不放棄，繼續(xù)鉆研的精神。 支持小組三的理由：喜歡他們不急于否定自己，敢于挑戰(zhàn)權(quán)威的精神。支持小組四的理由：我覺得他們用實(shí)際行動(dòng)證明了：科學(xué)觀點(diǎn)是應(yīng)該建立在實(shí)驗(yàn)證據(jù)的基礎(chǔ)上的，而且這幾組實(shí)驗(yàn)中，他們的結(jié)果也最為明顯。最后，讓獲獎(jiǎng)小組的代表發(fā)表獲獎(jiǎng)感言。五、教學(xué)反思本節(jié)課的突出的教學(xué)特點(diǎn)主要有兩點(diǎn)：1、教師引導(dǎo)，學(xué)生實(shí)施。充分體現(xiàn)了學(xué)生的主體性。學(xué)生的潛力是無限的