3.3生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)-人教版高二上學(xué)期《生物》教學(xué)設(shè)計(jì)

第頁《生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)》教學(xué)設(shè)計(jì)“生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)”是人教版版高中生物學(xué)教材選修2第3章第3節(jié)的內(nèi)容。根據(jù)《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》選修模塊2《生物與環(huán)境》概念2的內(nèi)容要求，生物群落與非生物的環(huán)境因素相互作用形成多樣化的生態(tài)系統(tǒng)，完成物質(zhì)循環(huán)、能量流動(dòng)和信息傳遞。為了達(dá)成教學(xué)目標(biāo)，教材分別安排了從學(xué)生日常生活經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，用擬人化的手法，描繪了CO2分子離開人體后的去向，想象“碳”是怎樣進(jìn)入體內(nèi)的，進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，并順理成章地引入對碳循環(huán)的探究。接下來，教材就以“碳循環(huán)”為例，引導(dǎo)學(xué)生探究物質(zhì)循環(huán)的過程。在“碳循環(huán)”的小標(biāo)題下，先介紹了有關(guān)碳的基本知識背景，然后安排“思考·討論”活動(dòng)，并進(jìn)一步給出碳在自然界中的存在形式、變化等。一、教學(xué)目標(biāo)基于《課程標(biāo)準(zhǔn)》，并圍繞學(xué)生的核心素養(yǎng)，制定如下教學(xué)目標(biāo)：1.通過分析“碳循環(huán)”的過程，概述生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)過程。2.通過分析生物富集的過程，說明生物富集的危害，認(rèn)同應(yīng)采取措施減少危害，形成環(huán)保意識和社會(huì)責(zé)任意識。3.說明能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)的關(guān)系，將生態(tài)系統(tǒng)這兩項(xiàng)主要功能進(jìn)行綜合理解。4.嘗試探究土壤微生物的分解作用，逐步形成運(yùn)用生物學(xué)概念或原理解決實(shí)際問題的能力。二、教學(xué)重點(diǎn)1.分析“碳循環(huán)”的過程2.概述生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)過程。教學(xué)難點(diǎn)1.說明能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)的關(guān)系。2.嘗試探究土壤微生物的分解作用。教學(xué)策略本節(jié)課采用建構(gòu)概念學(xué)習(xí)模型的教學(xué)策略，主要是“物質(zhì)循環(huán)”概念的建構(gòu)，其中需要獲取生物學(xué)事實(shí)為支撐，如提供“碳循環(huán)”示意圖、文本、視頻等感性材料，引導(dǎo)學(xué)生感知多種形式的生物學(xué)事實(shí)；然后，通過創(chuàng)設(shè)問題情境，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)欲望，啟迪學(xué)生的思維，幫助學(xué)生透過現(xiàn)象看本質(zhì)，為概念形成奠定基礎(chǔ)。教學(xué)過程5.1情境驅(qū)動(dòng)本節(jié)課先引導(dǎo)學(xué)生一起做吸氣呼氣的動(dòng)作,然后詢問學(xué)生呼出的氣體中含有什么,學(xué)生根據(jù)已有的經(jīng)驗(yàn)回答有二氧化碳。再詢問學(xué)生二氧化碳是從哪里來的,又會(huì)去到哪里,以此作為引導(dǎo)學(xué)生思考“碳循環(huán)”的過程。設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生親自感受，激起學(xué)習(xí)的興趣，帶動(dòng)課堂氣氛。詢問的問題也是在學(xué)生已有的基礎(chǔ)上進(jìn)行提問,學(xué)生能夠通過思考來回答?？梢曰卮鸬蕉趸际侨梭w細(xì)胞的有氧呼吸釋放出來的，二氧化碳會(huì)被植物光合作用吸收。5.2建構(gòu)模型，深入分析討論根據(jù)“思考與討論”活動(dòng)中的問題，結(jié)合“碳循環(huán)”示意圖，找出“碳”在非生物環(huán)境和生物體內(nèi)分別以什么形式存在，以及“碳”是如何分別進(jìn)出生產(chǎn)者、消費(fèi)者、分解者各個(gè)環(huán)節(jié)。以此為基礎(chǔ)，用關(guān)鍵詞、線段、箭頭、方框等構(gòu)建“碳循環(huán)”的概念模型。分析情境問題：“碳”在非生物環(huán)境和生物體內(nèi)分別以什么形式存在？“碳”是如何分別進(jìn)出生產(chǎn)者、消費(fèi)者、分解者各個(gè)環(huán)節(jié)(以什么形式、通過哪些生命活動(dòng)、形成哪些產(chǎn)物等)？“碳”的進(jìn)出除生產(chǎn)者、消費(fèi)者、分解者外，還有沒有其他途徑？2）教師出示“碳循環(huán)”模型框架圖，請學(xué)生小組合作構(gòu)建，將不同生物的圖片和顏色不同的箭頭貼紙（箭頭的顏色代表不同生理活動(dòng)）貼至相應(yīng)的位置（圖1）。完成模型的初步構(gòu)建后，小組展示討論，修正模型后教師總結(jié)“碳循環(huán)”圖解中各成分的判定方法，加深學(xué)生理解與解題技巧。圖1碳循環(huán)的概念模型3）基于模型，思考討論以下問題：①碳主要以什么形式在非生物環(huán)境和生物群落之間循環(huán)？②碳循環(huán)是指CO2循環(huán)還是碳元素循環(huán)？③碳循環(huán)屬于物質(zhì)循環(huán)中的一種，什么是物質(zhì)循環(huán)？④碳在生物群落內(nèi)部傳遞的主要途徑和形式分別是什么？⑤碳進(jìn)入生物群落的途徑：⑥碳返回非生物環(huán)境的途徑：⑦實(shí)現(xiàn)碳循環(huán)的關(guān)鍵因素：⑧你如何看待人類活動(dòng)對碳循環(huán)的影響?設(shè)計(jì)意圖：借助以上模型建構(gòu)和問題辨析，以圖文結(jié)合的方式闡述了“碳循環(huán)”的過程，然后歸納物質(zhì)循環(huán)的概念。思考人類活動(dòng)對“碳循環(huán)”的影響，對煤和石油等資源的利用，會(huì)向大氣中排放大量的二氧化碳，打破了生物圈中“碳循環(huán)”的平衡，加劇溫室效應(yīng)，引起全球性的氣候變化。針對這個(gè)問題我國大力開展植樹造林、開發(fā)新能源、發(fā)展節(jié)能產(chǎn)業(yè)等，有利于降低大氣中的二氧化碳濃度，維持生物圈的碳平衡。這部分內(nèi)容也有助于學(xué)生形成環(huán)保意識和社會(huì)責(zé)任意識。5.3資料分析，解釋生物富集現(xiàn)象資料展示生態(tài)系統(tǒng)中的生物富集現(xiàn)象。發(fā)生生物富集的物質(zhì)也進(jìn)行著物質(zhì)循環(huán)，但因這類物質(zhì)難以被生物體消化、降解，不易被生物體排出，因此會(huì)積聚在生物體內(nèi)，從而產(chǎn)生生物富集現(xiàn)象。實(shí)例1：鉛在生物體內(nèi)的積累實(shí)例2：DDT在生物體內(nèi)的積累根據(jù)兩個(gè)實(shí)例思考討論以下問題：發(fā)生生物富集的物質(zhì)的特點(diǎn)生物富集的主要途徑生物富集的特點(diǎn)生物富集的危害設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生知道初中生物學(xué)教材曾介紹過DDT的生物富集現(xiàn)象，對此能發(fā)表自己的看法?；谡鎸?shí)情境的問題探討，通過分析生物富集的過程，說明生物富集的危害，認(rèn)同應(yīng)采取措施減少危害。5.4比較物質(zhì)循環(huán)與能量流動(dòng)學(xué)習(xí)了物質(zhì)循環(huán)之后，學(xué)生會(huì)產(chǎn)生這樣的問題：生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)之間有什么關(guān)系呢？順著學(xué)生的思路，自然而然地開展對二者的比較，闡釋二者的關(guān)系。根據(jù)能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)模型，以表格的形式總結(jié)歸納，比較概括能量流動(dòng)、物質(zhì)循環(huán)的物質(zhì)范圍、形式和特點(diǎn)，從中找出二者的聯(lián)系，理解能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)是2個(gè)同時(shí)發(fā)生的過程（表1）表1生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)的區(qū)別與聯(lián)系歸納過程教師引導(dǎo)學(xué)生思考幾個(gè)方面：能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)是生態(tài)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)變化過程中的兩個(gè)方面，兩者同時(shí)進(jìn)行，彼此相互依存，不可分割；能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)的特點(diǎn)不同，能量流動(dòng)是單向的，不能被循環(huán)和再利用，物質(zhì)可以循環(huán)；能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)都借助食物鏈和食物網(wǎng)進(jìn)行；生態(tài)系統(tǒng)中的各種組成成分，正是通過能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)，才能夠緊密地聯(lián)系在一起，形成一個(gè)統(tǒng)一的整體。設(shè)計(jì)意圖：聯(lián)系前面知識，構(gòu)建知識點(diǎn)間的聯(lián)系，達(dá)成《課程標(biāo)準(zhǔn)》中要求的分析生態(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)、能量在生物群落中單向流動(dòng)并逐級遞減的規(guī)律。5.5探究實(shí)踐，土壤微生物的分解作用本實(shí)驗(yàn)是“生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)”課后的探究實(shí)踐。從實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)流程出發(fā)探究案例一“落葉是在土壤微生物的作用下腐爛的嗎？”、案例二“探究土壤微生物對淀粉的分解作用”。設(shè)計(jì)意圖：從學(xué)生多視角鏈接生產(chǎn)生活，運(yùn)用研究成果提出解決實(shí)際問題的方案，實(shí)現(xiàn)課題研究的現(xiàn)實(shí)意義，通過此次探究實(shí)踐，教師嘗試改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式，帶領(lǐng)學(xué)生開展“科研課題研究”，“尊重自然、保護(hù)自然”的觀念和社會(huì)責(zé)任意識也在活動(dòng)中得到提升。教學(xué)反思本節(jié)課以真實(shí)情境，為培養(yǎng)學(xué)生概念模型建構(gòu)能力提供真實(shí)的思考和表現(xiàn)機(jī)會(huì)。學(xué)生運(yùn)用生物學(xué)知識和方法，通過分析情境中的要素及要素間的生物學(xué)聯(lián)系建構(gòu)模型，并基于模型，將教材知識轉(zhuǎn)化為層次鮮明，具有系統(tǒng)性的一連串教學(xué)問題，引導(dǎo)學(xué)生辨析、歸納能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)的特點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)二者的區(qū)別與聯(lián)系。最后，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)生物學(xué)知識解釋或解決真實(shí)情境中的問題，以此促進(jìn)學(xué)生學(xué)科能力的發(fā)展，達(dá)成知識、方法與情感目標(biāo)的有機(jī)統(tǒng)一。通過資料分析，逐個(gè)突破重難點(diǎn)，這個(gè)學(xué)習(xí)方式較好。不過資料多，分析可能不深，部分學(xué)生不一定能接受、理解、掌握。參考文獻(xiàn)[1]趙廣宇.中學(xué)生物學(xué)課程概念教學(xué)理論與實(shí)踐[M].北京:科學(xué)出版社，2019:9～10.[2]劉恩山，曹保義.普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)