“生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)”教學(xué)設(shè)計(jì)及反思

1 教材內(nèi)容分析

1.1 內(nèi)容簡(jiǎn)介

本課為蘇教必修三第四章第二節(jié)“生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)”的第二課時(shí)，主要內(nèi)容為生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)，主要內(nèi)容有以下幾部分：物質(zhì)循環(huán)的概念、碳循環(huán)過程、溫室效應(yīng)的危害、物質(zhì)循環(huán)與能量流動(dòng)關(guān)系、課題探究，有2個(gè)“積極思維”、1個(gè)“知識(shí)海洋”、1個(gè)“課題研究”活動(dòng)。

1.2 內(nèi)容地位

本節(jié)內(nèi)容是在初中階段生態(tài)系統(tǒng)的知識(shí)和高中階段種群、群落等知識(shí)基礎(chǔ)上，側(cè)重于宏觀方面進(jìn)一步探討生態(tài)系統(tǒng)的功能。本節(jié)的教學(xué)重點(diǎn)是分析生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)；教學(xué)難點(diǎn)是正確認(rèn)識(shí)物質(zhì)循環(huán)的概念，說明能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)的關(guān)系。在群體水平上，主要闡述物質(zhì)循環(huán)是生態(tài)系統(tǒng)的重要功能，就理解生命活動(dòng)的本質(zhì)和規(guī)律而言，具有不可取代的價(jià)值，具有獨(dú)特的地位。

2 學(xué)生特征的分析

學(xué)生為普通高中高二學(xué)生，具有一定的讀圖能力和自學(xué)能力。因此教科書安排較多活動(dòng)。

3 教學(xué)過程

3.1 創(chuàng)設(shè)情境，導(dǎo)入新課

教師：上一節(jié)課我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了能量流動(dòng)的特點(diǎn)是單向流動(dòng)。逐級(jí)遞減的能量在流動(dòng)過程中不斷散失，卻有太陽能不斷補(bǔ)充進(jìn)來，相當(dāng)于有了“永久飯票”，不愁餓死。

教師同時(shí)播放一組圖片，包含美麗的草原生態(tài)系統(tǒng)、海洋生態(tài)系統(tǒng)、森林生態(tài)系統(tǒng)等。教師先用一系列彩色圖片，直觀形象地把學(xué)生帶入情境，帶入了茂密的森林、遼闊的草原、藍(lán)色的大海等。

同時(shí)教師提出問題：

為什么人們并沒有感覺到大氣中的氧氣減少呢？

除了少量來自隕石之外，美麗的生態(tài)系統(tǒng)所需要的物質(zhì)，億萬年來為什么沒有耗盡呢？

教師通過2個(gè)富有啟發(fā)性的問題，引入學(xué)習(xí)的主題。

3.2 正確認(rèn)識(shí)物質(zhì)循環(huán)概念

探究活動(dòng)一：

教師：請(qǐng)學(xué)生閱讀課本P84相關(guān)內(nèi)容，思考回答下列問題：

這里的物質(zhì)是指什么？

這里的生態(tài)系統(tǒng)范圍多大？

在哪兩者之間循環(huán)？

學(xué)生回答問題時(shí)，教師應(yīng)強(qiáng)調(diào)：

（1） 生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)的“物質(zhì)”是指組成生物體的基本元素，而非其組成的化合物；在物質(zhì)循環(huán)過程中伴隨著復(fù)雜的物質(zhì)和能量的轉(zhuǎn)化。

（2） 無機(jī)環(huán)境中的物質(zhì)即無機(jī)物，生物群落中的物質(zhì)即有機(jī)物；物質(zhì)進(jìn)入生物群落即無機(jī)物形成有機(jī)物的過程，而物質(zhì)回歸無機(jī)環(huán)境即有機(jī)物分解成無機(jī)物的過程。

（3） 生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)不是在任何一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中都可以完成的，這里的“生態(tài)系統(tǒng)”指的是地球上最大的生態(tài)系統(tǒng)——生物圈。

教師根據(jù)學(xué)生的回答，補(bǔ)充問題并請(qǐng)學(xué)生思考：在農(nóng)田中大量使用DDT有機(jī)農(nóng)藥為什么會(huì)殃及南極的企鵝？

學(xué)生總結(jié)物質(zhì)循環(huán)的特點(diǎn)：全球性與循環(huán)性。

教師強(qiáng)調(diào)物質(zhì)循環(huán)又稱為生物地球化學(xué)循環(huán)，并引導(dǎo)學(xué)生密切聯(lián)系這個(gè)問題，理解物質(zhì)循環(huán)的特點(diǎn)，同時(shí)也使學(xué)生更好地理解了物質(zhì)循環(huán)的概念。這樣既培養(yǎng)學(xué)生獲取信息等自主學(xué)習(xí)能力，又落實(shí)了教學(xué)目標(biāo)，并且突破了教學(xué)難點(diǎn)。

3.3 分析自然界的物質(zhì)循環(huán)過程（以碳循環(huán)為例）

探究活動(dòng)二：

教師提出問題，要求學(xué)生小組參照?qǐng)D1，思考并討論回答：碳元素在無機(jī)環(huán)境中主要以什么形式存在？碳元素在生物體內(nèi)主要以什么形式存在？

碳元素主要以什么途徑從無機(jī)環(huán)境進(jìn)入生物群落？

碳元素在生物體之間主要以什么渠道傳遞？

碳元素主要以什么途徑從生物群落進(jìn)入無機(jī)環(huán)境？

碳元素主要以什么形式在無機(jī)環(huán)境與生物群落之間循環(huán)？

學(xué)生回答后，教師強(qiáng)調(diào)：

（1） 碳在無機(jī)環(huán)境中主要以二氧化碳或碳酸鹽的形式存在；在生物體內(nèi)是以各種含碳有機(jī)物的形式存在。

（2） 碳元素進(jìn)入生物群落的途徑主要是光合作用或是化能合成作用。

（3） 碳在生物群落內(nèi)部以有機(jī)碳的形式通過食物鏈和食物網(wǎng)進(jìn)行傳遞的。

（4） 碳元素進(jìn)入無機(jī)環(huán)境的途徑主要是生物的呼吸作用以及微生物的分解作用。碳在無機(jī)環(huán)境與生物群落之間傳遞只在生產(chǎn)者與無機(jī)環(huán)境之間相互傳遞，在其他成分之間都是單向的。

（5） 碳在生物群落與無機(jī)環(huán)境之間的循環(huán)主要以二氧化碳的形式進(jìn)行的。大氣中二氧化碳的來源有三個(gè)：動(dòng)植物的呼吸作用、微生物的分解作用和化石燃料的燃燒。

探究活動(dòng)三：請(qǐng)用草、大氣中的CO2庫、兔、鷹、細(xì)菌和真菌等關(guān)鍵詞、線段、箭頭等來構(gòu)建碳循環(huán)過程模型。

教師請(qǐng)學(xué)生到黑板板書，其他學(xué)生在草稿紙上完成。教師通過構(gòu)建模型，分析碳循環(huán)的過程。這個(gè)活動(dòng)建立在學(xué)生熟悉的知識(shí)如光合作用、呼吸作用、分解作用、食物鏈等基礎(chǔ)上，因此不難完成。教師需要注意的是通過分析，指導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)分析物質(zhì)循環(huán)的一般方法，由學(xué)生建構(gòu)模型，使學(xué)生對(duì)碳循環(huán)的認(rèn)識(shí)得以提升，并從中注意到物質(zhì)循環(huán)的一些規(guī)律性特點(diǎn)，以此突破本節(jié)的教學(xué)重點(diǎn)。

3.4 關(guān)注社會(huì)熱點(diǎn)，開展生態(tài)文明教育

探究活動(dòng)四：

教師提出問題，學(xué)習(xí)小組討論、匯報(bào)交流：

如果濫伐森林、大量化石燃料燃燒，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán)及生態(tài)環(huán)境有何影響？

學(xué)生回答后，教師與學(xué)生一起總結(jié)：破壞碳循環(huán)的平衡→大氣中CO2含量增加→溫室效應(yīng)。

教師播放溫室效應(yīng)形成和危害的視頻，并強(qiáng)調(diào)：溫室效應(yīng)對(duì)生物圈和人類社會(huì)都有著不可忽視的影響。荒漠將擴(kuò)大，土地侵蝕加重，森林退向極地，早澇災(zāi)害嚴(yán)重，雨量將增加7%～11%，由于氣溫升高，會(huì)加快極地冰川的融化，導(dǎo)致海平面上升，進(jìn)而對(duì)陸地生態(tài)系統(tǒng)和人類的生存，尤其對(duì)沿海發(fā)達(dá)城市構(gòu)成威脅。緩解溫室效應(yīng)的措施包括：減少化石燃料的使用；開發(fā)新能源；增大綠化面積。

教師引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注社會(huì)，關(guān)注霧霾，關(guān)注熱點(diǎn)，同時(shí)配以幾幅濫伐森林、化石燃料的大量燃燒的圖片加以說明，增強(qiáng)學(xué)生保護(hù)環(huán)境的意識(shí)，對(duì)學(xué)生進(jìn)行生態(tài)文明建設(shè)的教育。

3.5 說明能量流動(dòng)與物質(zhì)循環(huán)的關(guān)系

探究活動(dòng)五：讓學(xué)生認(rèn)真閱讀教材P83～P85相關(guān)內(nèi)容，完成物質(zhì)循環(huán)與能量流動(dòng)比較表（表1）。

學(xué)生回答，教師用多媒體展示其結(jié)果。

教師和學(xué)生共同總結(jié)物質(zhì)循環(huán)與能量流動(dòng)的關(guān)系的模型，并用多媒體展示二者關(guān)系模型的示意圖。通過該探究活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生推理、歸納總結(jié)的能力，明確無論是物質(zhì)循環(huán)還是能量流動(dòng)，都是以物質(zhì)為第一性的，要形成辯證唯物主義觀點(diǎn)。既落實(shí)了教學(xué)目標(biāo)，又突破了教學(xué)難點(diǎn)。

6 將探究學(xué)習(xí)延伸課外

探究活動(dòng)六：教師要求學(xué)生根據(jù)所學(xué)的碳循環(huán)的相關(guān)知識(shí)，繼續(xù)探究氮循環(huán)、磷循環(huán)、硫循環(huán)、水循環(huán)的相關(guān)知識(shí)，調(diào)查身邊造成溫室效應(yīng)、水質(zhì)富營(yíng)養(yǎng)化、酸雨等的具體事例，并尋找可行的緩解的方法。學(xué)生可選擇其一寫一份調(diào)查報(bào)告。

7 課堂反饋

通過習(xí)題檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)本節(jié)課主要內(nèi)容的掌握情況，及對(duì)一些未涉及到的知識(shí)的補(bǔ)充。

8 教學(xué)反思

（1） 對(duì)于本節(jié)內(nèi)容，以探究活動(dòng)貫穿整個(gè)課堂。對(duì)于教學(xué)重點(diǎn)“分析生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)”的突破，以碳循環(huán)為例，采用“圖形分析、模型構(gòu)建”對(duì)碳循環(huán)的過程進(jìn)行學(xué)習(xí)。對(duì)于教學(xué)難點(diǎn)“說明物質(zhì)循環(huán)與能量流動(dòng)的關(guān)系”教師采用了列表比較法，對(duì)于教學(xué)難點(diǎn)“正確認(rèn)識(shí)物質(zhì)循環(huán)的概念”，采用了學(xué)生帶著三個(gè)問題，邊閱讀邊思考，以學(xué)生自主學(xué)習(xí)為主、教師點(diǎn)撥為輔的方法，突破難點(diǎn)。

（2） 以生態(tài)文明建設(shè)為設(shè)計(jì)理念貫穿本節(jié)內(nèi)容。黨的十八大提出熱詞生態(tài)文明，建立生態(tài)文明制度，資源節(jié)約，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，推動(dòng)形成人與自然和諧發(fā)展建設(shè)新格局。而本節(jié)內(nèi)容與社會(huì)、與學(xué)生的生活緊密相關(guān)，對(duì)學(xué)生進(jìn)行生態(tài)文明建設(shè)是本節(jié)教學(xué)設(shè)計(jì)所遵循的理念，教師以一組藍(lán)天白云碧海的美麗大自然照片入手，引入新課；在農(nóng)田中大量使用DDT有機(jī)農(nóng)藥會(huì)殃及到南極的企鵝闡述物質(zhì)循環(huán)的特點(diǎn)；碳循環(huán)和溫室效應(yīng)、氮循環(huán)、磷循環(huán)和水體富營(yíng)養(yǎng)化，水華赤潮現(xiàn)象、硫循環(huán)與酸雨等；最后以課外繼續(xù)探究結(jié)束本節(jié)課。這些生活化的實(shí)例不僅可激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，還能培養(yǎng)學(xué)生保護(hù)環(huán)境意識(shí)，增強(qiáng)生態(tài)文明建設(shè)的意識(shí)。