“生態系統中的物質循環”教學設計及反思

1 教材內容分析

1.1 內容簡介

本課為蘇教必修三第四章第二節“生態系統的穩態”的第二課時，主要內容為生態系統的物質循環，主要內容有以下幾部分：物質循環的概念、碳循環過程、溫室效應的危害、物質循環與能量流動關系、課題探究，有2個“積極思維”、1個“知識海洋”、1個“課題研究”活動。

1.2 內容地位

本節內容是在初中階段生態系統的知識和高中階段種群、群落等知識基礎上，側重于宏觀方面進一步探討生態系統的功能。本節的教學重點是分析生態系統中的物質循環；教學難點是正確認識物質循環的概念，說明能量流動和物質循環的關系。在群體水平上，主要闡述物質循環是生態系統的重要功能，就理解生命活動的本質和規律而言，具有不可取代的價值，具有獨特的地位。

2 學生特征的分析

學生為普通高中高二學生，具有一定的讀圖能力和自學能力。因此教科書安排較多活動。

3 教學過程

3.1 創設情境，導入新課

教師：上一節課我們已經學習了能量流動的特點是單向流動。逐級遞減的能量在流動過程中不斷散失，卻有太陽能不斷補充進來，相當于有了“永久飯票”，不愁餓死。

教師同時播放一組圖片，包含美麗的草原生態系統、海洋生態系統、森林生態系統等。教師先用一系列彩色圖片，直觀形象地把學生帶入情境，帶入了茂密的森林、遼闊的草原、藍色的大海等。

同時教師提出問題：

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，美麗的生態系統所需要的物質，億萬年來為什么沒有耗盡呢？

教師通過2個富有啟發性的問題，引入學習的主題。

3.2 正確認識物質循環概念

探究活動一：

教師：請學生閱讀課本P84相關內容，思考回答下列問題：

這里的物質是指什么？

這里的生態系統范圍多大？

在哪兩者之間循環？

學生回答問題時，教師應強調：

（1） 生態系統物質循環的“物質”是指組成生物體的基本元素，而非其組成的化合物；在物質循環過程中伴隨著復雜的物質和能量的轉化。

（2） 無機環境中的物質即無機物，生物群落中的物質即有機物；物質進入生物群落即無機物形成有機物的過程，而物質回歸無機環境即有機物分解成無機物的過程。

（3） 生態系統物質循環不是在任何一個生態系統中都可以完成的，這里的“生態系統”指的是地球上最大的生態系統——生物圈。

教師根據學生的回答，補充問題并請學生思考：在農田中大量使用DDT有機農藥為什么會殃及南極的企鵝？

學生總結物質循環的特點：全球性與循環性。

教師強調物質循環又稱為生物地球化學循環，并引導學生密切聯系這個問題，理解物質循環的特點，同時也使學生更好地理解了物質循環的概念。這樣既培養學生獲取信息等自主學習能力，又落實了教學目標，并且突破了教學難點。

3.3 分析自然界的物質循環過程（以碳循環為例）

探究活動二：

教師提出問題，要求學生小組參照圖1，思考并討論回答：碳元素在無機環境中主要以什么形式存在？碳元素在生物體內主要以什么形式存在？

碳元素主要以什么途徑從無機環境進入生物群落？

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入無機環境？

碳元素主要以什么形式在無機環境與生物群落之間循環？

學生回答后，教師強調：

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

（2） 碳元素進入生物群落的途徑主要是光合作用或是化能合成作用。

（3） 碳在生物群落內部以有機碳的形式通過食物鏈和食物網進行傳遞的。

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

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

探究活動三：請用草、大氣中的CO2庫、兔、鷹、細菌和真菌等關鍵詞、線段、箭頭等來構建碳循環過程模型。

教師請學生到黑板板書，其他學生在草稿紙上完成。教師通過構建模型，分析碳循環的過程。這個活動建立在學生熟悉的知識如光合作用、呼吸作用、分解作用、食物鏈等基礎上，因此不難完成。教師需要注意的是通過分析，指導學生學會分析物質循環的一般方法，由學生建構模型，使學生對碳循環的認識得以提升，并從中注意到物質循環的一些規律性特點，以此突破本節的教學重點。

3.4 關注社會熱點，開展生態文明教育

探究活動四：

教師提出問題，學習小組討論、匯報交流：

如果濫伐森林、大量化石燃料燃燒，對生態系統的碳循環及生態環境有何影響？

學生回答后，教師與學生一起總結：破壞碳循環的平衡→大氣中CO2含量增加→溫室效應。

教師播放溫室效應形成和危害的視頻，并強調：溫室效應對生物圈和人類社會都有著不可忽視的影響。荒漠將擴大，土地侵蝕加重，森林退向極地，早澇災害嚴重，雨量將增加7%～11%，由于氣溫升高，會加快極地冰川的融化，導致海平面上升，進而對陸地生態系統和人類的生存，尤其對沿海發達城市構成威脅。緩解溫室效應的措施包括：減少化石燃料的使用；開發新能源；增大綠化面積。

教師引導學生關注社會，關注霧霾，關注熱點，同時配以幾幅濫伐森林、化石燃料的大量燃燒的圖片加以說明，增強學生保護環境的意識，對學生進行生態文明建設的教育。

3.5 說明能量流動與物質循環的關系

探究活動五：讓學生認真閱讀教材P83～P85相關內容，完成物質循環與能量流動比較表（表1）。

學生回答，教師用多媒體展示其結果。

教師和學生共同總結物質循環與能量流動的關系的模型，并用多媒體展示二者關系模型的示意圖。通過該探究活動，培養學生推理、歸納總結的能力，明確無論是物質循環還是能量流動，都是以物質為第一性的，要形成辯證唯物主義觀點。既落實了教學目標，又突破了教學難點。

6 將探究學習延伸課外

探究活動六：教師要求學生根據所學的碳循環的相關知識，繼續探究氮循環、磷循環、硫循環、水循環的相關知識，調查身邊造成溫室效應、水質富營養化、酸雨等的具體事例，并尋找可行的緩解的方法。學生可選擇其一寫一份調查報告。

7 課堂反饋

通過習題檢驗學生對本節課主要內容的掌握情況，及對一些未涉及到的知識的補充。

8 教學反思

（1） 對于本節內容，以探究活動貫穿整個課堂。對于教學重點“分析生態系統的物質循環”的突破，以碳循環為例，采用“圖形分析、模型構建”對碳循環的過程進行學習。對于教學難點“說明物質循環與能量流動的關系”教師采用了列表比較法，對于教學難點“正確認識物質循環的概念”，采用了學生帶著三個問題，邊閱讀邊思考，以學生自主學習為主、教師點撥為輔的方法，突破難點。

（2） 以生態文明建設為設計理念貫穿本節內容。黨的十八大提出熱詞生態文明，建立生態文明制度，資源節約，保護生態環境，推動形成人與自然和諧發展建設新格局。而本節內容與社會、與學生的生活緊密相關，對學生進行生態文明建設是本節教學設計所遵循的理念，教師以一組藍天白云碧海的美麗大自然照片入手，引入新課；在農田中大量使用DDT有機農藥會殃及到南極的企鵝闡述物質循環的特點；碳循環和溫室效應、氮循環、磷循環和水體富營養化，水華赤潮現象、硫循環與酸雨等；最后以課外繼續探究結束本節課。這些生活化的實例不僅可激發學生學習興趣，還能培養學生保護環境意識，增強生態文明建設的意識。