“生態系統的物質循環”一節的教學設計

馬成濤

(山東省濟寧市育才中學 272000)

1 教材分析

“生態系統的物質循環”是人教版高中生物必修三《穩態與環境》第5章第3節的內容，主要講述了碳循環的過程、物質循環的概念和特點、物質循環與能量流動的關系，其中教學重點是碳循環的過程，教學難點是物質循環與能量流動的關系。本節內容是在生態系統的結構和生態系統能量流動的基礎上，進一步從物質運行的角度來探討生態系統的功能。由于能量流動和物質循環是生態系統動態變化過程中的兩個方面，所以本節課對于充分理解生態系統是一個統一的整體、建立生態系統結構與功能相統一的觀點具有重要的作用。

在教學設計上運用角色扮演、討論等學生主動參與的教學手段，引導學生構建碳循環的概念模型，歸納物質循環的概念與特點，總結能量流動和物質循環的區別與聯系，在學生積極主動參與的過程中實現三維教學目標。

2 教學目標

2.1 知識目標 理解生態系統物質循環的概念；識記、應用碳循環的過程；比較得出能量流動與物質循環的關系。

2.2 能力目標 利用“能量流動和物質循環的關系”教學過程，培養比較、歸納以及對所持觀點的總結表達能力；通過分析“溫室效應”的形成與危害，培養推理、聯想、思維遷移能力。

2.3 情感、態度與價值觀目標 通過學習人類對碳循環的影響，培養環境保護意識；積累生態學知識，形成科學的世界觀。

3 教學過程

3.1 實物展示，問題導入新課 分別展示新鮮、干燥、腐爛的三種葉片，提出問題：干葉片中最基本的化學元素是什么？碳元素主要來自哪里？碳元素是如何構建出一片新鮮的葉片的？葉片腐爛后碳元素又去哪里了？通過一系列問題，引導學生進入新課的學習。

設計意圖：通過形象直觀的實物展示，引導學生整合舊知識，初步建立起物質循環的觀點，激發學生進一步探究的興趣。

3.2 角色扮演，分析碳循環的過程 先利用直觀的形式使學生建立起碳循環的概念模型，再通過搶答強化認知。

(1)活動一：角色扮演 首先教師提出問題：假如你就是大氣中的一個CO2分子，打算做一次說走就走的旅行，從植物的光合作用開始，沿途會經過哪些景點？在每個景點停留時會做什么？最終的目的地又將會是哪里？然后6名學生為一個小組進行角色扮演，其中一名學生作為導演，其他學生分別扮演CO2分子、生產者、消費者、分解者和大氣中的CO2庫；小組合作探究碳元素在進出各個環節的時候，是以什么形式、通過哪種生命活動、最終又形成哪些產物。

小組合作討論完成后，選出一個小組進行表演，每個角色闡明在碳循環過程中所進行的生理活動以及碳的存在形式。教師根據學生表演的情況進行評價總結，引導學生根據角色扮演的過程繪制碳循環過程圖。最后教師給出正確的碳循環過程圖(圖1)，引導學生對比自己的過程圖進行修正和完善，實現學習的自我評價。

圖1 碳循環過程圖

設計意圖：通過角色扮演模擬碳循環的過程，達到使每位學生都能理解碳循環各個環節的目的。

(2)活動二：學生搶答 教師組織學生搶答如下問題：碳的循環形式？碳在無機環境中存在的形式？碳在生物體(生物群落)中存在的形式？碳進入生產者的途徑？碳在生物體之間傳遞的途徑？碳進入大氣的途徑？搶答時間結束后，教師進行點評并根據回答過程中表現出來的問題進行總結。

設計意圖：搶答環節能夠及時鞏固碳循環的過程這一知識點，并反饋學生學習過程中出現的問題，調動學生參與課堂教學的主動性和積極性。

3.3 自主歸納，總結物質循環的概念和特點 引導學生根據前面的結論自主歸納物質循環的概念，學生歸納總結。教師追問：這里的物質是指什么？這里的生態系統范圍有多大？在哪兩者之間循環？學生回答后，教師引導學生修正答案并形成結論。

通過對物質循環概念的分析，引導學生總結物質循環的特點——循環性。然后通過資料展示：在農田中大量使用 DDT 有機農藥會殃及南極的企鵝。引導學生根據資料總結出物質循環的另一特點：全球性。

設計意圖：培養學生提取信息、總結歸納等自主學習能力。

3.4 小組討論分析，比較能量流動和物質循環的關系 提出問題：能量流動和物質循環之間有怎樣的關系？讓學生根據能量流動和物質循環的關系圖，小組成員之間討論總結出兩者的區別和聯系，填寫導學案上的表格(表1)。小組代表展示答案，其他小組成員進行點評，教師引導學生修正并完善結論，并對學習成果進行評價。

表1 能量流動與物質循環比較

設計意圖：在已有知識的基礎上，通過小組討論分析來完成該部分內容的學習，可以加深學生對于“能量流動和物質循環是生態系統動態變化過程中的兩個方面”這一觀點的理解。

3.5 觀看視頻，培養學生的生態保護意識 教師播放溫室效應的相關視頻，學生分組討論，回答下列問題：造成溫室效應的原因有哪些？如何解決溫室效應？學生展示討論結果，教師評價并補充總結。

設計意圖：利用視頻資料這一學生喜聞樂見的形式，激發學生的學習興趣，引起學生的思考，培養學生保護環境的意識。

3.6 拓展延伸，完成一份環境調查報告 請學生根據所學的碳循環的相關知識，課外繼續探究氮循環、磷循環、硫循環等相關知識，調查造成溫室效應、水質富營養化、酸雨等的具體原因，并尋找可行的緩解相關環境問題的方法。學生可選擇其一寫一份調查報告。

設計意圖：培養學生自主學習和收集信息的能力，并在調查的過程中使學生更加深入地理解生態系統是一個統一的整體，增強生態文明建設的意識。

4 教學反思

在教學中，教師通過質疑引導學生自主學習、歸納概括，讓學生親歷知識的形成過程，既品嘗了成功的喜悅，又掌握了整合信息、歸納概括的學習方法。整個教學過程充分體現以教師為主導、學生為主體的教學觀念，使每一個學生都能積極主動地參與其中。在課堂教學中既有師生互動，又有生生互動，最終達到教學三維目標的落實。