3.3生态系统的物质循环教学设计2023-2024学年高二上学期生物人教版选择性必修2

聚焦次位概念“分析生态系统中的物质在生物群落和无机环境之间不断循环,能量在生物群落中单向流动并逐级递减的规律”“举例说明利用物质循环和能量流动的规律,人们能够更加科学、有效地利用生态系统中的资源,阐明某些有害物质会通过食物链不断富集的现象”,利用章前设计的微型生态系统-生态瓶作为情境分析生态系统中物质在生物群落与无机环境之间不断循环,从而构建生态系统的“物质循环”模型。在此基础上创设真实情境,引导学生深人分析碳循环的过程以及生物富集作用形成的过程。在概念建构的过程中,强化生命的系统观、结构与功能观、稳态与平衡观,并能依据生命观念提出提高生态系统稳定性,使人与自然和谐发展的改进意见。生态系统的物质循环 探究土壤微生物的分解作用在时间跨度上比较长,且分解的过程性现象不易观察,所以可以考虑采用年级接力的方式展开本实验。实验跨度2年,分成3部分:检验上一届学生实验结果 进行当年实验 次年得到结果。所以实验的主体部分不放在过程观察和结果得出上,而是注重实验设计方案的制订和执行,充分发挥学生的主观能动性和小组合作的优势,自主讨论设计小组实验方案。 1.教材内容分析 本节主要学习内容包括碳循环的过程、物质循环的概念和特点、生物富集、物质循环与能量流动的关系。在第1节生态系统的结构和第2节生态系统的能量流动的基础上,本节内容进一步从物质循环的角度来探讨生态系统的功能,对于学生充分理解生态系统是一个统一整体、形成生态系统结构与功能相统一的观念具有重要作用。在理解生命活动的本质过程中分析或探讨人类活动对生态系统稳定性的影响,让学生树立人与自然和谐共处的观念,为提高环保意识并践行绿色低碳生活方式奠定基础。 本节探究实验通过探究土壤中落叶等物质的消失源于土壤微生物的分解作用的过程,帮助学生更好地理解生态系统的物质循环中从有机物到无机物的转变过程,提高学生的动手操作和实践能力。在此基础上,学生可通过设计不同的对照实验对土壤微生物的影响因素及其他感兴趣的变量进行实验探究。既能加深对此实验涉及的物质循环过程的理解,又能培养学生发现问题、解决问题的能力,促进科学思维和科学探究能力的发展。 1.教材内容分析 本节主要学习内容包括碳循环的过程、物质循环的概念和特点、生物富集、物质循环与能量流动的关系。在第1节生态系统的结构和第2节生态系统的能量流动的基础上,本节内容进一步从物质循环的角度来探讨生态系统的功能,对于学生充分理解生态系统是一个统一整体、形成生态系统结构与功能相统一的观念具有重要作用。在理解生命活动的本质过程中分析或探讨人类活动对生态系统稳定性的影响,让学生树立人与自然和谐共处的观念,为提高环保意识并践行绿色低碳生活方式奠定基础。 本节探究实验通过探究土壤中落叶等物质的消失源于土壤微生物的分解作用的过程,帮助学生更好地理解生态系统的物质循环中从有机物到无机物的转变过程,提高学生的动手操作和实践能力。在此基础上,学生可通过设计不同的对照实验对土壤微生物的影响因素及其他感兴趣的变量进行实验探究。既能加深对此实验涉及的物质循环过程的理解,又能培养学生发现问题、解决问题的能力,促进科学思维和科学探究能力的发展。 第1课时:生态系统的物质循环 I.课堂结构 II.实施过程 导入新课: 展示生态瓶的组成成分。提出问题:如果我们不向其投入食物和更换空气,这里面的动物和植物可以维持生命吗? 设计意图:利用生态瓶创设问题情境,引发学生思考,进而引入本节主题。 活动1:围绕生态瓶构建碳循环模式图,建构生态系统物质循环的概念。 教师:对生态瓶的设计进行改进。将密闭玻璃瓶中只装有用C标记的CO2,过一段时间后,水藻中的哪种物质一定能找到4C? 学生:糖类。 教师:碳元素是如何从无机环境进入到生物体内的? 学生:通过水藻(生产者)的光合作用。 教师:生态瓶中的小鱼虾体内能否检测到为什么? 学生:能。小鱼虾以水藻为食,水藻中含有 的有机物进入到小鱼虾体内。 教师:如何继续改进实验,检测水藻、鱼虾体内能否返回到无机环境中呢?通过什么生理过程? 学生:将水藻或鱼虾取出,放置在一个不含有C的密闭玻璃瓶中,一段时间后检测鱼缸中空气是否含有“C。 教师:结合我们已经学习过的生态系统的组成成分,请大家总结在生态瓶这个微型生态系统中碳元素是如何从无机环境进入生物群落,又从生物群落回到无机环境的。(请用关键词、线段、箭头、方框表示) 学生构建碳循环模式图。 教师:碳以动植物有机体形式埋在地下,形成化石燃料。当人们开采利用这些化石燃料时,(再次释放进入大气。请大家在此基础上完善碳循环模式图。 学生完善碳循环模式图。 教师:根据碳循环,请大家尝试归纳物质循环的概念。 学科网(北京)股份有限公司 学生归纳概念,总结物质循环特点。 设计意图:围绕生态瓶这个微型生态系统让学生分析碳循环过程,利用同位素示