3.3生态系统的物质循环教案 高二上学期生物人教版（2019）选择性必修2

《生态系统的物质循环》教学设计
一、教材分析
本节内容选自人教版高中生物学选择性必修二《生物与环境》第三章《生态系统及其稳定性》中第三节内容《生态系统的物质循环》，高中生物课程标准2017（2020修订）对本节内容的要求是“分析生态系统中的物质在生物群落与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规律，人们能够更加科学、有效地利用生态系统中的资源”。
学习本节内容之前，学生通过前面两节内容的学习已经对生态系统的组成成分有了细致了解，并知道生态系统中的能量流动是如何进行，但对能量传递的载体还未进行学习，因此本节内容主要学习生态系统的物质循环和生物富集及能量流动和物质循环的关系，同时引导学生根据已学内容和生活经验设计探究土壤微生物的分解作用相关实验，让学生归纳、总结出物质循环和能量流动的关系，为后续学习生态系统的另一个功能信息传递打下基础。
二、学情分析
本节课的授课对象是高二学生，学生在高一时已经学过了细胞中的元素和化合物，了解生物体和无机环境之间具有统一性，但对物质如何从无机环境到生物群落又从生物群落到无机环境还未有系统的了解和学习，本节内容通过对已学知识的回顾引入碳循环过程，并结合生态系统的组成成分，建立生态系统碳循环模型，运用物质循环和能量流动的相关知识解释种养一体化农业蕴含的生物学原理，增进对本章节内容的理解。因此在学习本节内容时教师要注重启发引导学生思维，使学生能够将前面的内容联系起来，综合运用所学知识来思考实际问题，利用实例来帮助学生理解本节内容。
三、教学目标
1.通过分析碳循环过程，构建概念模型，概述生态系统的物质循环过程（生命观念、科学思维）
2.通过分析、比较生态系统的物质循环和能量流动过程，说明能量流动和物质循环的关系，并根据物质循环规律，提出科学、有效地利用生态资源的建议和措施，分析、设计探究土壤微生物分解作用实验（科学思维、科学探究）
3.通过案例分析、讨论生物富集过程，说明生物富集的危害，并提出科学防治建议（科学探究、社会责任）
四、教学重点
1.分析碳循环的过程，概述生态系统的物质循环过程
2.说明能量流动与物质循环的关系
3.探究土壤微生物的分解作用
五、教学难点
1.说明能量流动和物质循环的作用
2.解释生物富集现象
3.探究土壤微生物的分解作用
六、教学方法
多媒体教学法、讲授法、小组讨论法、案例分析法
七、课时安排
二课时
八、教学过程
教学过程 教师活动 学生活动 设计意图
导入 （第一课时） 【回顾旧知】细胞内的元素及化合物 学生回顾细胞内的元素和化合物 回顾细胞中的元素及化合物，从已学知识导入本节内容
碳循环 【情景创设】呼一口气，许多二氧化碳分子就离开你的身体，进入大气中。 教师提问：你能想象这些二氧化碳分子的去向吗？这些二氧化碳是怎样来到你的体内的？进入你的体内之前存在于什么物质之中？生物体不断和环境发生碳的交换，碳含量如何维持相对稳定？绘制碳元素在生物中的循环途径 【资料展示1】教材62页思考讨论，回答相关问题 1.碳在非生物环境和生物体内分别以什么形式存在？ 2.碳是如何进出生产者、消费者、分解者的（以什么形式、通过哪种生命活动、形成哪些产物等？） 3.你如何看待人类活动对碳循环的影响？ 【资料展示2】碳循环示意图，教师提问： 1.碳以什么形式在生物之间传递？以什么形式在生物和环境之间传递？ 2.碳进入生物群落的主要途径是什么？ 3.碳在生物群落内部传递的主要途径是什么？ 4.辨析不同类型示意图 【思考讨论】完成61页问题探讨，回答问题 1.胡杨死后，为什么很长时间都没有腐烂？ 2.有研究表明，长有胡杨的荒漠土壤一般比草原的贫瘠，这是为什么？ 【资料展示3】温室效应的形成及我国碳中和 【总结】碳循环的概念及特点 【拓展】生态系统的氮循环 思考、回答问题，绘制碳元素旅行示意图 回答62页思考思考讨论相关问题，辩证看待人类活动对碳循环的影响 完善碳循环示意图，并回答相关问题 根据碳在无机环境和生物群落之间的循环，分析胡杨相关问题 理解物质循环的概念 初步树立生物和无机环境之间的物质循环理念，初步构建碳循环模型 了解碳循环在自然界中的循环，结合生态系统的组成，完善碳循环模型，促进学生理解生态系统中各组分在碳循环中所起的作用 构建碳在生物群落和无机环境之间的循环模型，能够通过示意图辨别生态系统的组成成分 学以致用，将所学到的物质循环知识用来分析生活中的现象，加深对知识的理解和应用 了解物质循环的特点，使学生认识到物质循环在生活中的应用
生物富集 （第二课时） 回顾碳循环过程，展示元素周期表 教师提问：有的元素在体内旅游一圈就出去了，那有没有元素在体内定居呢？ 【资料展示】铅在日常生活中的应用及铅的危害 根据教材内容，绘制铅循环的主要过程示意图 【资料展示1】不同采样点水、水底沉积物和中国雪蛤体内铅浓度，分析碳循环，分析铅在生物体内富集的原因 【资料展示2】资料二：置于0.48 nmol/g铅溶液中美国钩虾体内铅浓度随时间的变化 【资料展示3】水体和多种水生生物体内的铅浓度示意图，分析生物放大效应 【总结】生物富集概念、生物富集的物质及特点、生物富集的主要途径 回顾碳循环过程，思考回答问题 了解铅在生活中的用途及对人体、植物等的危害，绘制铅循环示意图 得出结论：铅在中国雪蛤体内的浓度超过环境浓度，分析铅在生物体内富集的能力 得出结论：铅在美国钩虾体内浓度随浸泡时间延长而增加 得出推论：铅在生物体内的浓度沿食物链不断升高 总结得出生物富集概念、物质及特点、主要途径 回顾已学知识，利用元素周期表引出新知识，建立学科间的联系 通过阅读教材绘制铅循环过程，培养学生提取信息的能力 培养学生分析资料得出结论的能力 得出生物富集的概念
能量流动和物质循环的关系 列出表格总结能量流动和物质循环的关系 归纳比较能量流动和物质循环的关系 运用比较归类的方法，概括出物质循环和能量流动的区别和联系
探究土壤微生物的分解作用 阅读教材65页，尝试提出研究问题 【实验设计1】从落叶腐烂现象探究腐烂现象背后的物质发生的变化，设计探究落叶腐烂实验方案（分组、自变量、因变量、无关变量等）、进行实验观察和结果记录，并得出结论 提出问题：还可以怎样控制无关变量？ 【实验设计2】分析土壤微生物分解淀粉实验设计 提出问题：土壤微生物为什么能分解淀粉？淀粉酶存在于微生物体内还是土壤中？ 阅读教材65页，设计探究实验 设计实验方案、比较实验的优缺点，培养学生的实验设计能力
总结 利用思维导图，归纳总结碳循环、生物富集、能量流动与物质循环的关系、探究土壤微生物的分解作用等，对本节所学内容进行回顾总结 总结、回顾本节内容 通过思维导图的形式帮助学生理清知识间的关系，从整体上把握知识，培养学生的系统观
九、板书设计
十、教学反思
本节课以已学内容细胞中的元素和化合物进行导入，使学生回顾必修一所学知识，建立新旧知识间的联系，根据自身生活经验，思考碳在人体中的循环，初步构建碳循环模型，分析碳在生态系统各成分之间的循环，补充、完善碳在生物群落和无机环境之间的循环模型，并将所学到的物质循环知识用来种养结合的农业模式，加深对知识的理解和应用；了解生物富集的含义和途径，归纳、总结能量流动和物质循环之间的关系，尝试设计相关实验，使学生将所学内容和生活实践相联系，应用所学内容解决实际问题。