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“生态系统的物质循环”的教学设计

本节课可以参考课本中本小节的引言所提供的思路进行：一是注意与上节课所讲的生态系统能量流动的衔接，承上启下，温故知新；二是体现从感性到理性的原则，联系学生比较熟悉的现象，由现象提出问题。除了可以引用课本中列举的现象和提出的问题外，还可以多举一些实例。
1 教材分析
在《课程标准》的具体内容标准中，与本节内容相对应的条目是“分析生态系统中的物质循环的基本规律及其应用”。由此可见，学生对本节内容的掌握需达到应用水平。
本小节内容包括四部分：一是碳循环；二是物质循环的概念；三是能量流动和物质循环的关系；四是探究“土壤微生物的分解作用”。
关于物质循环的概念，教材首先通过一个讨论题：为什么维持生态系统所需的大量物质，例如氧、水、氮、碳和许多其他物质，亿万年来都没有被生命活动所耗尽？把主题带入课堂，接着通过碳循环过程总结出物质循环的概念。
关于碳循环，这是本小节的重点内容。教材首先用碳循环模式图形象、生动地描述了碳循环的过程，紧接着，精辟地讲述了碳循环的形式和范围，教材用较长的篇幅，用“温室效应”的形成与危害讲述了人类对碳循环的影响。关于能量流动与物质循环的关系，教材首先站在生态系统的角度概括地指出；二者是生态系统的主要功能，接着辩论地分析了二者的关系，
关于探究性实验，课本中分步骤进行了详细的引导并设计了两个案例供参考，帮助学生突破这个难点。
本小节内容是以“生态系统的结构”“生态系统的能量流动”以及第三章中新陈代谢特别是绿色植物“光合作用”和“细胞呼吸”等为基础，本小节是第九章《人与生物圈》的基础，本小节对生态系统的内容具有承上启下的作用。
2 学情分析
学生对于这节课的学习，重难点是在碳循环的过程以及能量流动与物质循环的关系，学生对这块内容可能会较难掌握，根据这一情况，对于这部分内容，可以多通过练习看学生的掌握情况。
对于探究性实验的设计是学生的一个弱点，也是学生难掌握的地方，通过案例分析加以指导，建立良好的评价机制，总结出实验设计的一般方法。
3 教学目标
3．1 知识目标：
（1）理解生态系统物质循环的概念；
（2）识记、应用碳循环的过程；
（3）比较得出能量流动与物质循环的关系。
3．2 能力目标：
（1）学会分析生态系统中碳循环的方法；
（2）通过分析“温室效应”的形成与危害，培养学生的推理，联想，思维迁移的能力。
（3）利用“能量流动和物质循环的关系”教学过程，培养学生比较，归纳以及对自己所持观点的总结表达能力。
（4）通过探究性实验，培养学生实验设计能力与实验操作能力。
3．3 情感目标：
（1）通过学习人类对碳循环的影响，培养学生环境保护意识
（2）积累生态学知识，形成科学的世界观
4 教学重点与难点及突破
4．1 重点：碳循环的过程
突破策略：（1）复习巩固生态系统的成分和营养结构，明确碳循环过程中碳的载体及转化者，传递者在循环过程中的作用。
（2）利用投影片具体说明碳循环过程以及例题巩固。
4．2 难点
（1）能量流动和物质循环的关系
突破策略：复习绿色植物“光合作用”和“细胞呼吸”，使学生理解能量的固定和释放的具体过程。
（2）探究性实验
突破策略：举例分析，得出实验的一般设计思路。
5 教学策略
教学中一定要摈弃记概念、记结论式的的“强化记忆型”的教学思想。注重学习方法的引导，激发学习兴趣，启迪学生思维，促进自主学习和合作学习。把学生获取知识和提高能力的教学目标融入在学习与交流的过程中自然完成，摈弃“填鸭式”教学。
由于这部分内容比较抽象，教师要准备包含文图资料的课件，采用现代教学手段与讲解法相结合，设计一系列具有提示性、诱导性、启发性的问题，将学生活动步步推进。
6 课前准备
学生：课前查找有关全球性温室效应对人类生产和生活影响的资料；草稿纸；笔。
教师：课件制作，包括光合作用示意图、呼吸作用示意图、碳循环文字图解示意图、物质循环与能量流动关系比较表格
7 教学过程
7．1 复习提问 　上节课我们学习了生态系统的能量流动，请大家回忆，生态系统能量的最经来源是什么？（太阳能）
7．2 引入新课　　生态系统依靠太阳不断提供能量，而生态系统中的物质却都是由地球提供的。请学生讨论：为什么维持生态系统所需的大量物质，例如氧、水、氮、碳和许多其他物质，亿万年来却没有被生命活动所耗尽？（因为这些物质可以被循环利用）
教师评价：回答得很好，接下去我们首先来讨论碳循环的过程。
7．3 碳循环的过程 首先请学生阅读P100-101碳循环部分及图5-11，教师出示“光合作用”投影片，请同学们说出光合作用过程中的碳是如何传递的？[]接下去教师出示“细胞呼吸”投影片，请大家说出有氧呼吸过程中碳是如何传递的？[]
动物、植物、微生物呼吸作用
光合作用、化能合成作用
无机环境（CO2）
生物群落（有机物）
然后，请大家分析碳循环模式图，思考如下问题：（1）碳在自然界以什么形式存在？（CO2、碳酸盐）（2）碳在生物群落中以什么形式存在？（有机碳化合物）（3）碳在生机环境与生物群落之间以什么形式循环？（CO2）
[师生归纳]

化石燃料
摄食
呼吸作用
大气中的CO2
呼吸作用
光合作用
微生物分解作用
植物
动物
动植物残骸
最后，请学生独立得出碳循环文字示意图，教师将学生的答案投影并通过讨论纠正，得出正确的结果并投影：

7.4 总结、归纳物质循环的概念，分析碳循环的特点
教师提问；（1）我们所讲的碳循环是指在什么之间进行循环？（生物群落与无机环境之间）（2）除了碳以外，还有没有其他物质能在生物群落与无机环境之间循环？请同学们归纳物质循环的概念，并指出这里的物质是什么？（组成生物体的基本元素）循环的过程是怎样的？
生物群落
元素
元素
无机环境

（

循环的范围有多大？（全球性）（3）能量流动是单向流动，逐级递减的，那么，物质循环有什么特点呢？（全球性循环往复）
7．5 探讨、分析温室效应形成的原因，对人类的危害以及解决的办法
教师提问：（1）物质可以被循环利用，那么地球上的资源是不是用之不竭的呢？请大家思考问题：人们乱砍滥伐森林，对生态系统的碳循环有何影响？化石燃料的大量燃烧，对生态系统的碳循环有何影响？（化石燃料燃烧使碳在短时间内大量地释放出来，森林砍伐又使绿色植物吸收的CO2减少，打破了生物圈中碳循环的平衡使大气中CO2含量增加，导致温室效应。）（2）温室效应将 带来哪些危害呢？（加快极地和高山冰川的融化，导致海平面上升，进而对人类和其他许多生物的生存构成威胁。）（3）我们应该如何尽量避免温室效应的发生呢？（植树造林；减少化石燃料的燃烧，开发新能源。）
7．6 分析比较能量流动和物质循环
教师投影：（先投影空表格，再补充）

能量流动
物质循环
形式
以有机物形式
以无机物形式
过程
沿良物链（网）单向流动
在无机环境和生物群落间往复循环
范围
生态系统各营养级
全球性
特点
单向流动、逐级递减
全球性循环往复
联系
①能量的固定、转移、释放离不开物质的合成与分解
②物质是能量沿良物链（网）流动的载体
③能量是物质在生态系统中循环往复的动力
7．7 探究“土壤微生物的分解作用” （小组合作探究，讨论交流）
（1）介绍背景资料 首先介绍落叶在土壤中被微生物分解的时间是不同的，并分析哪些因素会影响土壤中微生物的分解作用。
（2）提出问题 根据小组内交流平时观察到的现象，提出自己感兴趣的问题，并对提出的问题进行分析，确定是由什么因素引起的，从而确认实验的变量。
（3）作出假设 小组内成员根据自己的知识和生活经验，尝试回答本组提出的问题，即做出假设。
（4）制定实验方案 通过对课本上两个案例的分析，小组成员通过讨论、整理出完整的实验方案，特别要注意实验中变量的控制（即遵守单一变量原则）以及实验的可操作性和安全注意事项。
（5）实施实验方案 这部分内容由学生课后完成，学生要做好有计划的观察和记录，并派代表将情况及时向老师反馈。   
（6）分析结果、得出结论 学生对实验结果进行分析，与自己所做的假设进行比较，得出相应的结论。
（7）表达和交流 每个小组派代表将本组的实验方案，结果以及得出的结论进行交流，教师需进行有效的点评。

8 板书设计
呼吸作用
与能量流动的关系：同时进行，相互依存
生态系统的
物质循环
概念
碳循环
形式：CO2
过程：
无机
环境
光合作用、化能合成作用
生物
群落
特点：全球性循环
探究：土壤微生物的分解作用

9 作业设计
（1）与自然界的碳循环关系最为密切的两种细胞器是（ ）
A、核糖体和叶绿体 B、核糖体和线粒体
C、内质网和高尔基体 D、线粒体和叶绿体
（2）在生态系统碳循环中，既能使CO2进入生物群落，又能将其释放到大气中的生物是（ ）
A、绿色植物 B、肉食动物 C、植食动物 D、分解者
（3）右图为生态系统各组成成分的关系图解示意图，请回答如下问题：
Ⅰ　图中A、B、C、D各指什么？
Ⅱ　图中①—⑦又分别指什么？
⑦
⑤
④
①
③
②
C
D
A
B

10 问题探究
本小节内容虽不多，但与生态系统的成分、结构、能量流动及其他章节的联系很紧密，教学时还应特别注意以下几点：
（1）讲解物质循环概念时，多给学生时间理解：物质——组成生物体的基本元素，循环——生物群落与无机环境之间的循环往复。
（2）碳循环的形式、特点、过程的归纳，要用好投影片，直观地理解各个环节的生理变化，强化知识点在习题中的应用。
（3）能量流动和物质循环的关系，运用表格的形式既可以节省时间，也相当于自学提纲，有利于学生有序的思维活动，真正起到教师主导，学生为主体的互助作用。
（4）探究性实验能否确实完成是一个问题，千万不能走个过场，学生学了之后还是不会做实验设计，所以教师要给学生总结出实验设计的一般方法以及必须遵守的原则，落实到位。
在本节课的最后，教师应以小结的形式概括本小节内容，使学生对生态系统的物质循环形成一个完整的知识体系，培养学生对学习的兴趣与学会学习的方法。

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