3.3生态系统的物质循环教学设计高二上学期生物人教版选择性必修2

课时教学设计第*课时教学设计设计者***学校填写学校全称年级高一年级课题课时1生态系统的物质循环课型新授课☑章/单元复习课□专题复习课□习题/试卷讲评课□学科实践活动课□其他□教学内容分析本节教学内容选自人教版高中生物学教材(2019版)选择性必修2第3章第3节“生态系统的物质循环”。本节内容是建立在学生初中学习了关于种群、群落及生态系统基本概念之上，深入讨论生物群落与无机环境的关系；也是在学习本章生态系统结构、能量流动的前提下，从物质角度进一步讨论生态系统的功能；还是后续学习生态系统稳定性及生态修复所依据的基本原理之一。因此，本节内容在生态学知识中起着承前启后的作用。本节的教学设计中，运用垃圾分类的情境启发教学，并将情境贯穿于教学始终，实现沉浸式教学。根据教材碳循环示意图，提出厨余垃圾问题，根据小组讨论结论，初步建构碳循环概念模型。通过对“温室效应”“碳达峰”“碳中和”问题的探讨，优化所构模型，实现碳循环概念模型的再构。以“DDT”“福岛核泄漏”为引子，探讨生物富集现象，归纳建构物质循环概念模型。通过建构模型逐渐形成“物质循环”的概念，发展科学思维。此过程紧密联系垃圾分类的背景，关注可回收垃圾和有害垃圾的处理问题，从社会层面和个人角度提出践行绿色发展理念的措施，渗透人与自然和谐发展的生态理念，提升学生的社会责任意识。学情分析（学生与本课时学习相关的学习经验、知识储备、学科能力水平、学生兴趣与需求分析，学生发展需求、发展路径分析，学习本课时可能碰到的困难）学习目标确定基于课程标准的内容要求、学业要求和学业质量标准，并围绕培养学生核心素养的要求，制订了如下教学目标:1.通过概述碳元素在生物群落和无机环境之间的主要存在形式，及其在两者之间循环的方式，建构碳循环概念模型，培养合作交流、归纳概括等能力，发展科学思维。2.通过模型分析温室效应、生物富集等环境问题，建构物质循环模型，培养分析和解决问题的能力，提升思维的品质和社会责任意识。3.通过对环境问题的探讨，提出相关主张，渗透人与自然和谐相处的生态理念，倡导绿色健康生活。4.通过讨论能量流动与物质循环之间的相互关系，逐渐形成物质与能量观。学习重难点学习重点：分析生态系统中的物质循环。学习难点：正确认识物质循环的概念；说明物质循环和能量流动的关系。任务实施过程学习任务教师活动学生活动教学意图创设情境，提出问题以“参与垃圾分类，把青山绿水留给家乡”的公益广告视频导入课堂，提出问题:政府为什么要推行垃圾分类?教师不对学生的回答作是或否的评价，而是鼓励他们关注社会问题，参与劳动，并大胆提出自己的观点。引出“生态系统物质循环”的话题，导入新课。学生根据储备知识提出一些关于垃圾分类的益处。以视频联系课堂与社会生活，激发学生的学习兴趣，鼓励学生关注社会生活，积极参与社会性事务，多思多想。为本节探索物质循环的规律铺设整体学习背景。任务1：分析问题，初构模型提问:如果不对厨余垃圾进行处理，垃圾中的物质和能量会去哪里?基于对生态系统结构和能量流动的认知，学生会考虑到分解者的分解作用。在此基础上，要求学生用语言描述教材第62页“图310碳循环示意图”的模型中关于碳元素在生物群落与无机环境之间的往复过程。明确大气中CO2的来源与去路、生态系统成分之间碳元素的流动形式和彼此关系，结合生态系统的结构尝试构建碳循环概念模型。学生用语言描述教材第62页“图310碳循环示意图”的模型顺应学生的认知规律，通过对生活中最常见的垃圾之一———厨余垃圾的去路分析，使学生学会运用质量守恒定律、能量守恒定律等物理学、化学原理分析问题。这也是对本章第1节和第2节知识的回顾与应用。尝试用语言描述“碳循环示意图”的目的是发展学生的读图能力和语言表达能力，并在此基础上将植物、动物、微生物等具体对象归类为生态系统的成分(生产者、消费者、分解者)，建构概念模型，发展学生的抽象、概括与归纳能力。任务2：应用模型，解决问题提出问题:如果CO2的来源与去路不平衡会对环境产生什么影响?引导学生根据模型中大气中CO2的来源与去路，讨论问题1和2。问题1:关于温室效应。根据模型分析资料1:最近一个世纪以来，大气中CO2的浓度提高了近100ppm，地球表面温度提高了约0.78℃(图2);2020年我国正式提出2030年前碳达峰、2060年前碳中和的战略目标。引导学生讨论:①全球气温升高的原因;②气温升高对全球生态系统的影响;③如何减少碳排放?④根据以上问题的讨论，优化碳循环概念模型。问题2:关于生物富集现象。资料2(该资料较长，可以拓展材料形式印发，方便学生课后研读):①DDT是一种人工合成的有机氯杀虫剂，几乎对所有昆虫有效。二战期间，DDT使用范围迅速扩大，甚至用于治疗疟疾、痢疾等疾病。②1962年，美国蕾切尔·卡逊在其科普著作《寂静的春天》中认为，DDT进入食物链后在动物体内富集，是导致部分动物接近灭绝的主因。③研究发现，DDT在环境中难降解，可蓄积在动物脂肪内，并会随着洋流和气流在全球从低纬度向高纬度迁移。目前，南极动物的血液中已检测出DDT，且体内含量明显高于环境中。因此，从上世纪70年代后DDT逐渐被世界各国明令禁止生产和使用。资料3:2011年3月，日本福岛县发生里氏9．0级地震，导致该县核电站核蒸汽泄漏。核辐射物质通过风传播到周边地区。2019年10月，台风海贝思引发洪水冲走了福岛地区存放核泄漏事故中装污染物(高浓度的碘131)的部分垃圾袋。据分析，这些辐射物很有可能已经顺着日本的河流进入大海，并对整个太平洋的生态环境带来影响。学生对模型进行分析，小组合作讨论并阐述观点。学生经过讨论获得结论:人类活动导致CO2等温室气体的过量排放使得全球气温持续升高，进而导致冰川融化，海平面上升，无数生物将失去其生存空间；从政府和社会角度，可通过增大植被面积以增加CO2的吸收量，减少化石燃料的燃烧以减少CO2的排放量，实现碳达峰、碳中和的目标;从个人角度，要积极践行垃圾分类，实现可回收垃圾的循环利用。例如:减少一次性用品的使用，易拉罐回收再利用，减少冶炼钢铁等工业生产中的碳排放;节约纸张，双面打印，倡导办公无纸化;乘坐地铁、使用共享单车等公共交通工具……最后，将碳循环模型中的生产者、消费者、分解者，概括为生物群落，得到碳循环概念模型2。学生根据资料2、3讨论:①DDT在动物体内的浓度为什么会高于环境浓度?②高浓度的碘131会不会进入人体?通过什么途径进入人体?其在人体内的浓度会怎样变化?③你认为含汞的电池、过期药物、农药瓶、油漆桶等垃圾应该如何处理?通过分析，学生得出DDT通过食物在企鹅体内积累，使其在机体内的浓度超过环境浓度。同理，碘131很有可能也会通过食物链进入生物体，并在人体或其他生物体内富集。学生通过分析理解了生物富集现象的本质，也自然认同了有害垃圾的回收处理方式。结合相关地理知识，根据地球表面温度与大气中CO2浓度的年变化规律，分析碳循环概念模型得到温室效应产生的原因，培养学生的归因能力。通过全球气温的变化理解生态系统物质循环的范围涵盖整个生物圈，概括出物质循环具有全球性与循环性的特点。抽象并发展碳循环概念模型，实现思维的发展。关联教室中常见的如易拉罐、废纸等可回收垃圾的处理办法，讨论节能减排的具体措施，倡导低碳生活，提升学生的社会责任意识。通过对生物富集问题的分析，得出人类活动影响了某些物质如重金属、人工合成的有机化合物等物质在生态系统中的分布。联系有害垃圾的处理和回收，提升学生的环境意识、社会责任意识。任务3：优化模型，形成概念通过对温室效应和生物富集现象的分析，使学生对碳循环和其他物质在生物群落与无机环境之间的循环有了更深层次的理解，形成“生态系统中的物质在生物群落与无机环境之间不断循环”的概念。学生在图3基础上思考组成细胞的其他重要元素(除C、O外)以何种形式如何进出生物群落，并建构“生态系统物质循环”的概念模型通过不完全归纳法，运用碳循环模型对知识进行迁移，建构“生态系统物质循环”的概念模型，是一个具体问题抽象化的过程，也是一个个例普遍化的过程。此过程中的知识应用、思路跃迁、概念转变都有效提升了学生的科学思维品质。任务4：回顾前情，深化概念组织学生讨论并陈述关于“垃圾分类的必要性”“各类垃圾的最优去处”的主张。学生在讨论过程中自然将物质循环与能量流动相关联。教师布置课后作业以碳循环概念模型1(图2)为例，用同一个概念模型表达能量流动与物质循环两个过程。既回归情境，又联系了物质循环与能量流动关系，培养学生的物质与能量观。板书设计特色学习资源分析、技术手段应用说明（结合教学特色和实际撰写，可无）教学反思与改进科学思维是智力发展的最终目标，也是生物学核心素养之一。模型与建模是发展科学思维的一种方法。概念是思维的基本形式之一，同时也是思维的产物和工具。建构模型不仅要做，而且要在做中实现概念的形成和理解，更要在做中体验、思维和创造，也就是说，要建构，更要在建构中实现行为和思维的统一。本节教学通过对教材内容的解析与组织，创设适当的情境，为学生布置可操作的任务，激发学生的学习兴趣和