《生态系统的物质循环》（第2课时）公开课教案

2/9《探究土壤微生物的分解作用》教学设计一、教材分析1、教材地位本课为必修三第五章《生态系统及其稳定性》中第三节《生态系统的物质循环》课后的探究实验，通过本节课学生将了解土壤微生物的分解作用。探究的结果有利于加深学生理解对人与自然的关系，具有很强的现实意义。2、三维目标知识目标：1、了解土壤微生物的分解作用。情感态度价值观：1、养成质疑、求实及勇于实践的科学精神和科学态度。2、理解人与自然和谐发展的意义。能力目标：1、能够观察或从现实生活中提出可以探究的问题。2、能够确认变量、作出假设和预期。3、能够设计可行的、逻辑严谨的实验方案。4、能够实施方案，观察结果，解释数据。5、能够用准确的术语、图表介绍研究结果3、教学重点和难点：重点：确认变量，作出假设，设计可行的，逻辑严谨的实验设计。难点：针对实验中的无关变量进行严格的控制。二、学情分析1、学生已有的知识水平和能力基础：①学生在前期学习中，已经学习过如何确认变量，为实验的设计奠定了必要的基础。②高一下半学期的学生思维的目的性，连续性和逻辑性已初步建立，具基本的实验设计思路。这个阶段的学生动手操作和执行能力都较强，能够积极有效的解决实验中遇到的问题。2、学生在实验探究中可能遇到的困难和具体对策学生对实验中变量的控制有可能考虑不严谨，在实验开始之前通过师生讨论，小组讨论来解决问题。三、教法学法实验教学和探究性学习相结合。教师位于引导者、服务者的位置，给学生提供一个自主探究的平台，由学生自己提出实验课题，选择实验材料，设计实验方案。四、教学过程1、导入新课。为了让大家更好的体验探究性学习的魅力，我们设置的探究实验过程高度复原科研历程，分为：提出问题；开题答辩；实验实施；结题汇报。通过前两节课的学习，我们完成了“提出问题”和“开题答辩”这两个环节，并且评选出而三个课题：1.树叶是在土壤微生物的作用下腐烂的么？2.环境温度对土壤微生物分解作用的影响。3.土壤深度与土壤微生物分解作用的关系。这三个课题的小组在课下，经过一个多月的实验，终于完成了自己的探究，今天就请各个小组的代表为我们展示一下他们的探究成果！2、介绍亮点。开始之前，现由我来给大家介绍一下他们实验设计中共同的几个亮点。①实验容器：简单易得的一次性餐盒，为了更好的模拟土壤微生物有氧，湿润的环境，小组成员们想到用双层浸湿的纱布覆盖在土壤表面。②实验树叶：学生们在花园里对比了之后选取了海棠的叶子，质软（相对易分解），且形态大小符合我们的需求，实验实施过程中，学生们尽量挑选生理状态相似，在相似的位置将其剪成2cm×2cm大小；③学生们还想到了在装树叶的纱布包上缝上一段绳儿，方便观察结果取出时将其拉出，避免了拔土和找不到位置的尴尬。④实施灭菌时，为了避免土壤水分的流失以及确保灭菌的彻底性，学生们将土壤薄薄的铺在餐盒盖子上并包上保鲜膜进行分散灭菌；为了确保实验的严谨性，学生们还把灭菌组所用的纱布袋和餐盒也放在其中一起灭菌。⑤设计实验时，学生还想到同时平行设计三个实验小组，每个小组里设置三个重复，方便在第6天，第11天，第16天观察结果时，分别取一组进行观察记录，避免只设置一个实验组，需要不断地挖出观察再放进去埋好而影响实验结果。（之所以每个过程学生想的如此细致，离不开开题时学生们的激烈谈论争辩，更离不开团队的合作。）3、结题汇报接下来就把讲台交给大家，让各个小组代表依次展示自己的成果。Ⅰ.“环境温度对土壤微生物分解作用的影响”小组成员们设置的自变量分别为低温，室温，和高温三个实验梯度。实验开始前，学生们根据优化后的实验设计进行分工。在材料准备阶段，3个人组成一个小分队，1队的主要任务为挖土，采摘并剪裁树叶；2队制作纱布袋。最后大家一起将剪裁好的树叶和纱布袋组装起来。实验实施阶段，学生们则分为2人一组，共3组，分别负责低温，室温，和高温的实验组操作。实验进行时，2人相互配合，先称量1kg的土壤装入餐盒中铺平，接着均匀放置三个纱布包作为实验重复，然后再在其上均匀覆盖1kg的土壤，最后用双层浸湿的纱布将其覆盖。完成之后贴上标签，将其放置在相应的温度条件下。经过半个多月的等待，终于有了结果。成员们通过对比观察了不同自变量条件下，土壤对相同大小树叶的分解情况后发现，在一定范围内，温度越高，分解作用越强。并且讨论认为，这应该和酶的作用有关。Ⅱ.“树叶是在土壤微生物的作用下腐烂的么”两个实验小组给出了不同的实施方案，其中一个小组根据课本的提示，对比观察了灭菌土壤和自然土壤对相同体积树叶的分解情况。最终得出：在存在土壤微生物的情况下，分解作用更加显。 遗憾的是，土壤浸出液组并没有得出明显的实验结果，通过分析一个细节，通过不断查阅资料。分析原因可能是由于所取土壤中的分解纸张的微生物较少，而我们的实验周期也相对较短。针对这一推测，小组成员们进一步查阅资料进行了后续的实验，参考选修一“分解纤维素的微生物的分离”中土壤取样的两种方法，又进行了两组实验，一组为“腐殖土浸出液”，一组为“富集土浸出液”。可喜的是，“富集土浸出液”得到的结果较为明显，表明：在存在微生物的情况下，土壤的分解能力更加明显。Ⅲ、“土壤深度与土壤微生物分解作用的关系”实验所用的土壤取自校园中的花园。选一块落叶较多的空地，清除表面的落叶和杂质，首先在地表挖取0—10cm的土壤，在此基础上依次挖取10—20cm,20—30cm深的土壤用于实验；结果显示：10cm—20cm深度的土壤分解作用最强。分析原因可能是相对于0—10cm的土壤，10—20cm深的土壤远离地表，人为干扰因素较少；其次，比起20-30cm的深度土层相对较浅，氧气充足，微生物种类比较多。 学生们的实验步骤或许还有不严谨的地方，实验结果或许也并不完美，但重要的是探索过程中的收获和成长。综合几组的实验结果，学生还总结出：在有人为干扰的情况下，高温，10—20cm深的土壤分解作用较好。这一结果也丰富了学生们的生活经验。4、评选⑴“最亮的星”：可以从介绍的5个亮点中，挑选出一个你认为最巧妙的亮点；也可以从他们的汇报中挑选出一个你认为很巧妙的创新，并给出理由。（学生填写之后，统计票数，最终亮点三和亮点五获得“最亮的星”称号。）每个亮点挑选一个评论进行阅读：亮点一：优点：餐盒简单易得，搬运容易；对自然环境的模拟很到位。建议：用可降解的餐盒会更环保。亮点二：优点：从缩短实验周期的角度出发，想到了用质软的海棠叶子，并且对于实验中的无关变量控制的非常好，挑选了生理状况相似并且在相似的位置剪裁。亮点三：优点：小细绳的大智慧，简单但是功能强大。亮点四：优点：从灭菌的目的出发，充分考虑了灭菌的彻底行和严谨性。亮点五：优点：我觉得这应该是模拟之后想到的设计，模拟实验真的很重要！建议：换成更大的实验容器，里面同时放置多个实验组，这样误差会不会更小。（1）“明星实验小组”：学生通过与实验小组代表交流讨论，选择支持的小组，并说出理由。（学生选择后，统计人数，最终“环境温度土壤微生物分解作用的影响”实验小组获得“明星实验小组”的称号。）支持小组一的理由：简单明了，结果明显；汇报时，让一个人来展示实验操作，更容易理解。支持小组二的理由：设计实验是考虑的因素非常多，为了避免树叶厚薄和土壤本身的干扰，选择了土壤浸出液，但是我觉得水本身也会干扰实验结果，而且纸张跟树叶成分应给还是有差别的。但是我还是选择了这个小组是因为，我非常欣赏他们遇到问题，不放弃，继续钻研的精神。 支持小组三的理由：喜欢他们不急于否定自己，敢于挑战权威的精神。支持小组四的理由：我觉得他们用实际行动证明了：科学观点是应该建立在实验证据的基础上的，而且这几组实验中，他们的结果也最为明显。最后，让获奖小组的代表发表获奖感言。五、教学反思本节课的突出的教学特点主要有两点：1、教师引导，学生实施。充分体现了学生的主体性。学生的潜力是无限的