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2019-2020年高中生物 第3節(jié) 生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán) 第2課時(shí)示范教案 新人教版 導(dǎo)入新課 師 上節(jié)課我們學(xué)習(xí)了物質(zhì)循環(huán)，現(xiàn)在先復(fù)習(xí)一下。請看下面幾個問題。 課件展示： 1.物質(zhì)循環(huán)的物質(zhì)是指什么？ 2.物質(zhì)循環(huán)的循環(huán)是指在什么范圍內(nèi)循環(huán)？ 3.化學(xué)元素可以在什么和什么之間往返循環(huán)？ 4.碳元素在無機(jī)環(huán)境和生物群落之間循環(huán)的方式主要是什么？ 5.碳元素在生物群落內(nèi)部的傳遞方式是什么？ 6.能量的載體是什么？ 7.物質(zhì)循環(huán)與能量流動的區(qū)別與聯(lián)系。 8.什么是生物富集？ 生 回答（略）。 師 很好，大家掌握得不錯。關(guān)于生物富集我們在第一節(jié)就已經(jīng)學(xué)習(xí)過了。下面我們一起來看看在物質(zhì)循環(huán)中起著非常重要作用的分解者。請問：分解者的作用是什么? 生 分解動植物的遺體、殘落物、糞便等，使其成為無機(jī)物，重新被生產(chǎn)者利用，保證了物質(zhì)可以在無機(jī)環(huán)境和生物群落之間循環(huán)。 師 很好?？墒谴蠹宜f的只是書上的理論知識，在我們的大腦中也只是一個概念。不知道自然界中的實(shí)際情況是不是這樣，沒有形象的認(rèn)識。我們可以通過生活中細(xì)心的觀察以及實(shí)驗(yàn)探究來形成一個形象的認(rèn)識，使我們對所學(xué)知識有更加深刻的認(rèn)識和理解?？梢?，觀察和實(shí)驗(yàn)是非常重要的，希望大家能夠重視。下面我們來做兩個探究實(shí)驗(yàn)。 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備： （1）準(zhǔn)備好實(shí)驗(yàn)材料：自然狀態(tài)的土壤和嚴(yán)格滅菌的土壤、落葉、淀粉糊等。 （2）準(zhǔn)備好實(shí)驗(yàn)試劑：碘液、斐林試劑甲和乙。 （3）準(zhǔn)備好各種實(shí)驗(yàn)器材。 推進(jìn)新課 板 書： 三、對土壤微生物分解作用的實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)一：落葉是在土壤微生物的作用下腐爛嗎 探究實(shí)驗(yàn)的一般過程： 板 書： 1.確定題目 落葉是在土壤微生物的作用下腐爛的嗎？ 師 土壤中最小的有機(jī)體可能也是最重要的有機(jī)體，是那些肉眼看不見的細(xì)菌和絲狀真菌。它們有著龐大的天文學(xué)似的統(tǒng)計(jì)數(shù)字，一茶匙的表層土可以含有億萬個細(xì)菌。縱然這些細(xì)菌形體細(xì)微，但在一英畝肥沃土壤的一英尺厚的表土中，其細(xì)菌總重量可以達(dá)到一千磅之多。長得像長線似的放線菌數(shù)目比細(xì)菌稍微少一些，然而因?yàn)樗鼈冃误w較大，所以它們在一定數(shù)量土壤中的總重量仍和細(xì)菌差不多。被稱之為藻類的微小綠色細(xì)胞體組成了土壤內(nèi)極微小的植物生命。 細(xì)菌、真菌和藻類是使動、植物腐爛的主要原因，它們將動植物的殘?bào)w還原為組成它們的無機(jī)物。假若沒有這些微小的生物，像碳、氮這些化學(xué)元素通過土壤、空氣以及生物組織的循環(huán)運(yùn)動是無法進(jìn)行的。例如，若沒有固氮細(xì)菌，雖然植物被含氮的空氣“海洋”所包圍，但它們?nèi)詫㈦y以得到氮素。其他有機(jī)體產(chǎn)生了二氧化碳，并形成碳酸而促進(jìn)了巖石的分解。土壤中還有其他的微生物在促成著多種多樣的氧化和還原反應(yīng)，通過這些反應(yīng)使鐵、錳和硫這樣一些礦物質(zhì)發(fā)生轉(zhuǎn)移，并變成植物可吸收的狀態(tài)。 另外，以驚人數(shù)量存在的還有微小的螨類和被稱為躍尾蟲的沒有翅膀的原始昆蟲…… 板 書： 2.提出問題 讓學(xué)生結(jié)合自己的生活經(jīng)歷，列舉土壤微生物分解作用的實(shí)例，提出想探究的問題。教師予以啟發(fā)、指導(dǎo)。例如，落葉在土壤中能被分解掉，這究竟主要是土壤的物理化學(xué)因素的作用，還是土壤中微生物的作用呢？ 板 書： 3.作出假設(shè) 假設(shè)既可以是基于已有的知識或經(jīng)驗(yàn)作出的解釋，也可以是想象或猜測。要鼓勵學(xué)生大膽提出假設(shè)，通過討論修正自己的假設(shè)。最后通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證你的假設(shè)是否成立。如：落葉是在土壤微生物的作用下腐爛并最終分解掉的。 板 書： 4.制訂計(jì)劃 首先，要確定實(shí)驗(yàn)變量是什么，需要控制的變量有哪些，如何控制這些變量，等等。其次，要確定探究的地點(diǎn)或場所：在野外？還是在實(shí)驗(yàn)室中？第三，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。教材中提供了兩則案例供學(xué)生參考。如：本實(shí)驗(yàn)的變量是自然土壤和滅菌土壤，也就是微生物；需要控制的變量包括所有的理化因素、落葉的數(shù)量等；要很好地控制這些變量最好在實(shí)驗(yàn)室中，可以人為地控制；實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)就是設(shè)計(jì)一下具體的操作步驟，見下。 板 書： 5.實(shí)施計(jì)劃 建議探究一在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行，因?yàn)樵谑彝獾脑?，很難控制變量。教師可以巡視，并作必要的指導(dǎo)。 （1）把自然土壤和滅菌土壤分別放到兩個無菌操作室中。取相同重量的自然土壤和滅菌土壤于兩個無菌容器中。 （2）加入相同數(shù)量的落葉和土壤混勻，并加入等量的無菌水，使土壤濕潤即可。 （3）保證無外界微生物的干擾，并保持相同的理化因素。通入等量的無菌空氣。 （4）每五天觀察記錄一次，并控制變量和調(diào)整變量到適宜。連續(xù)觀察記錄1個月左右。 板 書： 6.結(jié)果分析 可以將實(shí)驗(yàn)過程和現(xiàn)象列表整理，進(jìn)行對比分析，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 注：在考試中可能要你預(yù)測可能結(jié)果和作相應(yīng)的分析。 板 書： 7.表達(dá)交流 以小組形式進(jìn)行交流，提出問題，進(jìn)行修改。 板 書： 實(shí)驗(yàn)二：探究土壤微生物對淀粉的分解作用 1.確定題目：探究土壤微生物對淀粉的分解作用 2.提出問題 土壤微生物對淀粉分解嗎？如分解，那分解成什么？ 3.作出假設(shè) 土壤微生物能將淀粉分解成可溶性的還原糖。 4.制訂計(jì)劃 （1）變量是微生物?？梢杂米匀煌寥澜鲆汉驼麴s水作對照。 （2）其他的變量有溫度、濕度、溶液的量等，要保持相同。 （3）在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行。 （4）實(shí)驗(yàn)步驟的設(shè)計(jì)。 5.實(shí)施計(jì)劃 具體步驟見書本。教師在實(shí)驗(yàn)過程中，作必要的提示和指導(dǎo)。（注：1.實(shí)驗(yàn)中的斐林試劑要現(xiàn)配現(xiàn)用，用2 mL的0.1 g/mL的NaOH和3~4滴0.05 g/mL的CuSO4混合，加入斐林試劑后要加熱沸騰。2.實(shí)驗(yàn)時(shí)間是幾天到幾周，所以開始時(shí)，A、B燒杯中的溶液量可以多些，以后每周觀察記錄一次） 6.結(jié)果分析 可以列表表示，如： 試劑 現(xiàn)象 燒杯（試管） 碘液 斐林試劑 分析結(jié)果 A A1 橙黃色 A2 磚紅色 B B1 藍(lán)色 B2 藍(lán)色 實(shí)驗(yàn)結(jié)論：土壤微生物能將淀粉分解成可溶性的還原糖。 7.表達(dá)交流 同學(xué)之間對實(shí)驗(yàn)中存在的問題進(jìn)行質(zhì)疑，并進(jìn)行必要的修改。教師可以指導(dǎo)。 課堂小結(jié) 師 這節(jié)是實(shí)驗(yàn)課，希望大家能從實(shí)驗(yàn)中得到樂趣，提高自己的動手、思維、提出問題、分析問題、解決問題的能力。從實(shí)驗(yàn)中更加清楚地理解分解者對物質(zhì)循環(huán)的作用。當(dāng)然，大家可以嘗試對其他的一些生物現(xiàn)象進(jìn)行探究，我會給大家必要的幫助。 板書設(shè)計(jì) 第3節(jié) 生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)(第1課時(shí)) 一、物質(zhì)循環(huán) 1.概念：組成生物體的C、H、O、N、S、P等化學(xué)元素，在無機(jī)環(huán)境和生物群落之間不斷地往返循環(huán)。 2.范圍：生物圈 3.生物地化循環(huán) 4.特點(diǎn)：具有全球性，反復(fù)循環(huán) 5. 6.物質(zhì)循環(huán)與環(huán)境問題 溫室效應(yīng)、酸雨等 二、物質(zhì)循環(huán)與能量流動的區(qū)別和聯(lián)系 項(xiàng)目 能量流動 物質(zhì)循環(huán) 編號 形式 以有機(jī)物形式流動 以無機(jī)物形式在生物群落與無機(jī)環(huán)境間流動 1 過程 沿食物鏈（網(wǎng)）單向流動 在無機(jī)環(huán)境和生物群落間往復(fù)循環(huán) 2 范圍 生態(tài)系統(tǒng)各營養(yǎng)級 全球性 3 特點(diǎn) 單向流動，逐級遞減 反復(fù)出現(xiàn)，循環(huán)流動 4 聯(lián)系 （1）二者同時(shí)進(jìn)行，彼此相互依存，不可分割 （2）能量的固定、轉(zhuǎn)移、儲存、釋放離不開物質(zhì)的合成和分解 （3）物質(zhì)是能量沿食物鏈（網(wǎng)）流動的載體 （4）能量是物質(zhì)在生態(tài)系統(tǒng)中往復(fù)循環(huán)的動力 （5）生態(tài)系統(tǒng)中的各種成分，正是由于物質(zhì)循環(huán)和能量流動，才能緊密地聯(lián)系在一起，形成一個統(tǒng)一的整體 5 三、對土壤微生物分解作用的探究實(shí)驗(yàn)（第2課時(shí)） 實(shí)驗(yàn)一：落葉是在土壤微生物的作用下腐爛嗎？ 1.確定題目 2.提出問題 3.作出假設(shè) 4.制訂計(jì)劃 5.實(shí)施計(jì)劃 6.結(jié)果分析 7.表達(dá)交流 實(shí)驗(yàn)二：探究土壤微生物對淀粉的分解作用 活動與探究 1.對土壤微生物的分解作用進(jìn)行探究。 按照書本的內(nèi)容進(jìn)行操作，教師指導(dǎo)。本探究實(shí)驗(yàn)可以以小組形式進(jìn)行，地點(diǎn)在實(shí)驗(yàn)室中。 2.探究在物質(zhì)循環(huán)中生產(chǎn)者和分解者是否重要。 要求：參照書本探究實(shí)驗(yàn)的一般步驟進(jìn)行，利用課外時(shí)間完成，教師進(jìn)行必要的幫助和指導(dǎo)。 習(xí)題詳解 一、基礎(chǔ)題(課本P104) 1.判斷 （1）解析：物質(zhì)的往返循環(huán)是在無機(jī)環(huán)境和生物群落之間進(jìn)行的。 答案：正確 （2）解析：能量流動和物質(zhì)循環(huán)是緊密聯(lián)系，不可分割的。物質(zhì)是能量的載體，能量的儲存、轉(zhuǎn)移、固定和釋放離不開物質(zhì)的合成和分解。 答案：錯誤 2.解析：無機(jī)環(huán)境中的碳元素以二氧化碳的形式被綠色植物固定成含碳有機(jī)物，進(jìn)入生物群落。含碳有機(jī)物又經(jīng)過動植物的呼吸作用和微生物的分解作用以二氧化碳的形式釋放到無機(jī)環(huán)境中。 答案：A 3.解析：呼吸作用可以將含碳有機(jī)物分解成二氧化碳和水，釋放到無機(jī)環(huán)境。 4.答案：是。因?yàn)樯锶κ侵傅厍蛏纤猩锱c其無機(jī)環(huán)境的總和，通過物質(zhì)循環(huán)構(gòu)成一個物質(zhì)上自給自足的系統(tǒng)。 二、拓展題（課本P104） 答案： 農(nóng)田是人工生態(tài)系統(tǒng)，是以提高農(nóng)作物的產(chǎn)量和效益，使能量更多地流向人類，滿足人類的需要為目的的。農(nóng)田土壤中氮的含量往往不足以使作物高產(chǎn)，加之農(nóng)產(chǎn)品源源不斷地自農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)輸出，其中的氮元素并不能都?xì)w還土壤，所以需要施加氮肥。這與物質(zhì)循環(huán)并不矛盾。