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2019-2020年高中生物 第3節(jié) 生態(tài)系統(tǒng)的物質循環(huán) 第2課時示范教案 新人教版 導入新課 師 上節(jié)課我們學習了物質循環(huán)，現(xiàn)在先復習一下。請看下面幾個問題。 課件展示： 1.物質循環(huán)的物質是指什么？ 2.物質循環(huán)的循環(huán)是指在什么范圍內(nèi)循環(huán)？ 3.化學元素可以在什么和什么之間往返循環(huán)？ 4.碳元素在無機環(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。關于生物富集我們在第一節(jié)就已經(jīng)學習過了。下面我們一起來看看在物質循環(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，使其成為無機物，重新被生產(chǎn)者利用，保證了物質可以在無機環(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際情況是不是這樣，沒有形象的認識。我們可以通過生活中細心的觀察以及實驗探究來形成一個形象的認識，使我們對所學知識有更加深刻的認識和理解?？梢?，觀察和實驗是非常重要的，希望大家能夠重視。下面我們來做兩個探究實驗。 實驗準備： （1）準備好實驗材料：自然狀態(tài)的土壤和嚴格滅菌的土壤、落葉、淀粉糊等。 （2）準備好實驗試劑：碘液、斐林試劑甲和乙。 （3）準備好各種實驗器材。 推進新課 板 書： 三、對土壤微生物分解作用的實驗 實驗一：落葉是在土壤微生物的作用下腐爛嗎 探究實驗的一般過程： 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 土壤中最小的有機體可能也是最重要的有機體，是那些肉眼看不見的細菌和絲狀真菌。它們有著龐大的天文學似的統(tǒng)計數(shù)字，一茶匙的表層土可以含有億萬個細菌?？v然這些細菌形體細微，但在一英畝肥沃土壤的一英尺厚的表土中，其細菌總重量可以達到一千磅之多。長得像長線似的放線菌數(shù)目比細菌稍微少一些，然而因為它們形體較大，所以它們在一定數(shù)量土壤中的總重量仍和細菌差不多。被稱之為藻類的微小綠色細胞體組成了土壤內(nèi)極微小的植物生命。 細菌、真菌和藻類是使動、植物腐爛的主要原因，它們將動植物的殘體還原為組成它們的無機物。假若沒有這些微小的生物，像碳、氮這些化學元素通過土壤、空氣以及生物組織的循環(huán)運動是無法進行的。例如，若沒有固氮細菌，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。其他有機體產(chǎn)生了二氧化碳，并形成碳酸而促進了巖石的分解。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，通過這些反應使鐵、錳和硫這樣一些礦物質發(fā)生轉移，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 讓學生結合自己的生活經(jīng)歷，列舉土壤微生物分解作用的實例，提出想探究的問題。教師予以啟發(fā)、指導。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因素的作用，還是土壤中微生物的作用呢？ 板 書： 3.作出假設 假設既可以是基于已有的知識或經(jīng)驗作出的解釋，也可以是想象或猜測。要鼓勵學生大膽提出假設，通過討論修正自己的假設。最后通過實驗驗證你的假設是否成立。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.制訂計劃 首先，要確定實驗變量是什么，需要控制的變量有哪些，如何控制這些變量，等等。其次，要確定探究的地點或場所：在野外？還是在實驗室中？第三，設計實驗方案。教材中提供了兩則案例供學生參考。如：本實驗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驗室中，可以人為地控制；實驗方案設計就是設計一下具體的操作步驟，見下。 板 書： 5.實施計劃 建議探究一在實驗室中進行，因為在室外的話，很難控制變量。教師可以巡視，并作必要的指導。 （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，并控制變量和調整變量到適宜。連續(xù)觀察記錄1個月左右。 板 書： 6.結果分析 可以將實驗過程和現(xiàn)象列表整理，進行對比分析，得出實驗結果。 注：在考試中可能要你預測可能結果和作相應的分析。 板 書： 7.表達交流 以小組形式進行交流，提出問題，進行修改。 板 書： 實驗二：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 土壤微生物能將淀粉分解成可溶性的還原糖。 4.制訂計劃 （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）在實驗室中進行。 （4）實驗步驟的設計。 5.實施計劃 具體步驟見書本。教師在實驗過程中，作必要的提示和指導。（注：1.實驗中的斐林試劑要現(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.實驗時間是幾天到幾周，所以開始時，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 分析結果 A A1 橙黃色 A2 磚紅色 B B1 藍色 B2 藍色 實驗結論：土壤微生物能將淀粉分解成可溶性的還原糖。 7.表達交流 同學之間對實驗中存在的問題進行質疑，并進行必要的修改。教師可以指導。 課堂小結 師 這節(jié)是實驗課，希望大家能從實驗中得到樂趣，提高自己的動手、思維、提出問題、分析問題、解決問題的能力。從實驗中更加清楚地理解分解者對物質循環(huán)的作用。當然，大家可以嘗試對其他的一些生物現(xiàn)象進行探究，我會給大家必要的幫助。 板書設計 第3節(jié) 生態(tài)系統(tǒng)的物質循環(huán)(第1課時) 一、物質循環(huán) 1.概念：組成生物體的C、H、O、N、S、P等化學元素，在無機環(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：具有全球性，反復循環(huán) 5. 6.物質循環(huán)與環(huán)境問題 溫室效應、酸雨等 二、物質循環(huán)與能量流動的區(qū)別和聯(lián)系 項目 能量流動 物質循環(huán) 編號 形式 以有機物形式流動 以無機物形式在生物群落與無機環(huán)境間流動 1 過程 沿食物鏈（網(wǎng)）單向流動 在無機環(huán)境和生物群落間往復循環(huán) 2 范圍 生態(tài)系統(tǒng)各營養(yǎng)級 全球性 3 特點 單向流動，逐級遞減 反復出現(xiàn)，循環(huán)流動 4 聯(lián)系 （1）二者同時進行，彼此相互依存，不可分割 （2）能量的固定、轉移、儲存、釋放離不開物質的合成和分解 （3）物質是能量沿食物鏈（網(wǎng)）流動的載體 （4）能量是物質在生態(tài)系統(tǒng)中往復循環(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驗（第2課時） 實驗一：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 4.制訂計劃 5.實施計劃 6.結果分析 7.表達交流 實驗二：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行探究。 按照書本的內(nèi)容進行操作，教師指導。本探究實驗可以以小組形式進行，地點在實驗室中。 2.探究在物質循環(huán)中生產(chǎn)者和分解者是否重要。 要求：參照書本探究實驗的一般步驟進行，利用課外時間完成，教師進行必要的幫助和指導。 習題詳解 一、基礎題(課本P104) 1.判斷 （1）解析：物質的往返循環(huán)是在無機環(huán)境和生物群落之間進行的。 答案：正確 （2）解析：能量流動和物質循環(huán)是緊密聯(lián)系，不可分割的。物質是能量的載體，能量的儲存、轉移、固定和釋放離不開物質的合成和分解。 答案：錯誤 2.解析：無機環(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物，進入生物群落。含碳有機物又經(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環(huán)境中。 答案：A 3.解析：呼吸作用可以將含碳有機物分解成二氧化碳和水，釋放到無機環(huán)境。 4.答案：是。因為生物圈是指地球上所有生物與其無機環(huán)境的總和，通過物質循環(huán)構成一個物質上自給自足的系統(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歸還土壤，所以需要施加氮肥。這與物質循環(huán)并不矛盾。