《生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)》（第2課時）公開課教案

2/9《探究土壤微生物的分解作用》教學設計一、教材分析1、教材地位本課為必修三第五章《生態(tài)系統(tǒng)及其穩(wěn)定性》中第三節(jié)《生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)》課后的探究實驗，通過本節(jié)課學生將了解土壤微生物的分解作用。探究的結果有利于加深學生理解對人與自然的關系，具有很強的現(xiàn)實意義。2、三維目標知識目標：1、了解土壤微生物的分解作用。情感態(tài)度價值觀：1、養(yǎng)成質(zhì)疑、求實及勇于實踐的科學精神和科學態(tài)度。2、理解人與自然和諧發(fā)展的意義。能力目標：1、能夠觀察或從現(xiàn)實生活中提出可以探究的問題。2、能夠確認變量、作出假設和預期。3、能夠設計可行的、邏輯嚴謹?shù)膶嶒灧桨浮?、能夠?qū)嵤┓桨?，觀察結果，解釋數(shù)據(jù)。5、能夠用準確的術語、圖表介紹研究結果3、教學重點和難點：重點：確認變量，作出假設，設計可行的，邏輯嚴謹?shù)膶嶒炘O計。難點：針對實驗中的無關變量進行嚴格的控制。二、學情分析1、學生已有的知識水平和能力基礎：①學生在前期學習中，已經(jīng)學習過如何確認變量，為實驗的設計奠定了必要的基礎。②高一下半學期的學生思維的目的性，連續(xù)性和邏輯性已初步建立，具基本的實驗設計思路。這個階段的學生動手操作和執(zhí)行能力都較強，能夠積極有效的解決實驗中遇到的問題。2、學生在實驗探究中可能遇到的困難和具體對策學生對實驗中變量的控制有可能考慮不嚴謹，在實驗開始之前通過師生討論，小組討論來解決問題。三、教法學法實驗教學和探究性學習相結合。教師位于引導者、服務者的位置，給學生提供一個自主探究的平臺，由學生自己提出實驗課題，選擇實驗材料，設計實驗方案。四、教學過程1、導入新課。為了讓大家更好的體驗探究性學習的魅力，我們設置的探究實驗過程高度復原科研歷程，分為：提出問題；開題答辯；實驗實施；結題匯報。通過前兩節(jié)課的學習，我們完成了“提出問題”和“開題答辯”這兩個環(huán)節(jié)，并且評選出而三個課題：1.樹葉是在土壤微生物的作用下腐爛的么？2.環(huán)境溫度對土壤微生物分解作用的影響。3.土壤深度與土壤微生物分解作用的關系。這三個課題的小組在課下，經(jīng)過一個多月的實驗，終于完成了自己的探究，今天就請各個小組的代表為我們展示一下他們的探究成果！2、介紹亮點。開始之前，現(xiàn)由我來給大家介紹一下他們實驗設計中共同的幾個亮點。①實驗容器：簡單易得的一次性餐盒，為了更好的模擬土壤微生物有氧，濕潤的環(huán)境，小組成員們想到用雙層浸濕的紗布覆蓋在土壤表面。②實驗樹葉：學生們在花園里對比了之后選取了海棠的葉子，質(zhì)軟（相對易分解），且形態(tài)大小符合我們的需求，實驗實施過程中，學生們盡量挑選生理狀態(tài)相似，在相似的位置將其剪成2cm×2cm大小；③學生們還想到了在裝樹葉的紗布包上縫上一段繩兒，方便觀察結果取出時將其拉出，避免了拔土和找不到位置的尷尬。④實施滅菌時，為了避免土壤水分的流失以及確保滅菌的徹底性，學生們將土壤薄薄的鋪在餐盒蓋子上并包上保鮮膜進行分散滅菌；為了確保實驗的嚴謹性，學生們還把滅菌組所用的紗布袋和餐盒也放在其中一起滅菌。⑤設計實驗時，學生還想到同時平行設計三個實驗小組，每個小組里設置三個重復，方便在第6天，第11天，第16天觀察結果時，分別取一組進行觀察記錄，避免只設置一個實驗組，需要不斷地挖出觀察再放進去埋好而影響實驗結果。（之所以每個過程學生想的如此細致，離不開開題時學生們的激烈談論爭辯，更離不開團隊的合作。）3、結題匯報接下來就把講臺交給大家，讓各個小組代表依次展示自己的成果。Ⅰ.“環(huán)境溫度對土壤微生物分解作用的影響”小組成員們設置的自變量分別為低溫，室溫，和高溫三個實驗梯度。實驗開始前，學生們根據(jù)優(yōu)化后的實驗設計進行分工。在材料準備階段，3個人組成一個小分隊，1隊的主要任務為挖土，采摘并剪裁樹葉；2隊制作紗布袋。最后大家一起將剪裁好的樹葉和紗布袋組裝起來。實驗實施階段，學生們則分為2人一組，共3組，分別負責低溫，室溫，和高溫的實驗組操作。實驗進行時，2人相互配合，先稱量1kg的土壤裝入餐盒中鋪平，接著均勻放置三個紗布包作為實驗重復，然后再在其上均勻覆蓋1kg的土壤，最后用雙層浸濕的紗布將其覆蓋。完成之后貼上標簽，將其放置在相應的溫度條件下。經(jīng)過半個多月的等待，終于有了結果。成員們通過對比觀察了不同自變量條件下，土壤對相同大小樹葉的分解情況后發(fā)現(xiàn)，在一定范圍內(nèi)，溫度越高，分解作用越強。并且討論認為，這應該和酶的作用有關。Ⅱ.“樹葉是在土壤微生物的作用下腐爛的么”兩個實驗小組給出了不同的實施方案，其中一個小組根據(jù)課本的提示，對比觀察了滅菌土壤和自然土壤對相同體積樹葉的分解情況。最終得出：在存在土壤微生物的情況下，分解作用更加顯。 遺憾的是，土壤浸出液組并沒有得出明顯的實驗結果，通過分析一個細節(jié)，通過不斷查閱資料。分析原因可能是由于所取土壤中的分解紙張的微生物較少，而我們的實驗周期也相對較短。針對這一推測，小組成員們進一步查閱資料進行了后續(xù)的實驗，參考選修一“分解纖維素的微生物的分離”中土壤取樣的兩種方法，又進行了兩組實驗，一組為“腐殖土浸出液”，一組為“富集土浸出液”。可喜的是，“富集土浸出液”得到的結果較為明顯，表明：在存在微生物的情況下，土壤的分解能力更加明顯。Ⅲ、“土壤深度與土壤微生物分解作用的關系”實驗所用的土壤取自校園中的花園。選一塊落葉較多的空地，清除表面的落葉和雜質(zhì)，首先在地表挖取0—10cm的土壤，在此基礎上依次挖取10—20cm,20—30cm深的土壤用于實驗；結果顯示：10cm—20cm深度的土壤分解作用最強。分析原因可能是相對于0—10cm的土壤，10—20cm深的土壤遠離地表，人為干擾因素較少；其次，比起20-30cm的深度土層相對較淺，氧氣充足，微生物種類比較多。 學生們的實驗步驟或許還有不嚴謹?shù)牡胤?，實驗結果或許也并不完美，但重要的是探索過程中的收獲和成長。綜合幾組的實驗結果，學生還總結出：在有人為干擾的情況下，高溫，10—20cm深的土壤分解作用較好。這一結果也豐富了學生們的生活經(jīng)驗。4、評選⑴“最亮的星”：可以從介紹的5個亮點中，挑選出一個你認為最巧妙的亮點；也可以從他們的匯報中挑選出一個你認為很巧妙的創(chuàng)新，并給出理由。（學生填寫之后，統(tǒng)計票數(shù)，最終亮點三和亮點五獲得“最亮的星”稱號。）每個亮點挑選一個評論進行閱讀：亮點一：優(yōu)點：餐盒簡單易得，搬運容易；對自然環(huán)境的模擬很到位。建議：用可降解的餐盒會更環(huán)保。亮點二：優(yōu)點：從縮短實驗周期的角度出發(fā)，想到了用質(zhì)軟的海棠葉子，并且對于實驗中的無關變量控制的非常好，挑選了生理狀況相似并且在相似的位置剪裁。亮點三：優(yōu)點：小細繩的大智慧，簡單但是功能強大。亮點四：優(yōu)點：從滅菌的目的出發(fā)，充分考慮了滅菌的徹底行和嚴謹性。亮點五：優(yōu)點：我覺得這應該是模擬之后想到的設計，模擬實驗真的很重要！建議：換成更大的實驗容器，里面同時放置多個實驗組，這樣誤差會不會更小。（1）“明星實驗小組”：學生通過與實驗小組代表交流討論，選擇支持的小組，并說出理由。（學生選擇后，統(tǒng)計人數(shù)，最終“環(huán)境溫度土壤微生物分解作用的影響”實驗小組獲得“明星實驗小組”的稱號。）支持小組一的理由：簡單明了，結果明顯；匯報時，讓一個人來展示實驗操作，更容易理解。支持小組二的理由：設計實驗是考慮的因素非常多，為了避免樹葉厚薄和土壤本身的干擾，選擇了土壤浸出液，但是我覺得水本身也會干擾實驗結果，而且紙張跟樹葉成分應給還是有差別的。但是我還是選擇了這個小組是因為，我非常欣賞他們遇到問題，不放棄，繼續(xù)鉆研的精神。 支持小組三的理由：喜歡他們不急于否定自己，敢于挑戰(zhàn)權威的精神。支持小組四的理由：我覺得他們用實際行動證明了：科學觀點是應該建立在實驗證據(jù)的基礎上的，而且這幾組實驗中，他們的結果也最為明顯。最后，讓獲獎小組的代表發(fā)表獲獎感言。五、教學反思本節(jié)課的突出的教學特點主要有兩點：1、教師引導，學生實施。充分體現(xiàn)了學生的主體性。學生的潛力是無限的