【分　 类】 教育科学
【关 键 词】 生态瓶  物质循环  碳循环  
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正文：
摘  要  本文以一个“生态瓶”为主线，通过学生分组实验、自主学习与合作探究以及板演等多种教学手段进行有效的互动教学，实现预期目标。
关键词  生态瓶  物质循环  碳循环  
 
1  教材分析及设计思路
“生态系统的物质循环”是人教版高中生物学教材（必修3）《稳态与环境》第五章第三节的内容。该节内容是以前两节“生态系统的结构”和“生态系统的能量流动”以及前面绿色植物的“光合作用”和“呼吸作用”等为基础的。在学习“物质循环”这部分知识时，教师可以巧妙的以一个“生态瓶”为主线贯穿整节课，这样既可以提高学生学习兴趣，也可以复习、链接前后节内容，起到承上启下的作用，从而使学生对“生态系统的物质循环”有一个更立体、更深入的认识。
 
2  课前准备
教师准备：多媒体课件、仅放有小鱼的小瓶、试管、碘液、斐林试剂、酒精灯
学生准备：自制的小生态瓶（要求提前一个月准备好而且是密封的）、（以小组为单位提前七天准备的）A烧杯（在20℃下放置七天的淀粉与土壤浸出液的混合物）和B烧杯（在20℃下放置七天的淀粉与蒸馏水的混合物）
 
3  教学目标
3.1  知识目标  尝试探究土壤微生物的分解作用；以碳循环为例，分析生态系统中的物质循环；说明能量流动和物质循环的关系；关注碳循环平衡失调与温室效应的关系。
3.2  能力目标  通过分组实验培养学生动手实践能力和观察思考问题能力；利用讨论交流培养学生合作与创新思维能力；学会分析生态系统中碳循环的方法；通过“能量流动”与“物质循环”的关系，培养学生的比较、归纳能力以及用辩证统一的观点去分析事物的能力
3.3  情感目标  通过生态系统两大功能的学习，培养学生的环保意识。
 
4  教学过程
4.1  由“生态瓶”复习并引入“探究实验”  教师拿出只放有小鱼的小瓶，询问学生在日常生活中是否有过用小瓶养小鱼的经历，并告诉大家经常看小鱼游动对眼睛很有好处，可以缓解疲劳，以此来激起学生的学习兴趣，便于引起下文。教师适时提出问题：为什么要经常给鱼换水？不换水行不行？用什么方法可以解决缺氧问题？小鱼产生的排泄物如何处理？应该把小瓶放在什么环境里？教师以问题串的形式引出生态系统的组成成分，这样既复习了前面两节课的知识点，又引出了本节课的内容。在解决鱼的排泄物这个问题上，会有学生提出向里面加入沙子或泥土，因为里面的微生物有分解作用，教师可以顺势提出：土壤里的微生物真的有分解作用吗？我们需要通过实验来验证一下。随即引出教材参考案例2“探究土壤微生物对淀粉的分解作用”。教师对这部分的实验教学可以进行如下设计：
 
（1）分组实验、合作探究  
教师用多媒体展示探究实验过程图片，并提出这样几个问题：①对本实验做出的假设是什么？②自变量是什么？③实验组与对照组各是谁？④四支试管各有哪些现象？⑤该实验得出的结论是什么？随后教师给每个小组发放试管、碘液、斐林试剂及酒精灯，学生以小组为单位，用他们自己提前准备好的材料（装有液体的A、B烧杯）做探究实验，并分组讨论以上问题。这个过程意在让学生通过自己亲手做实验来使他们对微生物的分解作用有更深入的理解。
 

 
（2）小组汇报、教师点拨
小组讨论后，派代表汇报结果，教师针对不完善的地方加以补充说明。最后师生共同得出结论：土壤中的微生物确实有分解作用。
 

1.   由“生态瓶”引入物质循环 

教师让学生拿出他们提前一个月准备好的（密封）小生态瓶，并询问大家小鱼在里面的生活情况。大部分学生养的小鱼生活的都很好，教师由此顺势提出问题：小鱼为什么可以长期正常生活下去？它的食物从哪来？食物会不会被吃光？从而激发学生对这部分知识的兴趣，引起学生思考，使其热切期盼通过下面的学习尽快找到解决这个问题的答案。
 
（1）碳循环
首先，请学生自主学习碳循环部分，然后教师用多媒体展示“光合作用与呼吸作用过程”图片，请学生说出光合作用与呼吸作用过程中碳是如何传递的？
()此处意在通过分析这两个过程，使学生充分认识到光合作用与呼吸作用在物质循环过程中的重要性。
然后，教师请学生结合课本中图5—11“碳循环模式图”思考这样几个问题：①碳在自然界主要以什么形式存在？②碳在生物群落中主要以什么形式存在？③碳在无机环境与生物群落之间以什么形式循环？④通过哪些方式实现循环？最后通过讨论师生共同归纳出：  

接着，教师请学生继续分组讨论：①除了碳以外，还有没有其他物质能在生物群落与无机环境之间循环？②物质循环的“物质”指什么？“循环”指什么？③物质循环的特点是什么？通过学生讨论、教师引导，使学生清楚地认识到除了碳元素以外，还有硫、氮等物质也能循环，并且物质循环的“物质”指的就是这些构成生物体的基本元素，“循环”是指这些元素在生物群落与无机环境间往返出现，随大气环流在全球范围内流动。
    最后，通过以上的学习，教师请学生独立画出碳循环文字示意图。各小组派代表上前板演，比较看谁画的好，教师进行点拨，师生共同画出双方都满意的图。
 
（2）温室效应
教师请学生结合刚才师生共同完善的碳循环文字示意图，思考：哪些环节是引起温室效应的主要原因？温室效应将带来哪些危害？通过分析，学生会清楚地认识到：化石燃料燃烧使碳在短时间内大量地释放出来，乱砍滥伐森林又使绿色植物吸收的CO₂减少，打破了生物圈中碳循环的平衡，这些因素使大气中CO₂含量增加，导致温室效应。它会导致气温升高，海平面上升，进而对人类和其他许多生物的生存构成威胁。学生了解了导致温室效应的原因及危害，就能正确提出缓解温室效应发生的措施。
 
（3）物质循环与能量流动的关系
物质循环和能量流动是生态系统的主要功能，二者缺一不可，通过比较，可以使学生对二者的关系有更透彻的理解。比较的内容如下（教师先用多媒体展示空白表格，再补充）：

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