高中生物人教版必修三 稳态与环境高中必修3第5章第3节生态系统的物质循环教案4.docx

高中生物人教版必修三 稳态与环境高中必修3第5章第3节生态系统的物质循环教案4.docx

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高中生物人教版必修三稳态与环境高中必修3第5章第3节生态系统的物质循环教案4

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探究土壤微生物的分解作用教学设计

必修3第5章《生态系统及其稳定性》第3节的实验《探究土壤微生物的分解作用》

教材分析：

本课的内容是人教版生物必修3第5章第3节《生态系统的物质循环》课后的探究实验，主要内容包括：

探究落叶是否是在土壤微生物的作用下腐烂的和探究土壤微生物对淀粉的分解作用。

通过前面对生态系统的组成成分和生态系统物质循环知识的学习，学生已经从理论上对微生物的分解作用有了认知，并联系生活实际产生了浓厚的探究兴趣。

按照观察现象——提出问题——作出假设——设计方案——进行试验——分析结果——得出结论的程序进行探究试验，有利于提高学生创新思维能力，锻炼学生动手操作能力和培养学生科学研究能力。

学情分析:

由于学生缺乏微生物方面的知识，在指导学生进行该课题的研究时，教师可让学生结合自己的生活经历，列举土壤微生物分解作用的实例，提出想探究的问题。

并通过多媒体查阅有关资料、观看视频等方式设计实验方案、解答疑难问题。

根据探究结果，联系生活实际作进一步探究，关注社会热点问题。

教学目标

一、知识目标

1、设计和进行对照实验，尝试探究土壤微生物对落叶的分解作用。

2、分析土壤微生物分解淀粉的情况。

二、能力目标

1、通过探究实验培养学生质疑能力和发散思维能力，提高学生探究、合作和交流能力。

2、通过信息技术和探究实验的结合，培养学生收集和处理信息的能力，获取知识的能力，分析解决问题的能力。

三、情感价值目标

引导学生深入探讨生物科学、技术和社会三者之间复杂的互动关系，养成热爱科学、尊重科学，理智地运用科学成果的情感和意识，树立人与自然和谐发展的观念，形成科学的价值观。

教学重点：

1、探究土壤微生物对落叶中有机物的分解作用

2、探究土壤微生物对淀粉的分解作用

教学难点：

1、根据实验结果继续探究塑料垃圾的降解问题。

2、把探究实验结果运用于生活实践中，利用信息技术手段宣传秸秆还田的道理，服务于社会。

课时安排：

课堂教学、实验操作1课时，30d后观察实验结果，并继续探究和实践。

教学手段：

板书、多媒体、分组实验。

教学方法:

1、学生查阅资料和动手操作（要求学生课前预习课本实验内容，利用手机、电脑等多媒体查阅有关资料，明确要探究的问题，做出假设，并设计实验方案和进行实验）。

2、利用视频资料学习探究实验方法，利用多媒体手段分析、解答实验现象和问题。

3、在本次探究实验的基础上进一步关注、探究和解决社会热点问题。

教学过程:

导入:

观察自然现象

1、秋天，落叶纷飞，春天，绿草如茵，“落红不是无情物，化作春泥更护花”。

落叶和落花在春天都不见了痕迹，腐烂化作春泥，使花卉长势更好。

2、若把淀粉洒在土壤里，过一段时间，淀粉会消失不见。

讲授新课:

【提出问题】

落叶、落花和淀粉在土壤中为什么会消失？

【做出假设】

1、落叶、落花是在土壤微生物的分解作用下腐烂的。

2、淀粉在土壤微生物的作用下分解了。

【设计实验】

案例1、落叶是在土壤微生物的作用下腐烂的

小组合作探究

一、实验原理

微生物能分泌多种水解酶将大分子有机物分解成小分子有机物，如纤维素酶、淀粉酶分别将纤维素、淀粉分解成葡萄糖，然后被微生物吸收到细胞中利用，这样就导致落叶腐烂。

二、实验材料：

土壤、落叶。

实验器具：

玻璃容器、标签、塑料袋、恒温箱、纱布。

三、实验设计步骤

1、取2个圆柱形玻璃容器，分别贴上“甲组”、“乙组”标签。

2、将准备好的土壤分别放入两个玻璃容器中，将乙组放入恒温箱中，60°C灭菌1h。

3、取大小、形态相同的落叶12片，分成2份，分别用纱布包好，埋入2个玻璃容器的土壤中，深度约5cm。

4、将2个玻璃容器放在实验室相同环境中，30d后取出纱布包，观察比较两组落叶的腐烂程度。

四、实验操作和多媒体的应用

当实验原理、方法和步骤都清楚后就可以按实验设计方案进行实验了。

由于实验等待观察时间较长，实验前或在等待期可利用多媒体查阅相关资料，观看视频来指导实验，获得对本试验的感性认识，解决实验中可能遇到的问题。

附：

视频资料（见PPT）

小组合作探究。

PPT展示视频资料。

问题探讨：

1、取土壤是在落叶多的地方还是落叶少的地方取，为什么？

答：

落叶多的地方，这个地方微生物密集。

2、取表层土还是深层土？

为什么？

答：

取表层土，大部分微生物进行有氧呼吸。

3、该实验的自变量，因变量是什么？

答：

自变量是微生物的有无，因变量是落叶的腐烂程度。

4、甲、乙两组哪个是对照组，哪个是实验组？

答：

甲组是对照组，乙组是实验组。

5、试验中无关变量有哪些?

答：

温度，水分，空气。

五、预期结果

根据实验原理和假设推测出可能的结果。

结果和假设是否一致，还要根据实验的现象来进行判断，得出结论。

六、实验结果和结论

1、实验结果：

30d后从土壤中取出纱布包观察落叶，大多数实验小组都得出以下结果：

甲组：

落叶腐烂

乙组：

落叶不腐烂

少数实验小组观察到乙组落叶略有腐烂。

2、结论：

落叶是在土壤微生物的分解作用下腐烂的。

由教师设计探讨内容，学生可上网查阅资料解答问题。

根据实验结果得出结论

问题探讨：

1、相同时间内甲组落叶的腐烂程度大于乙组，说明了什么？

答：

微生物对落叶有分解作用。

2、实验组（乙组）经过了灭菌处理，为什么最后也有部分腐烂？

答：

土壤未与空气隔绝，已被微生物污染。

3、是否出现与假设相反的情况？

说明理由。

答：

有可能。

微生物会释放某种物质，延缓落叶的腐烂。

思考—讨论—网上查阅资料—解答问题。

案例2：

探究土壤微生物对淀粉的分解作用

一、实验原理

1、土壤微生物能分泌淀粉酶将淀粉水解，淀粉遇碘变蓝，可用碘液检测淀粉是否被分解。

2、土壤微生物能分泌淀粉酶将淀粉分解成还原糖，还原糖遇斐林试剂在加热条件下，产生砖红色沉淀。

二、设计方案

1、将取自农田、林地或花盆等处的土壤放入里面垫有厚纱布的烧杯中，加水搅拌，然后将纱布连同土壤一起取出，将留在烧杯中的土壤浸出液静置一段时间后备用。

2、另取两只烧杯，编号为A、B，放入等量淀粉糊。

在A烧杯中加入30ml土壤浸出液，B烧杯中加入30ml蒸馏水。

3、在室温20oC左右下放置7d后，分别取A、B烧杯中的

溶液20ml，各放入两支试管中，分别编号为A1、A2、B1、B2。

4、在A1、B1中加入碘液；在A2、B2中加入斐林试剂，水浴加热。

5、观察试管中溶液颜色的变化，记录实验结果。

三、进行实验

对不同的土壤分别依上述步骤进行操作，实验过程中要注意控制变量。

四、实验结果及分析

A1：

不变（蓝）色A2：

砖红色

说明在有土壤微生物存在时，淀粉被分解成还原糖。

学生分组设计和进行实验。

B1:

蓝色B2：

无砖红色

说明在没有土壤微生物存在时，淀粉未被分解。

五、实验结论

土壤微生物能分解淀粉，形成还原糖

【课堂练习】见PPT

【表述和交流】

完成实验报告，在班级内进行交流，听取其他同学质疑。

通过讨论和上网查阅资料，对本小组的实验进行解释和说明。

【进一步探究】

一、探究内容：

土壤微生物能否将塑料垃圾降解

二、探究意义

随着社会的发展，物质不断丰富，人们生活水平不断提高，购买力大大增加，塑料产品、塑料包装袋为越来越多的人所利用。

因而导致塑料大量堆积，造成可怕的白色污染。

如何解决塑料垃圾的污染，是我们应该探讨的重要课题。

通过问题探究，利用多媒体上网查阅相关资料，可以增强我校学生对白色污染的认识及对环境保护的重视程度，加强我校学生的环保意识，增加社会责任感，还可让每个同学积极行动起来，尝试通过实验找到让塑料垃圾降解的办法。

通过手机微信、QQ平台向家人、亲朋宣传塑料垃圾污染的危害，避免或减少使用塑料袋及塑料制品。

三、探究思路

废旧塑料通常以填埋或焚烧的方式处理。

焚烧会产生大量有毒气体造成二次污染，填埋会占用较大空间，塑料自然降解需要

引导学生进一步探究。

两年以上，降解后还会污染土壤和地下水。

根据上述案例结果分析，土壤微生物既然能分解落叶中的有机物，那么能否也能分解有机高分子的塑料呢？

如果我们把不同塑料垃圾分别填埋在不同温度、湿度，不同种类的土壤中，定期观察塑料垃圾的降解情况，就有可能找到降解不同塑料的微生物。

把这些微生物在实验室分类培养保存，再用于白色垃圾处理，就可解决白色污染问题。

四、进行实验

成立生物兴趣小组，按实验思路设计进行实验。

【拓展实践】

通过上述探究，同学们不但认识到了土壤微生物的重要作用，也掌握了实验探究的方法，增强了环保意识，学习生物的积极性也得到了提高。

从上述探究中联系到秸秆还田的原理和重要意义，要求学生通过手机微信、QQ平台向家长、亲朋转发宣传“禁止秸秆焚烧，促进秸秆回收利用”的有关文章

附：

《禁止秸秆露天焚烧、促进秸秆回收利用》文章（来源于曹小春获奖论文）

引导学生说出探究思路。

对学生进行STS教育。

反思：

研究结果表明，信息技术环境下的高中生物探究实验教学模式有助于激发学生的学习兴趣和求知欲望,优化生物教学环境，引导学生主动参与、乐于探究、勤于动手，培养学生收集和处理信息的能力，获取新知识的能力，分析和解决问题的能力以及提高学生探究、合作和交流能力；信息技术环境下的探究式实验教学有助于培养学生的质疑能力和发散思维能力，它改变了学生的学习方式，有助于培养学生的信息素养，从而促进素质教育的实施，提高学生的综合素质。