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高二生物人与生物圈单元的整体教学设计

1 教材编排意图、地位及特点
教材将本单元内容编排在必修课最后一部分讲述，既是“生物与环境”一章知识的自然延伸和提高，也是综合应用“代谢、生殖、发育、遗传”等知识理解和解决实际问题的充分体现，同时还是比较集中地阐述人的自然属性、人与自然必须协调发展的思想的一章。
教材内容的特点：
①知识学习方面：突出基础性、发展性和时代性，如对生物圈和全球性环境问题的认识，对生物多样性地位的认识等都充分体现了这一点。
②能力培养方面：突出了实践能力、利用多种媒体搜集生物学信息的能力和科学探究能力的培养。如安排了调查环境污染对生物的影响、搜集有关生态农业的信息，根据当地农业生产情况设计农业生态系统、观察SO2对植物的影响等研究性课题及实验。
③态度观念方面：突出了人文素质教育，强调了可持续发展的思想。如教材内容各知识点始终贯穿了人与自然之间必须和谐统一、协调发展的思想，要保护生物的多样性，走可持续发展之路。 

2 与其他各章联系
“遗传的物质基础”是理解物种及基因多样性的基础，“生态系统的物质循环和能量流动、生态系统的稳定性”等知识是理解生物圈稳态的基础，“代谢、生殖、发育、遗传”等知识是理解环境污染危害的基础。 

3 重点和难点
3.1 教学重点 ①生物圈的概念；②酸雨等全球性环境问题；③生物多样性及其保护。
3.2 教学难点 ①生物圈稳态能够自我维持的原因；②生物多样性与生物圈稳态的关系；③设计农业生态系统 

4 教学设计和主要教学策略
根据本单元知识之间的内在联系，建议将本单元知识划分成3个主题来讲述，主题1：生物圈的稳态；主题2：生物圈的保护；主题3人类社会的可持续发展。
主题1：生物圈的稳态，可以从地理相关知识入手引入教材，然后依次讲授：生物圈的概念；生物圈稳态的自我维持两个知识点。
关于生物圈的概念的讲授：由于学生在学习地理学科知识时已有这方面的知识积累，因此采用学案教学比较适宜，教师可以发给学生学习提纲（如：①生物圈的组成；②生物圈的形成过程；③举例说明生物的进化与生物圈的演变之间的直接联系；④人在生物圈中的地位），布置学生预习、复习，并联系实际编制好讲课稿，课堂上选l～2位代表讲述。这样教学，学生自主参与性和学习积极性会很高。 
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生物圈稳态的自我维持是一个难点，需要熟悉生态系统的结构、生态系统的物质循环和能量流动关系等基础知识，教师如采用先复习相关知识后讲解，可能造成“知之”的学生早已“知之”，“不知”的学生照样“不知”的局面，造成学生的厌倦心理。为了最大限度调动学生的参与度，建议采用探究教学法，教师为学生提供直接相关的图解和资料（如生物圈的物质循环示意图、森林生态系统图片等），由学生自己进行讨论研究，解决教师预先设计的问题，最后得出结论。可设计如下问题：①生态系统的物质循环和能量流动各有什么特点？②举例说明生态系统的稳定性的含义。③生物圈维持自身稳态的能量基础和物质基础分别是什么？④生态系统自动调节能力的大小与生物圈的稳态之间有何关系？ 
为了帮助学生进一步加深理解，教师还可以设计针对性的习题。如提供阅读材料：美国的“生物圈Ⅱ号”实验，让学生阅读回答问题。
美国的“生物圈Ⅱ号”实验（材料：略）。 

根据阅读材料回答问题：①“生物圈Ⅰ号”应该是什么？②试比较美国的“生物圈Ⅱ号”内的生态系统与地球上的农田生态系统的不同。③试设想科学家们如何维持“生物圈Ⅱ号”的稳定？④导致这场实验失败的原因是什么？⑤试述美国的“生物圈Ⅱ号”实验的意义。
主题2：生物圈的保护，可以从“生物圈Ⅱ号”实验的失败直接引入：生物圈自我维持稳态的能力有一定的限度，人类的活动造成的破坏超过这个限度会对生物圈的稳态造成威胁，“生物圈Ⅱ号” 实验的失败也告诫人们在现有技术条件下，在生物圈之外建立一个适合人类长期生活的生态系统是很困难的。所以必须对生物圈进行保护。引入第 2个主题：生物圈的保护。
生物多样性是生物圈自动调节能力的基础，所以保护生物圈首先要保护生物的多样性而环境污染是破环生物圈稳态、威胁生物多样性的重要原因，因此保护生物圈还要防治环境污染。所以分两部分讲授：1）保护生物多样性；2）环境污染的防治。 

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保护生物多样性可以讲3点：①生物多样性的含义；②生物多样性的价值及与生物圈稳态的关系；③我国生物多样性的现状及保护。由于各方面资料来源较多，比较适宜采用研究性学习的方式进行教学，让学生进行分组研究，利用报刊、杂志、互联网、广播电视等手段收集资料，对各种信息进行汇编整理，写成研究报告，用2节课时间进行交流汇报，并把学生的研究成果包括各种图片资料进行展示。通过研究性学习的过程，使具体的实例和数据深深映入学生的脑海，让学生实实在在感受到生物多样性的价值，对我国生物多样性面临的威胁及环境污染自发产生强烈的忧患意识。
在此基础上，教师再补充介绍生态系统的多样性，进一步突出生物多样性对维持生物圈稳态的影响，可从生态系统的“特点、作用、面临问题、合理开发”等方面通过列表比较的方式集中讲述森林、草原、海洋、农业和城市生态系统的知识。森林生态系统是生物圈物质循环和能量流动的主体，可重点讲述，农业生态系统可在指导学生设计农业生态系统的课题时重点讲述。
环境污染的防治可讲授以下几个知识点：环境污染的危害及防治；酸雨等全球性环境问题；研究性课题：调查环境污染对生物的影响；实验：观察SO2对植物的影响。
教师可通过展示和播放大量的图片、录像和列举直观的事例让学生总结环境污染的类型，设计探究性问题让学生探究环境污染的危害及防治措施，在此基础上要重点讲授酸雨等全球性环境问题，教师可紧密结合研究性课题：调查环境污染对生物的影响和实验：观察SO2对植物的影响来组织教学，在学生中广泛开展研究性学习。让学生通过理论研究、调查走访、实验验证等过程，总结环境污染特别是酸雨的成因、危害及防治，撰写出论文报告。 
以酸雨的成因、危害及防治为例：学生实践研究过程主要分5步：
①通过分组行动，上网查找资料；查阅相关报刊、杂志资料；走访市环保局或环境监测站；调查工业密集区如无锡市焦化厂等附近植物的生长状况等方式收集信息，进行整理研究，并初步整理出下面的内容：酸雨的形成，酸雨形成与硫循环的关系，酸雨的危害。
分组调查的学生通过对商店、餐馆密集区的调查，对河流、湖泊的污染情况等的调查，另外写出调查报告：无锡市城郊结合区环境污染对生物的影响状况报告。
②实验验证：观察 SO2对植物的影响。“耳听为虚，眼见为实”，上述信息很多是间接得来的，学生感性认只不深，需亲自实验来验证，设计实验方案（包括研究目的、材料仪器、操作过程、实验结果分析并得出结论）。
③小组讨论，提出合理化防治建议。
④撰写论文。
⑤课题延伸。 

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从对生物多样性现状的研究，对环境污染的研究学习，学生深切感受到人类的活动──向生物圈索取资源的数量和速度，向环境排放废物的量，已经威胁到生物圈的稳定，人类的生存和发展不可能脱离生物圈。地球和生物圈的危机就是人类的危机从而引入第3个主题：要尊重自然、善待自然，实现人类社会的可持续发展。
要充分利用教材资源进行讲述维持生物圈稳态主要措施：
l）能量方面：节约能源，实现能源的清洁生产；开发新能源。
2）物质生产方面：建立无废料生产体系（原料→产品→原料→产品），实现生态农业、生态工业。
3）合理利用和保护野生生物资源，建立自然保护区等。 
讲述过程中，诸如“野生动物肉可食、皮可穿、骨头可以泡酒”等片面强调野生动物的直接价值、不利于生物多样性保护的思想要进行重点分析、引导。
教师要重点指导学生设计农业生态系统，这是一个难点。
学生缺乏感性认识：对常见农作物种类、生长环境、影响因素、肥料的施用等知之甚少，组织学生进行一次实地考察非常必要，即使看不到完整的生态农业示范区，但通过实地考察，学生有了实际的感受：感受到农民秸杆回田，感受到食用菌的栽培环境等，然后教师再提供典型的实例帮助学生分析，然后布置学生进行分组讨论和设计，分以下几步完成：
调查我市农业生态系统的现状时查阅农业生态系统建设的资料→设计初步方案→分析讨论修改方案→交流。
实践证明：上述教学过程的实施，尽管大大增加了教师组织教学的困难和工作量，但对学生多种能力的培养是任何单纯的课堂教学所无法
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