人教版新教材高中生物《必修3》第五章四种植物对不同水体中氮去除效果的探究

四种植物对不同水体中氮去除效果的探究说课稿一、选题由来人教版新教材高中生物必修3第五章中涉及生物与无机环境相互作用而形成统一整体，本课题为课本实验的补充与延伸。“十九大”报告中习近平总书记明确提出了“绿水青山就是金山银山”，将生态环境保护又上升到一个新的高度。我们武汉市第二十三中学位于墨水湖湖畔，墨水湖水污染是我们关心的问题。我校蒲公英生物社团开展了水质监测，在前期的调查中我们发现墨水湖反复治理反复污染，富营养化仍较严重，其中氮元素影响最大。水生植物可吸收利用水体中的氮，降低水体中的氮含量，从而净化水质。然而，不同植物对污水中的氮元素去除效果不尽相同，我们希望筛选出适合本地区的植物来去除污水中的氮，因此确立了这个课题。【教学目标】生命观念 建立稳态与平衡观、结构与功能观，形成科学的世界观。科学思维 崇尚严谨的求知态度，运用科学的思维方法解决实际问题。建构数学模型，发展创造性思维。科学探究 在科学探究过程中，掌握科学探究的基本思路和方法，提高实践能力。社会责任 形成生态意识，参与环境保护实践。二、学情分析这项课题在蒲公英生物社团高二年级学生中开展，他们兴趣浓厚，并具有相关理论知识和一定的实验操作经验，依托我校数字化实验室开展探究活动。我校实验室拥有数码显微镜、高压蒸汽灭菌锅、恒温光照培养箱、数字化探究实验仪器箱等先进设备。三、实验原理及设计思路【实验目的】 为了筛选去除氮元素效果好的水生植物，并探究不同植物与污染物去除之间的联系。我们选取4种湖北省常见的水生植物：睡莲、香菇草（铜钱草）、金鱼藻、莼菜作为研究对象。在实验室条件下，重点探究4种植物对于不同水体中氨氮的去除效果。【实验原理】 生物与环境相互作用，一方面水生植物可吸收利用水体中的氮，降低富营养化水体中的氮含量（主要探究氨氮的变化），从而净化水质。氨氮是指水中以游离氨（NH3）和铵离子（NH4+）形式存在的氮。另一方面水体中的氮元素也会对各种植物的生命活动（如光合作用）造成影响。引导学生发散思维，深入思考，设计实验方案。如何设置对照实验？引导学生分析逐步完善实验设置：对照组清水+植物实验组湖水+植物对照组清水+植物实验组湖水+植物实验组模拟污水+植物对照组清水+植物实验组湖水+植物实验组要练说，先练胆。说话胆小是幼儿语言发展的障碍。不少幼儿当众说话时显得胆怯：有的结巴重复，面红耳赤；有的声音极低，自讲自听；有的低头不语，扯衣服，扭身子。总之，说话时外部表现不自然。我抓住练胆这个关键，面向全体，偏向差生。一是和幼儿建立和谐的语言交流关系。每当和幼儿讲话时，我总是笑脸相迎，声音亲切，动作亲昵，消除幼儿畏惧心理，让他能主动的、无拘无束地和我交谈。二是注重培养幼儿敢于当众说话的习惯。或在课堂教学中，改变过去老师讲学生听的传统的教学模式，取消了先举手后发言的约束，多采取自由讨论和谈话的形式，给每个幼儿较多的当众说话的机会，培养幼儿爱说话敢说话的兴趣，对一些说话有困难的幼儿，我总是认真地耐心地听，热情地帮助和鼓励他把话说完、说好，增强其说话的勇气和把话说好的信心。三是要提明确的说话要求，在说话训练中不断提高，我要求每个幼儿在说话时要仪态大方，口齿清楚，声音响亮，学会用眼神。对说得好的幼儿，即使是某一方面，我都抓住教育，提出表扬，并要其他幼儿模仿。长期坚持，不断训练，幼儿说话胆量也在不断提高。模拟污水A（低浓度）+植物实验组模拟污水B（高浓度）+植物如何控制无关变量？学生讨论得出可能存在微生物对实验结果的干扰。我们将实验用水煮沸冷却至室温后再进行后续实验操作，从而排除水体中微生物呼吸作用。尽管实验前我们进行了灭菌处理，但植物在开放的体系中培养，空气中的微生物也会在水体中大量繁殖，可能对实验结果造成影响。实验设置进一步调整为：对照组课本、报刊杂志中的成语、名言警句等俯首皆是,但学生写作文运用到文章中的甚少,即使运用也很难做到恰如其分。为什么?还是没有彻底“记死”的缘故。要解决这个问题,方法很简单,每天花3-5分钟左右的时间记一条成语、一则名言警句即可。可以写在后黑板的“积累专栏”上每日一换,可以在每天课前的3分钟让学生轮流讲解,也可让学生个人搜集,每天往笔记本上抄写,教师定期检查等等。这样,一年就可记300多条成语、300多则名言警句,日积月累,终究会成为一笔不小的财富。这些成语典故“贮藏”在学生脑中,自然会出口成章,写作时便会随心所欲地“提取”出来,使文章增色添辉。清水+植物其实,任何一门学科都离不开死记硬背,关键是记忆有技巧,“死记”之后会“活用”。不记住那些基础知识,怎么会向高层次进军?尤其是语文学科涉猎的范围很广,要真正提高学生的写作水平,单靠分析文章的写作技巧是远远不够的,必须从基础知识抓起,每天挤一点时间让学生“死记”名篇佳句、名言警句,以及丰富的词语、新颖的材料等。这样,就会在有限的时间、空间里给学生的脑海里注入无限的内容。日积月累,积少成多,从而收到水滴石穿,绳锯木断的功效。对照组清水实验组语文课本中的文章都是精选的比较优秀的文章,还有不少名家名篇。如果有选择循序渐进地让学生背诵一些优秀篇目、精彩段落,对提高学生的水平会大有裨益。现在,不少语文教师在分析课文时,把文章解体的支离破碎,总在文章的技巧方面下功夫。结果教师费劲,学生头疼。分析完之后,学生收效甚微,没过几天便忘的一干二净。造成这种事倍功半的尴尬局面的关键就是对文章读的不熟。常言道“书读百遍,其义自见”,如果有目的、有计划地引导学生反复阅读课文,或细读、默读、跳读,或听读、范读、轮读、分角色朗读,学生便可以在读中自然领悟文章的思想内容和写作技巧,可以在读中自然加强语感,增强语言的感受力。久而久之,这种思想内容、写作技巧和语感就会自然渗透到学生的语言意识之中,就会在写作中自觉不自觉地加以运用、创造和发展。湖水+植物对照组湖水实验组模拟污水A+植物对照组模拟污水A实验组模拟污水B+植物对照组模拟污水B【实验设备及药品】 无色透明塑料瓶、氨氮试剂盒（氨氮测试试剂一、试剂二、比色卡)、数字化探究实验仪器箱（CO2传感器、O2传感器）、硫酸氨、容量瓶、滴管、烧杯等。 【实验装置的改进】 在瓶盖上钻孔，加垫圈保证其气密性。将CO2传感器、O2传感器固定在培养瓶的瓶盖上，便于定期测量CO2、O2的变化。四、实验过程 【前期准备】 我们录制了微课视频，学生通过平板观看微课了解实验仪器及使用方法。查阅植物处理污水的相关文献。【实验步骤】 取样称量（植物）制备溶液消毒及灭菌前测培养后测（定期）整合数据【实验方法】 选取芳草路段墨水湖湖水（1mgL-1 氨氮）为研究对象，并以目前武汉城市污水中氮平均值为参考， 设计模拟污水A（0.5 mgL-1 氨氮）和模拟污水B（2 mgL-1 氨氮）。氨氮的浓度采用比色法，使用试剂盒测定。污水中污染物的去除率/% =(C0 -Ci)/C0 100%。其中，C0为开始时的浓度，Ci为第 i 天的浓度。 实验于2019年5月至 2019年6月进行，历时5周。每个培养瓶水样1000mL，选用生长状况相同且良好的植物，生物量（鲜重）均为10g0.5g。所有培养瓶在恒温光照培养箱中光照8小时、黑暗16小时处理。实验过程中每三天测定水体中氨氮浓度以及监测装置中的CO2、O2的变化，采样在中午12：00-13:00进行。将传感器与电脑连接，应用数字化实验配套软件进行实时分析。五、实验结果及分析以下展示部分实验结果：从以上结果可看出4种植物对于不同水体中的氮均有一定的去除效果。在模拟污水A和湖水中，睡莲的去除效果最好，其次是香菇草。启发学生思考这是什么原因？学生通过观察得出这可能与他们的通气组织更发达有关，根部易获得氧气，有利于氮元素的吸收，这与我们利用传感器测得的数据相符，也体现了生物体的结构和功能相适应。模拟污水B中，香菇草的氨氮去除效果最好，其次是睡莲。又启发学生思考为什么同一种植物在不同水体中氨氮去除效果不同，可能与植物对氮的耐受能力，繁殖特点及生物量有关。实验组与相应未加植物的对照组相比，氨氮的去除率在实验期间明显上升，这可能与该时期气温较高微生物大量繁殖也对氮元素有一定去除效果。因此，可利用植物与微生物的共生关系，如依靠植物根系的吸收、微生物的硝化、反硝化等共同作用固氮，达到“1+12”的净化效果。尽管香菇草在不同水体均有明显清除氨氮的作用，考虑其有很强的侵占能力，不建议作为净化水质的植物，而推荐种植去除氨氮效果好且具有观赏价值的植物睡莲。 我们在研究过程中还发现金鱼藻在不同水体中培养相同时间后培养瓶中CO2浓度呈现出如下规律：模拟污水B组明显低于模拟污水A组和湖水组，间接说明了较高浓度无机氮可促进金鱼藻的光合作用，这与文献报道的金鱼藻是喜氮作物相符。【成果应用】由江晶、杨梅两位老师指导张波、李茜、郑思敏三名学生应用本研究的成果污水处理反应器，参加2019年第十六届全国中学生水科技发明比赛暨斯德哥尔摩青少年水奖中国区选拨赛，获二等奖。该成果利用多种植物与微生物的共生作用过滤污水，降低污水中的氨氮。六、效果评价及反思1、这个课题非教材原有实验，是课本实验的延伸和补充。围绕身边水资源开展环保项目研究，立足解决生活中的实际问题，选题新颖。重点探究了植物生命活动对环境的影响，增进学生对生物技术应用的了解，以开拓学生的视野。2、作为我校生物社团长期研究的项目，在研究中锻炼学生的思维品质、磨练意志，学生不仅掌握科学探究的基本思路和方法，而且培养了动手操作（包括自制实验仪器）、分析数据等科学探究的能力，增强社会责任感，学生的核心素养得到提升，实验数据为环保等部门提