跨学科实践活动9 探究土壤酸碱性对植物生长的影响-2024-2025学年九年级化学人教版（2024）下册

跨学科实践活动9：探究土壤酸碱性对植物生长的影响教学设计 一、课标分析： 《义务教育化学课程标准（2022版）》在5个学习主题中的化学与社会·跨学科实践中，围绕培养学生核心素养的目标要求，设计了10项跨学科实践活动。跨学科实践活动原则上应从这10项跨学科实践活动中进行选择，规定所用课时不少于本学科总课时的10%。为保证跨学科实践活动课时的有效落实， 结合教学实际设计跨学科实践活动方案，对落实立德树人根本任务、促进学生德智体美劳全面发展具有重要意义。 二、内容分析： 本活动以人教版九年级化学下册课本第十单元跨学科实践活动9：《探究土壤酸碱性对植物生长的影响》为例，通过融入课堂教学开展跨学科实践活动，构建初中化学跨学科实践活动的课堂教学方案。 《探究土壤酸碱性对植物生长的影响》这一项目属于调查研究类综合实践活动，与具有现实意义的土壤改良、植物栽培密切相关。该项目以酸碱盐的性质和转化为研究对象，以土壤的酸碱性对植物生长影响的探究为载体，承载学生必做实验“常见酸和碱的化学性质”，融合初中化学、地理、生物等课程内容。其中土壤酸碱性的测定、应用酸碱盐之间的化学反应来改良土壤等属于化学学科的知识，认识我国土壤酸碱度分布情况等属于地理学科的内容，认识土壤的酸碱性对植物影响生长的关系涉及生物学科的内容。学生通过测定土壤的酸碱性、了解我国土壤酸碱度分布、探究土壤酸碱性对植物生长的影响、动手栽培植物等活动，理解变化观、化学与可持续发展大概念，体会实验室探究与真实问题解决的关联。 3、 教学目标： 1.以测定土壤的酸碱性为任务驱动，通过查阅资料，了解土壤取样、配制及测定酸碱性的方法。选取校园或农田的土壤，设计实验测定土壤的酸碱性。 2.以探究植物生长适宜的pH为任务驱动，举例说明不同植物的生长对土壤酸碱性的要求。选择一种适合的植物，在不同pH的土壤中进行种植（或用溶液环境模拟栽培），探究不同酸碱性溶液对其造成的影响，确定其适宜生长的pH。 四、教学重点、难点： 重点：掌握测定土壤酸碱度的方法，理解土壤酸碱性对植物生长的影响，理解改良土壤酸碱性的化学原理。 难点：准确测定土壤酸碱度，设计土壤改良方案。 五、教学过程： 【活动引入】中山公园社稷坛的五色土的五色土取自全国各地，按照东、南、中、西、北五个方位摆放，寓意中华疆域地大物博。青、红、黄、白、黑五种颜色土放置的方位，恰好也对应了今天中国土壤分布的情况。地质条件和生态环境不同，使土壤的酸碱性存在差异。研究土壤酸碱性对植物生长的影响，对种植业及其发展具有重要意义。 【活动设计与实施】 任务一 测定土壤酸碱性 【教师】测定土壤酸碱性之前需要做哪些工作呢？ 【学生】讨论、回答。 【教师】引导、讲解测定土壤酸碱性的准备工作有土壤采样、处理，配制土壤浸出液，测定浸出液的酸碱性。 【教师】以下哪种取样方式是合理的呢？土壤采样、处理有哪些注意事项？ 【学生】讨论、回答。 【教师】讲解土壤采样及处理的注意事项。①注意所取采样点要分布均匀，避开特殊地点；避免阳光直射，防止酸、碱气体污染，以及灰尘等异物进入样品。②将各采样点的土壤混合均匀，提取适量的样品。 【教师】下一步怎样配制配制土壤浸出液呢？要用到什么仪器或者材料？ 【学生】讨论、回答。 【教师】展示配制土壤浸出液的实验用品，讲解配制步骤。 实验用品：烧杯、玻璃棒，干燥土样、蒸馏水。 配制步骤：取干燥土壤样品，将土壤样品与蒸馏水按1∶5的质量比在烧杯中混合，充分搅拌后，静置，得到土壤浸出液。 【教师】土壤浸出液配制好以后，用什么测定浸出液的酸碱性呢？测定溶液的酸碱性要用到什么指示剂？测定溶液的酸碱度要用到什么？引导学生从定性定量两个方面来回答。 【学生】讨论、回答。 【教师】讲解测定溶液的酸碱性用紫色石蕊、无色酚酞。测定溶液的酸碱度用pH试纸或者pH计。如果用pH试纸测定溶液的酸碱度，应如何操作呢？ 【学生】回答。在干燥洁净的白瓷板或玻璃片上放一片pH试纸，用干燥洁净的玻璃棒蘸取待测溶液，滴到试纸上，立即将试纸显示的颜色与pH标准比色卡比较，读出对应的pH。 【教师】溶液酸碱性和pH之间的关系是怎样的？ 【学生】回答。酸性溶液的pH<7； 中性溶液的pH=7；碱性溶液的pH>7。pH越小，表示溶液的酸性越强；pH越大，表示溶液的碱性越强。 【图片展示】智慧农业的秘密武器——六合一土壤检测仪 【学生活动】布置学生活动任务。选取校园或周边地区不同类型的土壤，各小组分别设计实验，测定选取土壤的酸碱性。 【学生活动】学生活动任务实施。选取校园或周边地区不同类型的土壤，各小组分别设计实验，测定选取土壤的酸碱性。 1.组建小组，每组4-5人，明确组长、记录员、实验操作员等角色。确定各小组成员的分工职责，如组长负责组织和协调，记录员负责数据记录等。各小组成员需相互配合，确保每位成员都能积极参与到活动中，共同完成任务。 2.各小组分别设计实验，选取校园或或周边地区不同类型的土壤，包括花园、草地、树林、农田等。为保证数据的代表性，每个地点采集五个不同深度和位置的土壤样本。 3.将采集到的土壤样本编号，分别配制成溶液，并使用pH计或pH试纸测试土壤样本的pH值。每个地点至少测三次，取平均值以确保结果的准确性。 4.将各组的测量结果进行汇总，计算每个采样地点的平均pH值。 【教师】展示各小组的实验方案和测定结果。 任务二 探究植物生长适宜的pH 【教师】结合生物学的知识，植物的健康生长离不开哪些必要的条件呢？ 【学生】讨论、回答。 【教师】引导、讲解。充足的光照，适宜的水分，适宜的温度，适宜的湿度，空气，肥沃的土壤及适宜的土壤酸碱性。 【资料展示】不同植物对土壤酸碱性的要求。 【教师】植物生长的影响因素这么多，我们如何探究土壤酸碱性对植物生长的影响呢？ 【学生】小组讨论、回答。 【学生活动】布置学生活动任务。以新鲜绿豆为例，探究不同酸碱性溶液对其造成的影响。 实验用品：烧杯，温度计，新鲜绿豆，配制pH分别为5、6、7、8、9的溶液。 实验方案：用5只烧杯，分别倒入pH为5、6、7、8、9的溶液各50 mL，做好标记，在5只烧杯内放入大小一致的8粒绿豆。确保5只烧杯除溶液酸碱性外，其余条件均相同，在一周的同一时间 内，每天定时观察，测量，并且测定溶液的pH，把观察到的绿豆生长情况记录在表格中。 【展示】一周后展示交流学生的实验记录。 【教师】如图是某实验研究测得绿豆发芽、生长受溶液酸碱性的影响。分析下图你能得出什么结论？ 【学生】讨论、回答。绿豆种子在中偏碱性的pH值(7.0~7.5)条件下发芽率最高，植株长势相对较好。 【教师】下表是某实验研究测得小麦发芽受溶液酸碱性的影响，分析下表你能得出什么结论？ 【学生】讨论、回答。小麦在中性和偏酸性的发芽率和生长比在碱性溶液中的生长要更好一些。 任务三 调查我国土壤的酸碱性分布 【教师】我国土壤酸碱性的分布情况是怎么样呢？土壤的酸碱性受哪些因素影响呢？ 【展示】学生调查结果展示。我国土壤酸碱性具有明显的区域性特点，华东和华南主要为酸性土壤，而华北和西北绝大部分为中性或碱性土壤。特点为：南酸北碱，沿海偏酸，内陆偏碱。 【教师】土壤的酸碱性受哪些因素影响呢？ 【展示】学生调查结果展示。地形地貌，土壤母质成分，气候（降雨量），人为活动（酸雨施肥）。 【教师】土壤酸碱度是土壤重要的化学性质。土壤酸碱度的变动可以由自然条件和人为活动两方面因素导致。土壤酸化或碱化会对植物造成什么不良影响？ 【资料展示】土壤碱化对植物的影响。 1. 造成营养失衡，影响植株生理代谢和生长发育。 2. 导致土壤板结，阻碍植物根系的呼吸和水分吸收。 3. 对植物细胞产生毒害作用，破坏植物的细胞膜结构和酶的活性，干扰正常代谢。 4. 盐分积累会造成植物的渗透胁迫，使细胞失水，影响植物的水分平衡和正常生理功能。 【资料展示】土壤酸化对植物的影响。 1. 造成土壤中的营养元素流失，影响植株正常的生长和发育。 2. 导致金属毒害，抑制植物根系生长，限制根系吸收水分和养分。 3. 破坏土壤微生物群落的平衡，降低微生物的多样性和活性，影响土壤中有机物的分解和养分循环。 4. 增加植物遭受病虫害侵害的风险。 5. 破坏土壤结构，不利于植物根系的伸展。 任务四 制定土壤改良方案 【情境引入】如果把喜欢酸性土壤的植物种植在碱性土壤中，往往导致植物生长不良或病虫害的发生，反之亦然。有位同学家住南方沿海城市，想在家中花盆种植菠菜(适宜生长在pH大约为7.3~8.2的偏碱性土壤中)，取足量室外土壤，种植前测定土壤酸碱度发现，该城市土壤pH为5.9，大家帮他想想办法，怎么样才能种植成功呢？你能帮助这位同学改变土壤的酸碱性，成功在家中种植菠菜吗？ 【学生】讨论、回答。 【教师】有哪些方法可以改变溶液的酸碱性？ 【学生】讨论、回答。复习金属及其氧化物、非金属氧化物和酸碱盐之间的转化等化学知识。 【教师】酸和碱反应可以改变溶液的酸碱性，请同学们用如下实验用品，设计实验方案测定相关溶液的pH值。 实验用品：水、1.94%氢氧化钠溶液、2%稀盐酸、酚酞溶液、烧杯、试管、胶头滴管、玻璃棒、pH计。 实验方案：①用pH计分别测定水、1.94%氢氧化钠溶液和2%稀盐酸的pH ②分别量取10 mL水、10 mL 1.94%氢氧化钠溶液于两支试管中，向两支试管中分别滴加10 mL 2%的稀盐酸，充分振荡后，用pH计测定溶液的pH 【教师】能使用氢氧化钠来改良酸性土壤使菠菜茁壮生长吗？ 【学生】回答。 【教师】那农业上一般用哪些物质改良酸性土壤呢？ 【资料卡片】酸性土壤的改良可以加入熟石灰[Ca(OH)2]、生石灰(主要成分为CaO)、草木灰(主要成分为K2CO3)。熟石灰廉价易得，是改良酸性土壤的良好选择，但容易对土壤造成负面影响；生石灰具有较强的杀菌和改良土壤结构的能力，但使用不当风险较高；草木灰则更为温和且环保，但改良效果较慢。 【资料展示】熟石灰、生石灰、草木灰三种土壤改良剂的市场报价、改良效果、不良影响、存储条件。 【教师】你会使用哪种物质改变酸性土壤呢？ 【学生】讨论、分析。选择草木灰来改良酸性土壤。改良酸性土壤方法的原理。 【教师】查阅资料得知：菠菜也不能在碱性太强的土壤中茁壮成长。碱性土壤应如何改良呢？还能加入哪些物质改良碱性土壤呢？ 【资料卡片】展示。 1.对于家庭少量盆栽用土，若其pH大于7时，可以采用稀释的食醋溶液进行浇灌的方法来进行改良。 2.大量土壤的改良可以施入硫磺(单质S)(硫在土壤中硫细菌及氧气的作用下，与水发生反应生成硫酸)。 3.柠檬酸也能安全地用于降低土壤pH值，同时为土壤提供有机物质。 4.科学地结合酸性化肥（如硝酸铵、硫酸铵等，硝酸铵、硫酸铵水溶液显酸性）也能有效调节土壤的酸碱性。 5.氯化钙能快速溶解迅速释放钙离子，钙离子在土壤中能够有效置换钠离子，显著降低土壤的pH值，且氯化钙成本较低，但如果使用不当，氯化钙可能会引发土壤盐碱化的问题。 6.硫酸铝也能显著降低土壤pH值，但使用过程中需要特别小心，避免过度酸化土壤，会对土壤产生负面影响。 【学生】讨论、分析改良碱性土壤方法的原理。 【课后实践】结合自己家乡农作物或家庭花卉种植的情况，初步制订改良土壤酸碱性的方案。 【展示与交流】 1.小组展示种植的植物，交流对植物生长与土壤酸碱性关系的认识和实践的体会。 2.写活动报告，以墙报、讲座或论文等形式进行交流。 ( 5 ) 学科网（北京）股份有限公司 $$