5.3 自然界中的碳循环第一课时教学设计-2025-2026学年九年级化学沪教版（2024）上册

本文围绕自然界中的碳循环展开，涵盖碳循环过程、二氧化碳影响、温室效应及“双碳”目标等核心知识点。承接全球气候变暖背景，为学生理解化学与环境关系奠基，呼应化学与生活主题。通过实验探究、讨论等环节，培养学生化学观念、科学思维等核心素养。 该设计创新点在于结合生活实例与热点政策，采用多媒体动画、小组讨论等特色教法。从学生层面提升实践与辩证思维能力，为教师提供清晰授课路径，有效增强课堂互动性，突破碳循环抽象等教学难点。

自然界中的碳循环（第一课时） 教学目标 （一）化学观念 能认识到二氧化碳在自然界中存在着产生与消耗的循环过程，理解碳元素在不同物质间的转化，形成 “物质是不断转化且守恒” 的观念。 知道二氧化碳的性质决定了其在自然界和人类生产生活中的广泛应用及影响，如利用其不支持燃烧性质用于灭火，因其能参与光合作用影响生态系统。 （二）科学思维 能对自然界中的碳循环过程进行分析与推理，例如通过分析碳循环中各环节的物质变化，理解大气中二氧化碳含量相对稳定的原因。 基于对碳循环与温室效应关系的研究，培养批判性思维，能辩证看待二氧化碳对环境的影响，既认识到其对维持地球温度的重要性，也明白过量排放带来的危害。 （三）科学探究与实践 通过组织学生进行 “检测空气中二氧化碳含量变化” 等简单实验探究，提高学生实验设计、操作及数据处理能力。 引导学生对生活中与碳循环相关现象，如冬季室内二氧化碳浓度变化，进行观察与思考，培养学生从生活中发现化学问题并解决问题的实践能力。 （四）科学态度与责任 培养学生严谨、实事求是的科学态度，在探究碳循环实验及分析数据过程中，尊重实验事实与数据。 使学生认识到人类活动对碳循环的重大影响，增强学生节能减排、保护环境的社会责任感，鼓励学生在日常生活中践行绿色低碳生活方式。 重点难点 掌握自然界中二氧化碳的产生途径（如动植物呼吸作用、化石燃料燃烧、微生物分解作用等）和消耗途径（主要是绿色植物光合作用）。 理解碳循环对维持生态平衡的重要意义，如碳循环如何影响大气中氧气和二氧化碳含量的相对稳定，进而影响生物的生存环境。 认识温室效应的形成原因（二氧化碳等温室气体增加，阻挡热量散失）、危害（全球气候变暖，导致冰川融化、海平面上升、气候异常等）及防治措施（减少化石燃料使用、开发清洁能源、植树造林等）。 教学内容 （一）课程导入 播放一段关于全球气候变暖的纪录片片段，展示冰川融化、海平面上升、极端气候事件等现象。 提问引导：“是什么导致了全球气候变暖？这与自然界中的碳循环有什么关系？” 引发学生思考，从而导入本节课的主题 —— 自然界中的碳循环。 （二）碳循环过程讲解 图片展示：展示自然界碳循环的示意图，引导学生观察碳在大气、植物、动物、土壤和海洋等圈层中的存在形式和流动方向。 过程讲解：详细讲解碳循环的主要过程。在大气中，二氧化碳通过植物的光合作用进入生物体内，转化为有机物；植物被动物摄食后，碳又通过食物链在生物间传递；动植物的呼吸作用以及动植物遗体的分解，会将碳以二氧化碳的形式释放回大气中；此外，海洋通过溶解和释放二氧化碳，参与全球碳循环。同时介绍工业革命以来，人类大量燃烧化石燃料，将地下储存的碳快速释放到大气中。 互动提问：通过提问，如 “森林在碳循环中起到什么作用？”“海洋是如何调节大气中二氧化碳含量的？” 引导学生深入理解碳循环过程。 （三）二氧化碳对人体健康的影响 讲解说明：二氧化碳本身没有毒性，但空气中的二氧化碳超过正常含量时，会对人体产生一定的影响。例如，久未开启的菜窖和深井中二氧化碳含量可能较高，人在进入之前要检测其中的二氧化碳含量，避免损害健康。人群密集的地方，应注意通风换气。 展示数据：展示空气中二氧化碳的体积分数对人体影响的数据表格，如体积分数为 1% 时，人会气闷、头晕、心悸；体积分数为 4% - 5% 时，人会气喘、头痛、眩晕；体积分数为 10% 时，人会神志不清，呼吸逐渐停止，以致死亡。 （四）温室效应 原理讲解：利用多媒体动画，展示温室效应产生的原理。太阳辐射到达地球，部分被大气和地面吸收，部分被反射回太空；地面吸收太阳辐射后，以红外线的形式向外辐射能量，而二氧化碳等温室气体能够吸收红外线，阻止热量散失，从而使地球表面温度升高。 危害阐述：讲解温室效应加剧会对人类的生存环境产生不良影响。如导致冰川融化，海平面上升，一些沿海城市会被淹没；气温上升，还会使更多的水蒸气进入大气，一些富饶的土地将逐渐变成沙漠。有的科学家还认为，厄尔尼诺现象、拉尼娜现象、干旱、洪涝等灾害也与温室效应有关。极端天气和气候事件频发还可能扩大疫病流行，危害人类健康，破坏生物多样性。 防治措施探讨：组织学生分组讨论防治温室效应的措施，然后每组派代表发言。最后教师总结，措施包括减少使用化石燃料，开发利用太阳能、风能等清洁能源；大力植树造林，严禁乱砍滥伐；促进节能产品和技术的进一步开发和普及，提高能源的生产效率和使用效率；采用物理、化学等方法，捕集、利用与封存二氧化碳等。 （五）中国 “双碳” 目标 介绍说明：我国郑重承诺：“二氧化碳排放力争于 2030 年前达到峰值，努力争取 2060 年前实现碳中和”。向学生解释 “碳达峰”“碳中和” 的概念，“碳达峰” 是指二氧化碳排放量达到历史最高值，然后经历平台期进入持续下降的过程，是二氧化碳排放量由增转降的历史拐点。“碳中和” 是指国家、企业、产品、活动或个人在一定时间内直接或间接产生的二氧化碳排放总量，通过植树造林、节能减排等形式，以抵消自身产生的二氧化碳排放量，实现二氧化碳的 “零排放”。 意义阐述：强调我国提出 “双碳” 目标对于应对全球气候变化、推动经济绿色转型、实现可持续发展的重要意义，激发学生的责任感和使命感。 （六）课堂小结 引导回顾：引导学生回顾本节课所学内容，包括自然界中二氧化碳的循环过程（产生和消耗途径）、二氧化碳对人体健康的影响、温室效应的形成原理、危害及防治措施以及我国的 “双碳” 目标。 重点强调：重点强调碳循环对维持生态平衡的重要性，以及每个人在应对气候变化、实现 “双碳” 目标中可以发挥的作用。 （七）布置作业 课后查阅资料，了解日常生活中还有哪些行为可以减少二氧化碳排放，下节课分享。 完成课本上相关练习题，巩固本节课所学知识。 （一）选择题 “氧循环” 和 “碳循环” 是自然界存在的重要循环。下列对于碳、氧循环的认识不正确的是（ ） A. 变化观：碳、氧循环能体现自然界中的物质和能量转化 B. 守恒观：碳、氧循环过程中各元素的质量不变 C. 微粒观：绿色植物的光合作用能使自然界中的氧原子总数增加 D. 平衡观：碳、氧循环有利于维持大气中氧气和二氧化碳含量的相对稳定 答案：C 解析：绿色植物光合作用是将二氧化碳和水转化为有机物和氧气，根据质量守恒定律，反应前后原子的种类和数目不变，氧原子总数不会增加，C 选项错误；A、B、D 选项对于碳、氧循环的认识均正确。 下列行为不利于实现碳中和的是（ ） A. 教科书循环使用 B. 用自行车代替汽车上下班出行 C. 大力推广使用干冰实现人工增雨，缓解旱情 D. 研发新工艺将二氧化碳转化为化工产品 答案：C 解析：A 选项教科书循环使用可减少树木砍伐，增加二氧化碳吸收量；B 选项用自行车代替汽车出行可减少化石燃料燃烧，降低二氧化碳排放；D 选项将二氧化碳转化为化工产品可减少二氧化碳排放，均有利于实现碳中和；C 选项干冰人工增雨过程中，干冰（固态二氧化碳）升华变为气态二氧化碳进入大气，会增加大气中二氧化碳含量，不利于实现碳中和。 （二）填空题 自然界中二氧化碳的产生途径有__________、__________、等，消耗途径主要是。 答案：动植物的呼吸作用；微生物的分解作用；化石燃料的燃烧；绿色植物的光合作用 温室效应加剧会导致全球气候变暖，可能带来的危害有__________、__________等。 答案：冰川融化，海平面上升；土地沙漠化（或极端气候事件增加、疫病流行范围扩大等，合理即可） （三）简答题 简述碳循环对维持生态平衡的重要意义。 答案：碳循环使得大气中二氧化碳含量保持相对稳定，从而维持大气中氧气和二氧化碳含量的相对平衡，为生物的呼吸作用和光合作用提供适宜条件，保证生物的正常生存和繁衍。同时，碳循环影响着地球的气候，适宜的气候条件是生态系统稳定的基础。植物通过光合作用吸收二氧化碳合成有机物，是食物链的基础，为整个生态系统提供物质和能量，维持生态系统的稳定。 从日常生活角度出发，提出两条减少二氧化碳排放的建议。 答案：①尽量步行、骑自行车或乘坐公共交通工具出行，减少私家车使用，降低化石燃料消耗，从而减少二氧化碳排放；②节约用电，如随手关灯、合理设置空调温度等，因为发电过程中很多会燃烧化石燃料产生二氧化碳，节约用电可间接减少二氧化碳排放。 ( 第 1 页 共 1 页 ) 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$