5.2.4 植物在生物圈中的作用（教学设计）生物鲁科版五四学制2024七年级上册

第2章 植物体内的物质与能量变化 第4节 植物在生物圈中的作用 年级 七年级 授课时间 1课时 课题 第4节　植物在生物圈中的作用 教材分析 《植物在生物圈中的作用》是（鲁科版2024）七年级上册第五单元《植物的生活》的第2章植物体内的物质与能量变化第4节的教学内容。本节是本单元乃至本册书的总结与升华。其教学核心不再是探究某个具体的生理过程，而是引导学生站在整个生物圈的高度，综合运用本章所学的光合作用和呼吸作用知识，理解绿色植物作为“生产者”如何驱动生物圈的物质循环和能量流动，从而深刻认识到绿色植物不可替代的生态价值，最终将保护植被、爱护环境的社会责任内化为自觉行动。 教学目标 1、 能够从物质循环与能量变化的角度，阐明植物在生物圈中的作用。 2、 通过谈论植物光合作用对碳中和的重要贡献，认同植树造林的意义。 3、 通过本地2024年的绿化活动，鼓励学生积极参与环境保护实践，初步形成生态文明观念，践行“绿水青山就是金山银山”的理念，立志成为美丽中国的建设者。 教学重、难点 重点 植物在自然界中的作用。 难点 组织学生积极参加当地的绿化活动。 教学过程 教学内容 教师活动 学生活动 新课导入 小组内每人说出一道喜欢的菜品，共同找一找，菜品中的哪些食材与植物无关。 植物直接或间接地为我们提供各种食物，同时在生物圈中发挥着其他重要作用。 学生积极参与活动 新知探究 一、植物可以为其他生物提供有机物 俗话说：“万物生长靠太阳。”请谈谈你对这句话的理解。 植物通过光合作用制造的有机物，不仅满足了自身生命活动的需要，而且为其他生物提供了基本的食物来源。植物通过生物之间吃与被吃的复杂关系，以及细菌、真菌的分解作用等养育了其他生物。可以说，植物既为其他生物提供了构建“身体”的材料，也为其他生物提供了生命活动所需的能量。 学生认真思考并回答问题 二、植物参与生物圈的水循环 1、 生物圈中的水在海洋、大气和陆地之间循环流转，不舍昼夜。这其中，植物发挥了什么作用呢? 2、植物通过蒸腾作用能够提高大气湿度，增加降水。热带雨林降水频繁，其中不少雨水是由植物蒸腾作用散失的水蒸气冷凝而成的。植物的茎、叶承接雨水，能够大大减缓雨水对地面的冲刷;树林中的枯枝落叶就像一层厚厚的海绵，能够吸纳大量的雨水，也使得雨水更多地渗人地下，补充地下水。“雨多它能吞，雨少它能吐。”可以说，一片森林就是一座“绿色水库”，所以我们应当好好保护森林。 学生认真听讲 三、植物维持生物圈的碳氧平衡 分析：生物圈中的二氧化碳排放来自哪几个方面？ 生物的呼吸作用 有机物的分解 化石燃料的燃烧 超过生态系统的自我调节能力，导致全球变暖 植物通过光合作用，不断吸收大气中的二氧化碳，又将氧气释放到大气中。 为维持生物圈中的碳氧平衡，可以从以下几个方面采取措施:一是通过多种途径进行碳减排，如节能，大力发展太阳能、风能等新能源;二是加强植树造林，进行生态保护，让植物吸收更多的二氧化碳。此外，还可以通过工程技术手段捕获大气中的二氧化碳，并将其封存起来。 爱护植被，从我做起 绿色是大自然的底色，也是美丽中国的主基调。我国相继颁布实施了《中华人民共和国森林法》和《中华人民共和国草原法》，对森林和草原实行依法治理和科学化管理，推动我国植物资源的利用和保护走上了可持续发展的道路。为了保护好环境，处理好经济发展同人口、资源、环境的关系，我国政府明确提出退耕还林、还草、还湖，退牧还草，并专门制定了相应的国家政策。 学生认真听讲 课堂小结 呼吸作用 巩固练习 1. 为力争在2060年前实现“碳中和”（二氧化碳排放量与吸收量相等），我国开展了大规模植树造林活动。这是因为绿色植物能（    ） A．吸收二氧化碳 B．吸收光能 C．制造有机物 D．蒸腾水分 2．下列植物的生理作用有助于实现“碳中和”的是（　　） A．呼吸作用能分解有机物 B．光合作用吸收二氧化碳，释放氧气 C．蒸腾作用促进生物圈水循环 D．呼吸作用释放二氧化碳 3.（2025·四川泸州·中考真题）题目：“共和国勋章”获得者袁隆平培育的“杂交水稻”，为世界解决饥饿问题作出了巨大贡献。为传承他的科研精神，某科研小组对水稻进行了如图所示的生理过程研究。下列说法错误的是（　　） A．水稻植株的所有活细胞，都能进行生理过程C B．水稻通过生理过程B，参与了生物圈的水循环 C．水稻通过生理过程A，有助于维持生物圈的碳-氧平衡 D．为了提高水稻的产量，种植时应合理密植并保持恒温 板书设计 第四节 植物在生物圈中的作用 一、核心作用：生态系统的基石 1.生产者：提供物质与能量 通过光合作用制造有机物，为自身及其他生物（动物、微生物）提供食物来源。 储存太阳能，是生物圈能量流动的起点。 2.维持碳-氧平衡 -光合作用：吸收二氧化碳，释放氧气。 -调控大气成分：使氧气（21%）和二氧化碳（0.03%）含量保持相对稳定。 3.促进生物圈水循环 蒸腾作用：提高大气湿度，增加降水。 涵养水源：根系、枯枝落叶截留雨水，补充地下水（“绿色水库”）。 保持水土：固定土壤，减缓雨水对地面的冲刷。 二、其他重要贡献 环境保护：防尘固沙、降低噪音、净化空气。 提供栖息环境：为动物提供生存空间与庇护所。 人类资源：支撑农业、医药、工业等生产活动。 三、总结与践行 植物是生物圈物质循环、能量流动和生态平衡的核心。 践行方向：植树造林、保护植被，助力“碳达峰、碳中和”。 课后作业 1．下列关于绿色植物在自然界中的作用，叙述错误的是（    ） A．参与生物圈的水循环 B．为其他生物提供有机物 C．参与维持生物圈的碳氧平衡 D．不能为其他生物提供能量 【答案】D 【分析】（1）绿色植物通过蒸腾作用参与生物圈的水循环。 （2）绿色植物通过光合作用制造有机物，为自身和其他生物提供物质和能量。 （3）绿色植物通过光合作用吸收二氧化碳，释放氧气，维持生物圈的碳氧平衡。 【详解】A．绿色植物通过蒸腾作用，将大量的水分以水蒸气的形式散失到大气中，促进了生物圈的水循环，A正确。 B．绿色植物通过光合作用制造有机物，不仅满足自身生长、发育、繁殖的需要，还为生物圈中的其他生物提供了基本的食物来源，B正确。 C．绿色植物在光合作用中制造的氧，超过了自身呼吸作用对氧的需要，其余的氧都以气体的形式排到了大气中。绿色植物还通过光合作用，不断消耗大气中的二氧化碳，这样就维持了生物圈中二氧化碳和氧气的相对平衡，简称碳氧平衡，C正确。 D．绿色植物通过光合作用将光能转化为化学能储存在有机物中，这些有机物不仅为植物自身提供能量，也为其他生物提供能量，D错误。 故选D。 2．如图①②表示相关生理过程，a、b代表有关物质。下列有关叙述正确的是（　　） A．b是生物体内重要的能源物质 B．活的植物细胞都能进行生理活动①② C．①过程所需的a物质和水都由②过程提供 D．①②过程维持相对平衡就可以实现“碳中和” 【答案】A 【分析】（1）光合作用是指植物体利用光能，在叶绿体中，把二氧化碳和水，合成有机物并储存能量，释放氧气的过程；呼吸作用是指生物体利用氧气，氧化分解有机物，释放能量，并产生二氧化碳和水的过程。 （2）题图中：①是光合作用，②是呼吸作用；a是二氧化碳，b是有机物。 【详解】A．b是有机物（主要是糖类），糖类是最主要的供能物质，所以b是生物体内重要的能源物质，A正确。 B．①是光合作用，有叶绿体的植物细胞在光下才能进行光合作用；②是呼吸作用，只要是活细胞，都能进行呼吸作用，B错误。 C．①光合作用过程所需的a二氧化碳物质可以由②呼吸作用过程提供，但主要是通过气孔从外界环境中吸收；水主要是通过根从土壤中吸收并经导管运输而来的，C错误。 D．“碳中和”是指企业、团体或个人测算在一定时间内直接或间接产生的温室气体排放总量，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“零排放”。①光合作用过程有利于维持二氧化碳和氧气的相对平衡，从而实现“碳中和”，②呼吸作用吸收氧气释放二氧化碳，不利于实现“碳中和”，D错误。 故选A。 3．森林既是水库、钱库、粮库，也是碳库。下列有关叙述正确的是（　　） A．森林是“水库”，植物主要通过呼吸作用促进生物圈的水循环 B．森林是“钱库”，植物的茎能提供木材，茎是植物的生殖器官 C．森林是“粮库”，植物通过光合作用制造的有机物为其他生物提供食物 D．森林是“碳库”，能通过蒸腾作用吸收二氧化碳，维持大气中的碳氧平衡 【答案】C 【分析】（1）绿色植物通过蒸腾作用参与了生物圈的水循环。蒸腾作用是水分从活的植物体表面以水蒸气状态散失到大气中的过程。 （2）绿色植物的器官包括营养器官和生殖器官。营养器官有根、茎、叶；生殖器官有花、果实、种子。 （3）光合作用是绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并释放出氧气的过程。 （4）绿色植物通过光合作用吸收二氧化碳，释放氧气，维持大气中的碳氧平衡。 【详解】A．森林是“水库”，植物主要通过蒸腾作用促进生物圈的水循环，而不是呼吸作用。呼吸作用是分解有机物，释放能量的过程，与促进水循环无关，A错误。 B．森林是“钱库”，植物的茎能提供木材，但茎是植物的营养器官，不是生殖器官。花、果实、种子才是植物的生殖器官，B错误。 C．森林是“粮库”，植物通过光合作用制造有机物，这些有机物不仅供植物自身生长、发育和繁殖的需要，也为其他生物提供了食物来源，C正确。 D．森林是“碳库”，能通过光合作用吸收二氧化碳，释放氧气，维持大气中的碳氧平衡，而蒸腾作用主要是促进水分的散失，与碳氧平衡无关，D错误。 故选C。 4．《2024年中国国土绿化状况公报》显示我国国土绿化取得显著成效。关于绿色植物的作用，叙述错误的是（　　） A．为其他生物提供食物 B．参与生物圈的水循环 C．加速水土流失 D．维持生物圈的碳-氧平衡 【答案】C 【分析】绿色植物对生物圈的存在和发展起着决定性的作用，被誉为绿色的“能量转化器”、自动的“空气净化器”、天然的“蓄水池”，没有绿色植物，地球就不可能有丰富多彩的生命世界。因此，也有人说绿色植物是生命之母。绿色植物对维持生物圈中碳-氧平衡起到了重要作用，绿色植物制造的有机物为其他生物提供了食物来源，绿色植物还参与了生物圈的水循环。 【详解】A．绿色植物通过光合作用制造的有机物，不仅满足了自身生命活动的需要，还通过生物之间吃与被吃的复杂关系，以及被细菌、真菌分解利用等，养育了生物圈中的其他生物，为其他生物提供了食物来源，故A正确。 B．绿色植物从土壤中吸收的水分绝大部分用于了蒸腾作用，通过蒸腾作用以水蒸气的形式散失到大气中，再以降雨的形式落回到地面，又可以被绿色植物吸收和利用，从而参与了生物圈的水循环，故B正确。 C．大多数陆生植物的根在地下分布深而广，形成庞大的根系，比地上的枝叶还发达．可谓“根深叶茂”，“树大根深”，庞大的根系不但可以从土壤深处吸收大量的水分，还可以固定土壤，利用根系的这种特点可以来保持水土、涵养水源、防止水土流失，而非加速水土流失，故C错误。 D．绿色植物通过光合作用能够吸收大气中的二氧化碳并释放氧气，从而不至于使大气中的二氧化碳越来越多，也不至于使大气中的氧气越来越少，而是二氧化碳和氧气始终处于一个相对平衡状态，即碳-氧平衡。因此绿色植物维持了生物圈中的碳-氧平衡，故D正确。 故选C。 5．经过我国坚持不懈地在塔克拉玛干沙漠边缘种植树木和植被，2025年终于将我国最大的沙漠成功锁边。下列关于在沙漠种植植被的叙述，错误的是（　　） A．可促进生物圈的水循环 B．会破坏本地区的生态平衡 C．能有效阻止沙漠向外扩张 D．能使本地区空气清新湿润 【答案】B 【分析】绿色植物是生物圈中的生产者，通过光合作用为其他生物提供食物和能量，维持碳—氧平衡，还通过蒸腾作用促进水循环。 【详解】A．在沙漠种植的植被通过蒸腾作用，将大量水分散失到空气中，增加空气湿度，进而促进了生物圈的水循环。例如，植物蒸腾产生的水汽可以形成云，增加降雨的可能性，A正确。 B．种植植被能够改善沙漠地区的生态环境，为众多生物提供食物和栖息地，促进生物多样性的增加，有助于构建更稳定的生态系统，维持生态平衡，而不是破坏生态平衡，B错误。 C．植被的根系可以固定土壤，防止风沙侵蚀，从而有效阻止沙漠向外扩张。树木和植被就像一道道屏障，阻挡风沙的移动，C正确。 D．一方面植物通过光合作用释放氧气，使空气清新；另一方面通过蒸腾作用增加空气湿度，让本地区空气变得湿润，D正确。 故选B。 6．生物圈中的物质循环发生在生物与环境之间。图中①②表示生物体的某些生理活动，“”代表物质和能量的流动方向。请据图回答：    (1)过程①代表动植物等通过 作用产生二氧化碳和水。过程②需要在细胞的叶绿体中将 转变成储存了能量的 。 (2)由图可知，生态系统组成中的 对生物圈中的碳-氧平衡起重要作用。 (3)落叶能被A慢慢分解，但如果树叶被动物取食，有机物则会在动物体内更快被分解。由此可见，动物可以 生态系统的物质循环。 【答案】(1) 呼吸 二氧化碳和水 有机物 (2)生产者 (3)促进 【分析】（1）呼吸作用是指细胞内的有机物在氧的参与下被分解成二氧化碳和水，同时释放出能量的过程。其表达式为：有机物（储存着能量）+氧气→二氧化碳+水+能量。 （2）光合作用是绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并释放出氧气的过程。 （3）生态系统包括生物成分和非生物成分，生物成分包括生产者、消费者和分解者。生产者主要指绿色植物，能够通过光合作用制造有机物，为自身和生物圈中的其他生物提供物质和能量；消费者主要指各种动物，在促进生物圈中的物质循环中起重要作用；分解者是指细菌和真菌等营腐生生活的微生物，它们能将动植物残体中的有机物分解成无机物归还无机环境，促进了物质的循环。 （4）题图中，①表示呼吸作用、②表示光合作用，A表示分解者。 【详解】（1）过程①代表动物、植物和微生物等通过呼吸作用产生二氧化碳和水。呼吸作用是指细胞内的有机物在氧的参与下被分解成二氧化碳和水，同时释放出能量的过程。 过程②表示光合作用，光合作用是绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并释放出氧气的过程。 （2）生产者主要指绿色植物，能够通过光合作用制造有机物，吸收了大量的二氧化碳，产生氧气，对于维持生物圈的碳-氧平衡有重要作用。 （3）落叶能被A（分解者）慢慢分解，但如果树叶被动物取食，有机物则会在动物体内更快被分解。由此可见，动物可以促进生态系统的物质循环。 教学反思 本节课作为第五单元《植物的生活》的收官之作，其核心价值在于引导学生超越对植物个体生理过程的认知，站在生物圈的高度，理解绿色植物作为“生产者”的核心地位与不可替代的生态价值。回顾本节课的教学，既有达成目标的欣慰，也有对深度与广度的再思考。 一、 成功之处（做得好的方面） 成功构建知识体系，实现单元整合。 本节课有效地充当了“知识整合者”的角色。通过引导学生分析植物的三大作用，自然而然地回顾并综合运用了“光合作用”、“呼吸作用”、“蒸腾作用”等核心知识。当学生能够用“因为植物能进行光合作用，所以它能制造有机物、维持碳氧平衡”这样的逻辑进行阐述时，表明零散的知识点已经被串联成线，形成了一个完整的知识网络。 凸显学生主体地位，注重情感升华。 教学设计避免了简单的说教，而是通过“资料分析-情景想象-角色扮演-行动倡议”等一系列活动，让学生自己去发现、去感受、去表达。特别是在“角色扮演”和“我为环保献一策”环节，学生的参与度极高，不仅用科学知识武装了自己，更在情感上产生了强烈的共鸣，将“爱护植物”从一句口号内化为一种真诚的信念和责任感。 紧密联系现实，彰显学科价值。 通过引入“温室效应”、“水土流失”、“亚马逊雨林砍伐”等真实的社会性科学议题，让学生深刻体会到生物学知识并非束之高阁的理论，而是与人类命运息息相关的生存智慧。这种联系极大地激发了学生的学习兴趣，也让他们感受到了作为未来公民的责任担当。 多媒体运用得当，化宏观为直观。 对于“水循环”、“碳循环”这些宏观且抽象的过程，精心挑选的科普短片和动态示意图起到了关键作用。它将缓慢而不可见的生态过程，以直观、生动的方式呈现给学生，有效突破了教学难点，帮助他们构建了清晰的生态图景。 二、 不足之处（有待改进的方面） 对“能量流动”的强调略显薄弱。 本节课在“物质循环”（尤其是碳循环）上讲得比较透彻，但对于“能量流动”这一条生态学主线，强调得不够。学生在学完后，能清楚说出有机物和氧气的来龙去脉，但对于“能量如何从太阳光，通过植物，最终支撑起整个生物圈”这一链条的理解仍显模糊。未能将“能量”作为与“物质”并行的另一条主线清晰地贯穿始终。 学生系统思维能力的挑战应对不足。 虽然最终共同绘制了概念图，但部分学生在理解“三大作用”之间的相互关联及其对生物圈的“系统性”影响时，仍存在困难。例如，他们可能孤立地看待“维持碳氧平衡”和“促进水循环”，而难以理解森林的消失会如何同时引发气候恶化、水资源短缺和水土流失等一系列连锁反应。教学中对这种“系统性”思维的引导和训练强度还不够。 探究性学习的深度可以进一步挖掘。 本节课的活动多以分析、讨论为主，缺乏一个更具挑战性的、开放性的探究任务。可以设计一个项目式学习的引子，如“设计一个自维持的生态瓶”或“为我们的社区制定一个迷你绿化方案”，让学生像生态工程师一样去综合应用本单元知识，从而将学习推向更深层次。 / 学科网（北京）股份有限公司 $