3.2《自然界中的碳循环和氧循环》教案-2025-2026学年华东师大版科学九年级下册

该初中科学教案聚焦自然界碳循环和氧循环的主要途径及平衡意义，以《流浪地球》移民火星情境导入，引导学生分析火星大气成分与环境，结合已有呼吸作用、光合作用知识，搭建“问题分析-知识关联”的学习支架。 特色在于以“设计火星宜居方舱”项目式学习为主线，通过“获取食物（碳循环）-制造氧气（氧循环）-构建模型（综合设计）”三挑战，融合模拟实验、视频资源及PTA量表评价，落实科学思维（模型建构）、探究实践（方案设计）与态度责任（低碳理念），助力学生迁移应用与协作表达，便于教师高效达成教学目标。

教学设计 课程基本信息 学科 科学 年级 九年级 学期 春季 课题 自然界中的碳循环和氧循环 教科书 书 名：科学教材 出版社：华东师范大学出版社 出版日期：2018年12月 教材分析 本节内容选自华师大版九下第三章第二节，本节是在学习了呼吸作用与光合作用、燃烧等基础知识的后续学习，学生对氧－碳平衡有一定的了解，知道一些物质间的相互转化。教材中，氧循环和碳循环分别通过其循环途径作出循环图示，其中先重点介绍碳循环，指出氧循环与碳循环存在相关性，同时结合呼吸作用和光合作用等知识进行介绍，使学生对碳－氧平衡有一个较全面的了解。本课时拟用1课时完成。 教学目标 科学观念：了解碳循环和氧循环的主要途径；了解碳平衡和氧平衡的重要意义，树立低碳生活的理念； 科学思维：通过设计火星宜居方舱，构建碳循环和氧循环模型； 探究实践：根据火星大气成分和环境条件设计宜居方舱，通过考核量表来评价和完善，让学生具备一定的知识迁移能力、学以致用的能力、团队协作和表达的能力； 态度责任：树立低碳生活理念，增强环保意识，学会辩证观点看待事物。 教学内容 教学重点： 自然界中的碳循环与氧循环的途径。 教学难点： 根据火星大气成分和环境条件，设计宜居方舱。 教学过程 教学环节 教师活动 设计意图 导 入 新 课 同学们，你们看过电影流浪地球吗？ 你们是否思考过一个问题， 假如有一天地球不适合人类居住，我们应该何去何从？ 今天请跟随流浪地球，一起寻找新的人类家园。 我们最先想到的是离我们最近的火星，请同学们根据所给的信息（火星的大气成分和环境条件）来分析： 1、目前火星适合人类居住吗？ 2、移民火星，哪些人类生存的基本需求需要解决？ 带着两个问题开启今天的征服火星之旅 板书：设计火星宜居方舱 ——3.2自然界的碳循环和氧循环 导 入 新 课 讲 授 新 课 挑战一：如何获取食物 提出问题：如何让“火星宜居方舱”中的人可以持续获得食物？ 实现简单的碳循环 光合作用和呼吸作用的表达式 观看视频；地球上，人类与万物同行 活动：寻找含碳物质之间转化的例子 找出在我们周围含碳物质之间转化的例子。 动植物遗体→地下漫长反应→化石燃料→燃烧→CO2 植物呼吸作用→CO2 动物吸收、体内氧化→CO2 动植物遗体→微生物分解→CO2 概括碳的重要性：碳是自然界上拥有化合物数量最多的元素，是有机化合物的基本成分，是构成生命体的基本元素，碳是构成煤、石油、天然气的主要元素，碳广泛分布在大气、海洋、地壳岩石和生物体中，并循环不止。 归纳：自然界中碳循环途径 自然界自发进行的碳循环，在很长的时期内始终处于一种平衡的状态使地球的环境基本保持不变。但近二百年来，随着人类活动的加剧，打破了自然界的碳平衡。 说一说：哪些转化对碳循环产生影响，并会破坏碳平衡？ 乱砍滥伐和化石燃料的大肆燃烧。人类的种种活动导致大气中二氧化碳浓度的增长，使全球气候发生变化，温室效应就是其中的一种，介绍温室效应。 社会、科学、技术：大气中二氧化碳含量变化及地球表面温度变化（书本63页），仔细阅读，我们可以得到什么启示？ 低碳生活 那么我们同学具体应该如何去做呢？ 节约用电，出行能乘坐公交车就不坐私家车，植树造林，使用氢能、水能、太阳能等不产生二氧化碳的燃料等。 应对全球气候变暖，人人有责，所以，每个人都可以从日常生活中的点滴做起，每个人都应提倡“低碳”生活。 挑战二：如何制造氧气 提出问题：如果方舱中只有人，所携带的氧气能让人长久居住吗？如何让“火星宜居方舱”中的人可以持续获得氧气？模拟实验 A B 实现简单的氧循环 思考：B钟罩内的蜡烛不久也熄灭了，为什么？ 一个人平均每天消耗氧气0.8kg，地球上的人有70多亿，每天要消耗这么多氧气，但是为什么我们没有感到缺氧呢？ 小组讨论： 1.大自然中，消耗氧气的途径主要有哪些？ 2.产生氧气的途径主要是什么？ 归纳：自然界中氧循环途径 在生态系统中，氧循环与碳循环有着密切的联系。大气中的氧可以渗透到生态系统的各个角落：①动物的呼吸作用、植物非光合器官的呼吸作用和光合器官在夜间的呼吸作用；②地表物质腐败氧化等过程不断消耗着大气中的氧；③绿色植物的光合作用大量吸收着大气中的二氧化碳并将释放出的氧气排入大气。如此生生不息，构成了生态系统的氧循环，并保持了大气中氧含量的恒定，维持了整个生态系统的平衡。这样通过碳循环、氧循环相互密切联系， 维持了整个生态系统中的碳－氧平衡。 挑战三：设计火星宜居方舱 小组活动：根据地球上的碳—氧循环，结合火星实际情况，设计火星宜居方舱 设计要求： 1.画出火星方舱的示意图 2.至少包含2条以上碳—氧循环的途径（碳循环用红笔，氧循环用蓝笔表示） 温馨提醒： 1、 注意火星方舱中O2和CO2比例的控制； 2、 火星资源的利用； 3、 生物种类多样； 4、 水分的获取； 5、 温度的控制； 6、 有机废弃物的处理和温室运作时长等等。 小组派代表进行方案展示，其他小组进行评价和完善 PTA量表 评价内容 评价要素 评价标准 评价 改进 火星宜居方舱方案设计 科学性 能满足人类生存必须条件（食物和氧气） 无明显科学性错误 ☆☆☆ 实操性 包含三种以上生物成分及两种以上非生物成分 能利用至少两种火星现有资源（二氧化碳、铁元素、风能、光能等） ☆☆☆ 完整性 至少有两条碳氧循环 ☆☆☆ 欣赏图片：火星移民适宜人类居住的方舱雏形 观看人类何时才能去火星定居的视频 小结：共建荧惑城，希望未来有我们同学的身影。 通过简单的 碳循环，复 习光合作用 和呼吸作用 通过观看 视频，引出 地球上碳循 环途径的多 样性 通过视频和 周围学生所 接触到的例 子让学生自 己分析归纳 碳循环的途 径。 归纳碳途径 得出碳平衡 。自然而然 引出碳循环 的重要性。 分析碳平衡 被破坏的原 因，使学生 理解低碳生 活的重要性 ，以及生活 中应该如 何去做，树 立环保意识。 在理解碳循 环的基础上 学习氧循环 ，了解氧循 环同碳循 环一样，建 立氧平衡 的概念。 归纳氧循环 的途径，帮 助学生梳理 知识网络 ，构建知识 体系。 知道氧循环 与碳循环密 不可分；理 解碳循环和 氧循环维持 了整个生态 系统的平衡 。 通过实际设 计方舱内的 碳-氧平衡， 考查学生的知识迁 移能力，也 是考察学生 知识融会贯通 、学以致用的 能力。 通过方案展 示，培养学 生团队协作 和自我表达 的能力。 边看视频边 小结今天的 内容，动员学生， 让学生对未 来充满期待 ，为未来证 服星辰大海 之旅做准备 ，好好学习 课 堂 练 习 1.在生态系统中，碳元素参与物质循环的主要形式是( ) A.二氧化碳 B.碳酸盐 C.碳酸 D.碳水化合物。 2.在生态系统中，将二氧化碳释放到大气中的过程是( ) A.光合作用 B.呼吸作用 C.蒸腾作用 D.异化作用。 3.根据氧循环的原理，在屋内，下列方法不可能使空气清新的是( ) A.开窗 B.在阳台上种花 C.在屋内多放点花 D.装上空气清新装置 4.自然界中存在氧循环和碳循环，其中一个与另外三个有本质区别的是( ) A.植物的蒸腾作用 B.动植物的呼吸 C.植物的光合作用 D.各种燃料的燃烧 5.下列有关碳循环的说法错误的是( ) A.绿色植物光合作用吸收CO2释放O2 B.动、植物呼吸作用吸收O2释放CO2 C.用石灰水吸收空气中过量的CO2，以解决温室效应 D.提倡“低碳生活”，大力推广风能、太阳能等新能源 6.下图为某生态系统中碳循环的示意图，图中的甲、乙、丙代表生态系统中的不同成分，请根据图回答： (1)甲在该生态系统中代表的成分是________，乙在该生态系统中代表的成分是________，丙在该生态系统中代表的成分是________。 (2)①代表的生理作用是___________，②③代表的生理作用是____________，④代表微生物的分解作用。 (3)大气中二氧化碳的来源主要有_______________、_____________。 (4)联合国环境规划署的专家曾警告说，大气中二氧化碳含量的升高会造成________效应，这种效应将使全球每年因气候变暖而造成巨大损失。 及时训练， 有利于巩固 刚刚学习的 新知识。 同时还有发现 学生理解所学 知识中存在的 问题，便于及 时纠正、修补。 板书 设计火星宜居方舱 ——3.2自然界中的碳循环和氧循环 挑战一：如何获取食物 碳循环途径 挑战二：如何制造氧气 氧循环途径 挑战三：设计火星宜居方舱 帮助学生掌握 重点，更加容 易的学习。 学科网（北京）股份有限公司 $