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

该初中科学教学设计聚焦自然界碳循环和氧循环的主要途径及动态平衡，通过亚洲第一高树藏南柏木视频创设情境，设疑大树生长物质来源，联系光合作用旧知，引出碳循环和氧循环作为学习支架。 特色在于情境化探究与模型建构结合，用任务单引导学生梳理碳循环路径，自主设计循环图表模型，结合温室效应、杭州亚运会碳中和案例渗透环保意识，培养科学思维与态度责任，助力学生提升探究能力，为教师提供生动教学方案。

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：义务教育教科书 科学 九年级下册 出版社：华东师范大学出版社 出版日期：2014年11月 教学目标 科学观念：描述自然界中碳循环和氧循环的主要途径。 科学思维：建立碳循环和氧循环的模型，利用循环观解决真实的问题。 探究实践：通过碳和氧的循环图，认识自然界中物质间的循环和转化。通过分析图片，提升读图能力和知识迁移能力。 态度责任：通过对温室效应和利弊的分析，增强环保意识，养成低碳生活的习惯，学会用辩证的观点看待事物。 教学内容 教学重点： 描述自然界中氧循环和碳循环，认识到物质的转化可以实现动态平衡。 教学难点： 自主构建碳循环和氧循环的模型。 教学过程 【环节一：创设情景、引入新课】 2023年5月在位于雅鲁藏布国家级自然保护区的林芝境内，青藏科考团队发现了一棵高达102.3米的藏南柏木，刷新了亚洲纪录，成为目前已知的亚洲第一高树。 【视频】《多样星球》中国旗舰物种亚洲第一高树——藏南柏木（视频来源：中科院） 【设疑】102.3米相当于36层楼的藏南柏木高耸入云，那么这棵巨树是如何从一粒几克的种子成长为如此高的参天大树呢？ 【学生】大树在成长过程中吸收了周围环境中的物质，制成了自己的“食物”——葡萄糖，同时放出氧气。这个过程就是我们之前讲过的光合作用。 【过渡】我们已经知道光合作用的能量源泉是太阳，那么光合作用中的二氧化碳和水是如何获得的呢？它正是通过自然界中碳和氧的循环而获得的。 【环节二：固本求源、解析碳循环】 【讲述】碳是地球上拥有化合物数量最多的元素，它广泛地分布于大气、海洋、地壳岩石和生物体中，并循环不止。是有机化合物的基本成分，是构成生命体的基本元素，也是构成煤、石油、天然气的主要元素。碳在自然界中的循环主要是通过二氧化碳来完成的。 【提问】含碳物质之间转化的例子，同学们又能想到哪些呢？ 【追问】自然界中碳元素在碳循环中转化的路径又是怎么样的，请同学们阅读书本图3.2.2，将其记录在任务单上。 【总结】碳循环的主要途径 （1）CO2→光合作用→有机物→植物呼吸作用→CO2 绿色植物经光合作用将大气中的二氧化碳和水转化为碳水化合物（糖类）；在植物呼吸过程中，吸入氧气呼出二氧化碳，使二氧化碳返回大气中被植物再度利用。 （2）CO2→光合作用→有机物→动物吸收、体内氧化→CO2 CO2→光合作用→有机物→动植物遗体→微生物分解→CO2 植物被动物或人采食后，碳水化合物（糖类）经食物链传递，被人或动物吸收，又成为人、动物和细菌等其他生物体的一部分，在体内氧化生成二氧化碳，并通过动物或人的呼吸释放回到大气中又可被植物利用。 （3）CO2→光合作用→有机物→动植物遗体→地下漫长反应→煤、石油、天然气→燃烧→CO2 煤、石油、天然气等燃烧时，生成二氧化碳，它返回大气中后重新进入生态系统的碳循环。 【碳平衡被破坏】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。然而人类的行为却在很短的时间内打破了这种平衡。人类的各种活动，使大气中的二氧化碳浓度增长，全球气候发生变化，从而给人类社会带来了深远的影响。 【设疑】二氧化碳含量和地表温度之间存在着什么样的联系吗？ 【学生】虽然二氧化碳浓度有一个年周期，但大气中的二氧化碳在被观测的20年中在有一个呈指数形式的增长趋势，同时全球温度的上升和二氧化碳增加呈现正相关的趋势。 【温室效应】二氧化碳气体像温室玻璃一样，来自太阳的光能可以很好地穿过二氧化碳到达地面使地面温度升高，而地面的反射却很少能穿透这层二氧化碳，使得它具有保温作用。 【温室效应的利弊】 （1）利：适度的温室效应可以适当地升高地球表面的温度，对于地球上的各种生物来说都是非常有益的，因为它适于动植物的生存。 （2）弊：温室效应加剧，在一定程度上导致全球性气候变暖，并引起一系列恶果。如全球变暖、海平面上升、传播疾病等。 【应对温室效应】我国提出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。 【环节三：模型建构、寻找碳氧循环联系】 【过渡】每年的7月11日是世界人口日，2022年地球人口就已经达到80亿，一个人平均每天消耗氧气0.8kg，那每天要消耗的氧气量要高达60多亿千克，那么为什么我们没有感到缺氧呢？ 【讲述】氧在大气圈和生物圈中主要以水、二氧化碳和氧气的形式存在。在进行光合作用时，氧气是一种生成物，在进行呼吸作用时，氧气是一种反应物，生物活动引起的氧循环是自然界中氧循环的一个重要方面。 【总结】自然界中消耗氧气的主要途径 （1）各种燃料的燃烧。 （2）动植物的呼吸作用。 （3）微生物氧化分解有机物。 【总结】自然界中产生氧气的途径：绿色植物的光合作用大量吸收二氧化碳并将释放的氧气排入大气。 【讲述】自然界中氧气随着生物的呼吸作用和物质的燃烧而减少，但随着植物的光合作用而增加，周而复始地进行循环，这就是自然界中的氧循环。 【任务】设计图表模型来表示自然界碳循环和氧循环的过程。 【思考题1】森林的大量砍伐，会对碳循环和氧循环产生什么影响？ 森林和地球上其他绿色植物一起是自然界碳、氧循环的基础。森林的破坏，森林面积的减少，必然会使自然界的氧、碳平衡遭到破坏。 【思考题2】为什么动物和植物同处在一个空间里，动物和植物的生命活动均能维持较长的时间？ 动物呼出的二氧化碳供给植物光合作用需要，植物光合作用产生的氧气供给动物呼吸，这样在一定时空内建立起了一种平衡，使动物和植物的生命活动能在较长一段时间内维持下去。 【设疑】我们要如何保持自然界的碳氧平衡呢？以2022杭州亚运会为例，通过绿色场馆建设、绿色交通出行、零碳甲醇火炬、生物可降解性餐具等，杭州亚运会实现了历史上首届碳中和亚运会。 【学生】对于我们个人而言，我们可以坚持绿色出行，养成节约用水、节约用电的好习惯、学会垃圾分类等。 【课后作业】 （1） 设计并制作一个生态瓶 （2） 写出生态瓶的原理并思考生态瓶要摆放的位置。 形成性练习 1.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( C ) 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 2.下列有关碳循环的说法错误的是( C ) 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 3.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生产者，乙在该生态系统中代表的成分是消费者，丙在该生态系统中代表的成分是分解者。 (2)①代表的生理作用是光合作用，②③代表的生理作用是呼吸作用，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动植物的呼吸、含碳燃料的燃烧。 (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温室效应，这种效应将使全球每年因气候变暖而造成巨大损失。 学科网（北京）股份有限公司 $