5.3.3 植物在生物圈碳氧平衡中的作用（教学设计）生物冀少版2024八年级上册

该初中生物学教学设计聚焦植物在生物圈碳氧平衡中的作用，以塞罕坝“荒原变林海”对比图片导入，承接光合作用、呼吸作用前序知识，通过建模与案例分析搭建学习支架，助力学生理解核心原理。 亮点在于情境导入激发兴趣，小组合作分析碳氧循环示意图培养科学思维与探究实践能力，关联“双碳”目标及低碳生活强化态度责任，分层作业与碳排放管理员视频拓展视野，提升学生生态责任，便于教师高效教学。

5.3.3 植物在生物圈碳氧平衡中的作用 年级 八年级 授课时间 1课时 课题 第五单元第三章第三节 植物在生物圈碳氧平衡中的作用 教材分析 本节是冀少版八年级上册第五单元第三章第三节的内容，隶属于 “植物与生物圈的碳氧平衡” 主题。它承接了植物光合作用、呼吸作用等前序生理知识，是对植物生理功能的综合应用与拓展，同时关联生态环境、碳达峰碳中和等现实议题。教材以塞罕坝奇迹、三北防护林等实例为切入点，通过实验回顾、建模探究、案例分析等形式，凸显植物在维持碳氧平衡中的核心作用，既体现了生物学 “结构与功能相适应”“稳态与平衡” 的核心观念，又搭建了学科知识与社会热点的桥梁，具有较强的科学性和实践性。 学情分析 八年级的学生已具备植物光合作用、呼吸作用、蒸腾作用等基础生理知识，通过之前的实验探究，掌握了简单的观察、分析和小组合作技能。他们对生态环境问题（如全球变暖、水土流失）有初步认知，对塞罕坝、碳达峰等热点话题抱有好奇心，具备一定的抽象思维和逻辑推理能力。但学生对 “碳氧平衡的动态调节机制” 理解难度较大，且将植物生理活动与生物圈整体平衡关联起来的系统思维有待提升，需要通过具象建模、实例分析等方式降低认知难度。 教学目标 【生命观念】 阐明植物通过光合作用维持碳氧平衡，形成生态观与物质能量观。 【科学思维】 分析碳氧循环逻辑，归纳植物的核心作用，提升推理能力。 【探究实践】 通过建模或案例分析，探究植物在碳氧平衡中的作用，提升建模及分析能力。 【态度责任】 认同植物的生态价值，树立爱绿护绿、低碳生活的责任感。 教学重点、难点 【教学重点】 植物在生物圈碳氧平衡中的核心作用。 【教学难点】 碳氧平衡的动态调节机制，及人类活动对该平衡的影响。 教学过程 教学内容 教师活动 学生活动 温故而知新 展示温故而知新内容，鼓励学生快速说出答案，引领学生复习上一节课的主要内容。 1. 放入新鲜树叶瓶中的细木条的火焰立即熄灭，放入干树叶瓶中的细木条继续燃烧。 2. 从新鲜树叶瓶中倒出的石灰水变混浊，说明新鲜树叶瓶中的二氧化碳增多了。 3. 装有萌发种子的保温瓶中温度升高，说明种子在萌发过程中会释放大量的热。 4. 细胞能通过分解糖类获得生命活动所需的能量，同时生成二氧化碳和水。这一过程称为呼吸作用。 5. 植物体所有生活的细胞每时每刻都进行着呼吸作用。线粒体是进行呼吸作用的主要场所。 6. 呼吸作用的表达式：糖类+氧气→二氧化碳+水+能量。 7. 中耕松土、及时排涝都是为了使土壤中空气流通，保证植物根部的呼吸作用顺利进行。 阅读题目，回顾上一节课的内容，快速说出自己的答案 新课导入 1. 展示塞罕坝 “荒原变林海” 的对比图片，提问：“塞罕坝的森林为什么能改变生态环境？植物在生物圈中究竟扮演着怎样的角色？” 2. 目标导向：展示本节课的学习目标（核心素养）及教学重难点。 1. 观看图片感受塞罕坝的生态变化。思考教师问题，结合已有知识初步猜测植物的作用。 2. 齐读核心素养目标及重难点，明确本节课的学习任务。 探 究 新 知 寻证据.建模 引导学生以小组为单位，归纳总结植物的光合作用、呼吸作用等知识，分析植物在生物圈碳氧平衡中的作用，观看相关视频后用箭头和文字在图中标出来。 观看视频，思考讨论并完成老师布置的任务。 一、回顾植物的四大生理作用 引导学生回顾根的吸收作用、叶的蒸腾作用、光合作用和呼吸作用的过程及表达式。 1. 植物根的吸收作用 土壤中的水→根毛→根细胞内各层细胞→根茎叶导管→植物各个部分 2. 植物叶的蒸腾作用 植物体内的水→叶肉细胞→气孔→大气（水蒸气） 3. 植物叶的光合作用 ( 光能 叶绿体 ) 二氧化碳+水 有机物（贮存能量）+氧气 光合作用的实质：合成有机物，储存能量 4. 植物叶的呼吸作用 糖类+氧气→二氧化碳+水+能量 呼吸作用的实质：分解有机物，释放能量 小组内相互交流，梳理四大生理活动的关键细节。回答追问，明确光合作用吸收二氧化碳、释放氧气，呼吸作用相反。 二、生物圈中的碳氧平衡 展示碳氧循环示意图： 1.引导小组合作分析大气中二氧化碳的主要释放途径：①微生物分解；②动植物呼吸；化石燃料燃烧。 2.归纳总结二氧化碳的主要吸收途径是植物的光合作用。 3.组织小组讨论：“植物是怎样维持生物圈碳氧平衡的？”并归纳其原因是植物通过光合作用不断消耗大气中的二氧化碳，同时产生氧气进入大气。 4.总结碳氧平衡的动态机制：植物光合作用消耗二氧化碳、产生氧气，与各类生物的呼吸作用、化石燃料燃烧等释放的二氧化碳形成平衡。 1. 小组合作，结合示意图梳理碳氧循环的关键途径，用箭头标注物质流向。 2. 讨论并归纳植物维持碳氧平衡的核心过程：光合作用与呼吸作用的协同作用。 3. 聆听教师总结，理解 “动态平衡” 的含义。 三、植物在生物圈中的其他作用 图片展示拓展讲解植物的其他作用： 1. 植物通过光合作用制造的有机物不仅供给植物本身生长发育的需要，而且是生物圈中其他生物和人类的食物来源。 2. 植物为各种动物提供了赖以生存的栖息场所，为动物的多样性发展提供了物质条件。 3. 我国三北防护林有效地改善了生态环境。 观看图片，倾听教师讲解，补充植物生态作用的认知。 四、碳达峰和碳中和 1. 展示森林破坏、沙漠化、全球变暖的图片，分析人类活动对碳氧平衡的影响。 2.引入碳达峰、碳中和概念，解释其核心内涵。 3.组织小组讨论：“我们能为碳达峰、碳中和做些什么？” 4.引导学生从出行、用电、垃圾处理、节约粮食等方面展开思考，鼓励分享具体做法。 1.观察图片，感受人类活动对生态环境的影响，思考后果。 2. 理解碳达峰、碳中和的定义，明确其与碳氧平衡的关系。 3.组内热烈讨论，结合生活实际列举可行做法。 课堂练习 【经典例题】 经典例题1.我国于2020年提出“双碳”目标，至今已取得初步成效，2022年我国二氧化碳排放强度比2005年下降超过51％。下列做法中，不利于达成该目标的是（　C　） A．提倡使用新能源交通工具 B．增加风力和太阳能发电量 C．日常就餐只使用一次性木筷 D．植树造林以增加人工林面积 经典例题2．下列农业生产措施或环境现象与所依据生物学原理的对应关系错误的是（ A ） A．向蔬菜大棚中补充二氧化碳——促进蔬菜的呼吸作用 B．合理密植、间作套种——提高光合作用的效率 C．大气中的碳氧平衡——光合作用吸收二氧化碳，释放氧气 D．植树造林能促进生物圈中的水循环——蒸腾作用增加了大气湿度 经典例题3．如图表示细胞中的叶绿体和线粒体，下列有关说法不正确的是（ A ） A．①表示氧气，②表示二氧化碳 B．叶绿体是动物细胞特有的能量转换器 C．能够将化学能释放出来的结构是线粒体 D．其中有助于维持生物圈中碳-氧平衡的是①和② 【当堂练】 1.下列关于植物在生物圈中的作用的叙述，错误的是( C ) A.植物直接或间接地为其他生物提供食物和能量 B.植物的光合作用在维持生物圈中的碳氧平衡方面具有重要作用 C.植物的蒸腾作用决定着生物圈中的水循环 D.植物的生长为生物圈中的动物提供了栖息场所 2.生物在生物圈碳氧平衡中的作用可用下图表示，据图回答下列问题。(1)填出序号所代表的生理活动： ①分解作用，②呼吸作用，③光合作用。 （2）在维持生物圈中碳氧平衡方面具有重要作用的生理活动是③（填图中序号）。 （3） 植物被称为天然的碳氧平衡器的原因是植物通过光合作用不选消耗大气中的二氧化碳，同时产生氧气进入大气。 （4） 提出两条生活中有利于实现碳中和的建议。 答：①绿色出行，如多乘坐公共交通工具、骑自行车或步行，减少因私家车使用而产生的二氧化碳排放。 ②节约用电，随手关灯，使用节能电器等，降低发电过 程中因消耗化石能源产生的二氧化碳排放。 独立完成习题，检验本节课知识掌握情况。核对答案，与同学交流错题原因，及时纠正。 开眼界 播放关于碳排放管理员的视频，了解相关知识。 碳排放管理员是指从事二氧化碳等温室气体排放监测、统计核算、核查、交易和咨询等工作的人员。 观看视频，了解相关知识。 课堂小结 课后作业 【基础训练】 1．碳中和是我国当前发展中追求的目标，大量植树造林是实现碳中和的重要手段，这说明植物能（　D　） A．涵养水源 B．过滤尘埃 C．降低噪声 D．调节碳氧平衡 2．碳中和主要指植物通过吸收二氧化碳来抵消排放量。下列活动中，直接体现植物参与碳中和过程的是（　D　） A．树木遮挡阳光 B．森林涵养水源 C．藻类分解有机物 D．小草光合作用 3．我国政府提出争取2060年前实现碳中和，即排出的二氧化碳或温室气体被植树造林、节能减排等形式抵消。下列叙述正确的是（　C　） A．绿色植物是生态系统的生产者，不会产生二氧化碳 B．少开私家车，倡导绿色出行对减少二氧化碳排放没有帮助 C．实现碳中和离不开绿色植物的光合作用 D．实现碳中和完全依赖于绿色植物的蒸腾作用 4．下列关于生物圈中碳——氧平衡的叙述，不正确的是（　C　） A．限制生产、生活中二氧化碳的排放，有利于维持碳——氧平衡 B．人类长期对生态环境的破坏直接影响生物圈中的碳——氧平衡 C．绿色植物光合作用制造的氧低于自身呼吸作用对氧的需求 D．绿色植物的光合作用对维持生物圈中的碳——氧平衡具有重要意义 5．近年来，聚焦森林“水库”“粮库”“钱库”“碳库（储存在森林中的碳）”功能的“森林四库”建设正在各地如火如荼地进行。对此，下列说法不正确的是（   B   ） A．“粮库”利用的是植物可以为其他生物提供食物来源 B．“碳库”利用的是植物通过光合作用维持生物圈中二氧化碳和氧气的相对平衡 C．“钱库”利用的是植物作为观赏资源、原材料以及林产品等创造的经济效益 D．“水库”利用的是枯枝落叶能吸纳大量雨水，使雨水更多地渗入地下，补充地下水 6．生物兴趣小组在“美化绿化校园”实践活动中，设计了如下栽培三角梅的装置，下列相关说法错误的是（   A  ）    A．有机土壤可给三角梅提供有机物 B．栽培时三角梅植株要保持合理间距，促进光合作用 C．滴灌系统可实现节水，为碳中和出力 D．水源中增氧是为了促进根的呼吸作用 【提升训练】（二选一） 1. 观看关于 “碳排放管理员” 的相关视频，了解该职业与碳氧平衡、碳中和的关系，下节课分享自己的感悟。 2. 结合当地的植物资源状况和生产、生活实际，讨论植物光合作用对碳中和的重要贡献，认同植树造林的重要意义，并撰写一份简短的调查报告（200 字左右）。 完成分层课后作业，及时巩固复习。 板书设计 5.3.3 植物在生物圈碳氧平衡中的作用 一、回顾植物的四大生理活动 1.植物根的吸收作用：土壤中的水→根毛→根细胞内各层细胞→根茎叶导管→植物各个部分 2.植物叶的蒸腾作用：植物体内的水→叶肉细胞→气孔→大气（水蒸气） ( 光能 )3.植物叶的光合作用： ( 叶绿体 ) 二氧化碳+水 有机物（贮存能量）+氧气 4.植物叶的呼吸作用：糖类+氧气→二氧化碳+水+能量 二、植物生物圈中的碳氧平衡 1.大气中二氧化碳的主要释放途径：①微生物分解；②动植物呼吸；化石燃料燃烧。 2.二氧化碳的主要吸收途径是植物的光合作用。 3.碳氧平衡的原因就在于植物通过光合作用不断消耗大气中的二氧化碳，同时产生氧气进入大气。 三、植物在生物圈中的其他作用 四、碳达峰和碳中和 教学反思 1.本节课通过情境导入、小组建模、现实关联等方式，有效激发了学生的学习兴趣，大部分学生能够理解植物在碳氧平衡中的核心作用，达成了生命观念和态度责任目标。但在讲解 “碳氧平衡动态调节机制” 时，部分学生仍存在理解模糊的情况，后续可增加实物模型演示或动画视频，进一步降低抽象概念的理解难度。 2.小组讨论环节中，部分小组参与度不高，个别学生缺乏主动思考。未来教学中可采用 “小组任务分工制”，明确每个学生的角色（记录员、发言人、分析员），确保全员参与，同时加强对讨论过程的巡视指导，及时引导学生聚焦核心问题。 3.本节课注重知识与现实生活的结合，通过 “双碳” 目标、低碳生活等内容，强化了学生的责任意识。但在实践措施的讨论中，学生的思路不够开阔，后续可提前布置预习任务，让学生提前搜集相关资料，丰富课堂讨论的深度和广度。 4.课堂练习的针对性较强，有效检验了学生的知识掌握情况，但对科学思维的考查不够全面。未来可增加开放性习题，如 “设计一个验证植物光合作用对碳氧平衡影响的实验方案”，进一步提升学生的科学思维和探究实践能力。 / 学科网（北京）股份有限公司 $