第三节 碳达峰与碳中和（教学设计）化学鲁教版五四学制2024八年级全一册

该初中化学教学设计聚焦自然界碳循环及“双碳”目标实现路径，通过电影《后天》片段与海平面上升案例导入，衔接学生已有二氧化碳性质、光合作用知识，引导探究碳循环失衡及双碳目标意义。 以碳循环示意图分析、CO₂浓度数据对比培养科学思维，结合新能源汽车、液态阳光技术案例渗透化学观念，小组讨论与现实问题探究强化科学态度与责任，助力学生提升分析能力与环保意识，为教师提供生活化教学思路。

第三节 碳达峰与碳中和 一、知识目标 1.理解自然界中碳循环的过程，明确二氧化碳在碳循环及“双碳”目标中的作用。 2.掌握二氧化碳的产生和吸收途径，以及碳循环的意义。 3.了解碳达峰和碳中和的概念，知道实现“双碳”目标的主要路径。 二、核心素养目标 1.宏观辨识与微观探析：从宏观上认识碳循环和“双碳”目标，从微观上理解二氧化碳的产生、吸收和转化过程。 2.证据推理与模型认知：通过分析碳循环示意图和相关数据，培养证据推理与模型认知能力，树立“化学服务于社会可持续发展”的理念。 3.科学探究与创新意识：结合碳达峰、碳中和的社会热点，树立环保意识和社会责任感，理解化学学科在解决环境问题中的重要作用。 一、教学重点 1.自然界中碳循环的过程及意义 2.碳达峰与碳中和的概念及实现“双碳”目标的路径。 二、教学难点 分析造成大气中二氧化碳含量增加的原因，以及如何依据二氧化碳的性质寻求降低大气中二氧化碳含量的方法。 本节教学内容出自鲁教版（2024 年版）八年级化学全一册第七单元第三节《碳达峰与碳中和》。该内容是化学知识与社会热点紧密结合的典型范例，在初中化学教学中具有重要地位。它不仅帮助学生深化对二氧化碳性质和用途的理解，还引导学生关注全球性的环境问题，培养学生的社会责任感和环保意识，体现了化学学科在解决实际问题中的重要价值。 本课时聚焦于自然界中的碳循环以及实现“双碳”目标的路径。教材先介绍碳循环的概念、二氧化碳的产生和吸收途径，以及碳循环的重要意义，让学生了解自然界中碳元素的动态平衡。接着引入碳达峰和碳中和的概念，探讨实现“双碳”目标的思路和具体措施，包括从源头上减少碳排放和解决碳超标问题的方案。通过一系列实例和拓展阅读，如液态阳光技术，拓宽学生的知识面，让学生感受到化学在应对环境挑战中的创新应用。 教学对象是八年级学生，他们正处于从形象思维向抽象思维过渡的阶段，对新鲜事物充满好奇心，但在理解抽象概念和复杂原理时可能会遇到困难。在知识储备方面，学生已经掌握了二氧化碳的基本性质和制取方法，了解光合作用和呼吸作用的原理，这为学习碳循环奠定了基础。 然而，他们对碳循环的整体过程和影响缺乏系统的认识，对于碳达峰和碳中和等前沿概念可能比较陌生。 在学习能力上，八年级学生具备一定的自主学习和合作探究能力，但在分析问题和解决问题的能力上还有待提高。他们能够通过观察图片和资料获取信息，但在整合信息、进行推理和判断方面还需要教师的引导。此外，学生的学习兴趣和积极性容易受到外界因素的影响，需要教师采用多样化的教学方法和手段，激发他们的学习热情。 基于以上学情，在教学过程中，教师应充分利用学生已有的知识经验，通过生动有趣的实例和直观的图表，帮助学生理解碳循环的过程和“双碳”目标的意义。同时，要注重引导学生进行思考和讨论，培养他们的分析问题和解决问题的能力，鼓励学生积极参与到“双碳”行动中来。 教学环节一 新课导入 【播放电影片段】同学们，老师先给大家播放一段电影《后天》的片段。（播放电影中海水冲破堤坝、淹没街道、吞噬城市的震撼画面）大家刚刚看到的是电影里呈现的极端未来场景，曾经繁华的文明在自然之力面前不堪一击。 【列举现实案例】而在现实生活中，类似的危机也正在悄然逼近。近 40 年来，中国沿海海平面正以每年 3.5 毫米的速度加速上升，2023 年的海平面已处于有观测记录以来的高位。太平洋岛国图瓦卢因平均海拔不足两米，早已面临“举国搬迁”的困境；印度尼西亚为了躲避海平面上升，甚至启动了迁都计划。 【提出问题引导思考】大家想一想，是什么原因导致了海平面上升这种可怕的现象呢？其实，这一切连锁反应的起点，藏着一种我们既熟悉又陌生的气体 —— 二氧化碳。它如何像“无形的暖房”包裹地球，引发温室效应？人类活动又怎样打破了碳循环的平衡，让全球变暖愈演愈烈？更重要的是，面对海平面上升的威胁，我国提出的“2030 年前碳达峰、2060 年前碳中和”目标，背后藏着怎样的化学智慧？我国提出的‘碳达峰’和‘碳中和’目标，‘碳’主要指的是二氧化碳，那二氧化碳在自然界中是如何循环的？人类活动又如何影响了这个循环？今天我们就来一起探究这些问题。 设计意图 1.激发学习兴趣：通过播放《后天》震撼电影片段和列举海平面上升的现实危机案例，营造紧张氛围，迅速吸引学生注意力，激发对问题根源的好奇心与探索欲望，促使学生主动参与课堂讨论。 2.衔接生活实际：将抽象的二氧化碳知识与现实环境问题紧密结合，让学生直观感受化学与生活的关联，增强对化学学科的重视程度，提升学习动力。 3.自然导入新课：通过提出二氧化碳与温室效应、碳循环、“双碳” 目标相关的问题，引导学生深入思考，顺利过渡到本节课主题，让学生明确学习目标，带着问题探索新知识。 教学环节二 自然界中的碳循环 活动一：了解自然界中的碳循环 【教师活动】教师展示并讲解：介绍化石燃料在人类社会发展中的重要作用，以及随着大规模开采和利用，大气中二氧化碳含量持续升高引发全球气候变化的现状。呈现近1000年大气中CO2浓度变化的图表。 【问题】“碳达峰与碳中和是全世界应对气候变化的共识，这里的‘碳’主要指二氧化碳，那么要实现‘双碳’目标，我们需要先弄清楚什么问题呢？” 【学生思考】学生思考回答：“需要追根溯源，厘清‘碳’从哪里来，又可以往哪里去。” 【教师活动】教师总结强调：“非常正确，所以我们首先要了解自然界中的碳循环。” 设计意图 1.强化问题认知：借助震撼的影视片段和真实新闻事件，让学生直观感受二氧化碳排放带来的严重后果，引发学习好奇心，深刻认识碳循环学习的必要性。 2.衔接热点话题：结合 “双碳” 目标这一社会热点，搭建化学知识与社会议题的桥梁，让学生了解化学在解决全球问题中的作用，提升学习使命感。 3.明确学习方向：通过师生互动提问，引导学生主动思考 “碳的来源与去向”，自然引出碳循环的学习主题，为后续知识探究奠定基础。 活动二：探究自然界中二氧化碳的产生和吸收途径 【情景引入】展示自然界碳循环的图片，图片中标注了通过不同途径产生或消耗碳量的相对值。 【问题】观察图片，思考并讨论：二氧化碳的产生途径有哪些？二氧化碳的吸收途径又有哪些？ 【学生思考】学生分组讨论，每组推选一名代表发言。产生途径：生物的呼吸作用、生物体被微生物分解、海水中的弱酸分解、化石燃料的燃烧、火山喷发、碳酸盐分解。吸收途径：绿色植物的光合作用、江河湖海等水体溶解二氧化碳、溶解的二氧化碳转化为碳酸盐。 【归纳总结】教师总结并板书：对学生的回答进行补充和完善，强调这些途径在碳循环中的重要性。 设计意图 1.培养观察能力：展示标注碳量相对值的碳循环图片，为学生提供直观的探究素材，引导学生通过观察图片获取信息，提升观察和初步分析能力。 2.强化合作探究：通过分组讨论的形式，让学生自主梳理二氧化碳的产生与吸收途径，培养团队合作意识和主动探究的学习习惯。 3.夯实知识基础：教师对学生的回答进行补充完善并板书，帮助学生构建系统的碳循环途径知识框架，为后续探讨碳循环意义和失衡原因做好铺垫。 活动三：探讨二氧化碳循环的意义和大气中二氧化碳含量增加的原因 【情景引入】结合前面讨论的二氧化碳产生和吸收途径，提出问题：“二氧化碳的循环对自然界和人类社会有什么重要意义呢？从碳循环的角度分析，造成大气中二氧化碳含量增加的主要原因是什么？” 【教师活动】教师引导学生从生态平衡、气候调节、海洋生态、人类生存等方面思考二氧化碳循环的意义。 【学生思考】学生分组讨论后发言：维持生态平衡：为植物光合作用提供原料，支撑食物链基础，保障生物生存。调节气候：大气中适量二氧化碳能保温，维持地球适宜的温度环境。支撑海洋生态：水体吸收二氧化碳形成的碳酸盐，是海洋生物（如珊瑚、贝类）构建外壳的重要原料。保障人类生存：间接为人类提供食物（植物生产）和稳定的生存环境。 【总结】教师总结强调：对学生的回答进行总结和强调，突出二氧化碳循环的重要性。 【教师活动】教师引导学生分析大气中二氧化碳含量增加的原因：从排放端和吸收端两个方面进行分析。 【学生思考】小组讨论后回答：排放端大幅增加：人类大量燃烧化石燃料，短时间内释放远超自然循环承载能力的二氧化碳。吸收端能力下降：森林砍伐、植被破坏导致光合作用吸收二氧化碳的能力减弱。自然循环失衡：自然产生与吸收本应平衡，但人类活动打破了这种平衡，排放速度远快于自然吸收速度。 【总结】教师总结：“由于二氧化碳的产生与吸收都与二氧化碳的性质有关，要解决碳循环失衡的问题，我们接下来要了解二氧化碳的性质。” 设计意图 1.提升逻辑思维：引导学生从生态平衡、气候调节等多维度思考碳循环意义，从排放端和吸收端分析含量增加原因，培养逻辑分析和全面思考问题的能力。 2.树立环保意识：通过分析人类活动对碳循环的破坏，让学生认识到环境问题的人为因素，增强环保意识和责任担当。 3.衔接后续内容：在总结环节点明二氧化碳性质与碳循环失衡解决的关联，自然过渡到二氧化碳性质的学习，实现知识的顺畅衔接。 【对应训练1】绘制碳循环简图（如右图）。下列有关说法错误的是 A．绿色植物通过光合作用吸收CO2 B．化石燃料完全燃烧转化为CO2 C．海水吸收CO2生成稳定的碳酸 D．大气层的CO2能产生温室效应 【答案】C 【详解】A、绿色植物通过光合作用可吸收二氧化碳，该选项说法正确； B、化石燃料中含有碳元素，完全燃烧生成二氧化碳，该选项说法正确； C、二氧化碳和水反应生成碳酸，但碳酸不稳定，易分解为水和二氧化碳，该选项说法不正确； D、大气层中的二氧化碳是主要的温室气体之一，能产生温室效应，该选项说法正确。 故选C。 【对应训练2】自然界中存在着“水循环”“碳循环”“氧循环”三大循环。下列说法错误的是 A．三种循环都伴随着能量的变化，碳循环中的“碳”是指碳元素 B．水的天然循环既实现了水的自身净化，又完成了水资源的重新分配 C．三大循环过程中元素守恒，且元素化合价不变 D．水的天然循环是通过其三态变化实现的，而碳循环、氧循环过程中均有化学变化发生 【答案】C 【详解】A. 三种循环都伴随着能量的变化，碳循环中的“碳”是指碳元素，不是碳单质，此选项正确； B. 水的天然循环通过蒸发、降水等过程，蒸发时杂质被留下，降水提供淡水，实现自身净化；同时，水从海洋到陆地再返回海洋，完成水资源的重新分配，此选项正确； C. 化学反应中元素种类和原子数目不变，所以元素守恒，但化合价不一定不变，如：氧循环中，氧的化合价也会变化，例如O2中的氧为0价，在H2O或CO2中氧为-2价。因此，三大循环中元素守恒正确，但化合价不一定不变，此选项错误； D. 水的天然循环是通过其三态变化实现的，而碳循环、氧循环过程中均有化学变化发生    水的天然循环涉及蒸发（液态→气态）、凝结（气态→液态）等三态变化，是物理变化。碳循环中，光合作用、呼吸作用等涉及分子结构改变，是化学变化；氧循环类似（如呼吸作用消耗O2产生CO2），发生化学变化，该选项正确。   故选C。 教学环节三 实现“双碳”目标的路径 活动六：碳达峰与碳中和的概念 【引入】随着全球气候变化问题的日益严重，“碳达峰”和“碳中和”成为了热门话题。那么，什么是碳达峰和碳中和呢？接下来我们一起了解一下。 【讲解】教师讲解碳达峰和碳中和的概念：在受到人类活动的强烈干扰以前，自然界中二氧化碳的吸收量与排放量大致相等，大气圈中的碳循环处于“收支平衡”的闭环模式，地球生态系统得以健康、稳定地运行。修复大气中二氧化碳含量的平衡必定要“降碳”——促使全球、国家、城市、企业等主体的碳排放由升转降。在此过程中，碳排放的最高点即碳峰值被称为碳达峰。达峰之后，人为碳排放与通过植树造林、碳捕集与封存技术等人为碳吸收达到平衡，即为碳中和。2020年9月，我国在联合国大会上承诺：中国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，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。这一承诺体现了我国的责任担当，也是我国实现绿色可持续发展的内在要求。 设计意图 1.普及核心概念：清晰讲解碳达峰与碳中和的定义及我国的相关承诺，让学生了解全球气候变化背景下的重要环保目标。 2.强化责任担当：通过我国的承诺内容，增强学生的国家认同感与社会责任感，树立绿色发展理念。 3.衔接学科价值：将化学知识与国家环保战略结合，让学生认识到化学在实现 “双碳” 目标中的重要作用。 【对应训练1】2025年6月25日是全国低碳日，主题为“碳路先锋、绿动未来”。下列有关低碳行动不合理的是 A．大量植树造林 B．鼓励使用清洁能源 C．工厂通过加高烟囱直接排放废气 D．提倡步行、骑自行车等低碳出行方式 【答案】C 【详解】A、大量植树造林，树木可以通过光合作用吸收二氧化碳，有助于减少大气中的二氧化碳含量，是合理的低碳行动，不符合题意； B、鼓励使用清洁能源，如太阳能、风能等，能减少传统化石能源的使用，从而降低二氧化碳等温室气体的排放，是合理的低碳行动，不符合题意； C、工厂通过加高烟囱直接排放废气，只是将废气排放到更高的空中，并没有减少废气中污染物（包括二氧化碳等温室气体以及其他有害气体）的总量，仍然会对环境造成污染，不是合理的低碳行动，符合题意； D、提倡步行、骑自行车等低碳出行方式，可减少汽车等交通工具的使用，进而减少化石燃料的消耗和二氧化碳的排放，是合理的低碳行动，不符合题意。 故选C。 【对应训练2】扎实做好“碳达峰”、“碳中和”各项工作是减缓温室效应的有力举措。下列说法不正确的是 A．“碳达峰”、“碳中和”中的“碳”指CO2 B．煤炭综合利用的方法有气化、焦化、液化，这些方法都属于物理变化 C．造成温室效应加剧的主要原因是化石燃料(煤、石油和天然气)的过度使用，它们都是混合物 D．绿色低碳生活就是降低二氧化碳产生的行为，例如多走路少开车 【答案】B 【详解】A、“碳达峰”、“碳中和”中的“碳”指，说法正确，不符合题意； B、煤炭综合利用的方法有气化、焦化、液化，气化是指煤与含氧气化剂在高温条件下发生化学反应，将煤中的有机物转化为可燃性气体；焦化是指把煤隔绝空气加强热，使其分解生成焦炭、煤焦油、煤气等物质；液化是通过一系列变化产生液体燃料如甲醇等物质；均属于化学变化，说法错误，符合题意； C、造成温室效应加剧的主要原因是化石燃料(煤、石油和天然气)的过度使用，煤、石油和天然气中均含有多种物质，属于混合物，说法正确，不符合题意； D、绿色低碳生活就是降低二氧化碳产生的行为，例如多走路少开车，说法正确，不符合题意。 故选：B。 第七单元 燃烧及其控制 第三节 碳达峰与碳中和 / 学科网（北京）股份有限公司 一、自然界中的碳循环 1. 概念 碳循环是自然界中物质和能量循环重要组成，二氧化碳是主要形式 2. 产生途径 生物呼吸作用、生物体被微生物分解、海水中弱酸分解、化石燃料燃烧、火山喷发碳酸盐分解 3. 吸收途径 绿色植物光合作用、江河湖海等水体溶解二氧化碳并转化为碳酸盐 4. 意义 维持生态平衡、调节气候、支撑海洋生态、保障人类生存 5. 含量增加原因 排放端增加（大量燃烧化石燃料）、吸收端能力下降（森林砍伐等） 二、实现“双碳”目标的路径 1. 碳达峰与碳中和 碳达峰：碳排放最高点 碳中和：人为碳排放与人为碳吸收达到平衡 2. 实现思路 · 减少碳排放路径 · 能源体系：非化石能源规模化替代、化石能源消费“减量提质”、终端能源消费电气化升级 · 产业结构：严格高耗能项目准入、全产业链绿色化改造、区域产业布局优化 · 农业领域：种植与养殖技术升级、农业废弃物资源化利用 · 生活消费：扩大绿色产品供给与消费、倡导低碳生活方式 · 生态系统：森林与湿地碳汇培育、碳汇交易市场化激活 1.化学观念是化学核心素养的重要组成部分。下列说法中不正确的是 A．分子、原子、离子都是构成物质的基本粒子 B．化学反应前后，原子的种类发生了改变 C．物质发生化学反应时，往往伴随着能量的变化 D．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】B 【详解】A、分子（如CO2）、原子（如金属Fe）、离子（如NaCl由Na+和Cl-构成）都是构成物质的基本粒子，该选项正确； B、根据质量守恒定律，化学反应前后原子的种类、数目、质量都不变，该选项错误； C、物质发生化学反应时，往往有能量变化，如燃烧放热、光合作用储存能量等，该选项正确； D、碳循环（如动植物呼吸、化石燃料燃烧释放CO2，植物光合作用吸收CO2释放O2）、氧循环，有利于维持大气中氧气和二氧化碳含量相对稳定，该选项正确。 故选B。 2．（23-24九年级上·山西长治·期中）汽车排气系统中安装了三元催化器（主要含有铂、铑、钯等贵重金属），用来处理汽车尾气中的有机物（HC）、CO、氮氧化合物（NOX），其反应如图所示，以下分析正确的是 A．反应前后氢原子数目发生了变化 B．反应后铂、铑、钯的质量发生了变化 C．有机物（HC）最终生成了CO2和H2O D．经三元催化器处理后的尾气不会造成温室效应 【答案】C 【详解】A、根据质量守恒定律，化学反应前后，原子的种类和数目不变，故反应前后氢原子数目不变，不符合题意； B、在该反应中，铂、铑、钯是催化剂，化学反应前后，催化剂的质量和化学性质不变，不符合题意； C、根据质量守恒定律，化学反应前后，元素的种类不变，有机物中含C、H元素，生成物中也应含C、H元素，故有机物最终生成了二氧化碳和水，符合题意； D、经三元催化器处理后的尾气中含二氧化碳，二氧化碳含量过多会导致温室效应，不符合题意。 故选C。 本次《碳达峰与碳中和》教学围绕自然界碳循环和双碳目标实现路径展开，旨在让学生理解核心概念、培养环保意识。课后结合教学过程与学生反馈，进行如下反思。 教学中，以电影《后天》片段和海平面上升的真实案例导入，有效激发了学生的探究兴趣，让学生直观感受到碳排放带来的环境危机，为后续知识讲解奠定了情感基础。通过分析碳循环示意图、对比工业革命前后二氧化碳浓度数据，学生能清晰梳理二氧化碳的产生与吸收途径，理解碳循环失衡的原因，较好地达成了 “证据推理与模型认知” 的核心素养目标。在双碳目标路径教学中，结合能源体系改革、产业转型、农业减排等实际案例，如新能源汽车推广、液态阳光技术应用，让学生体会到化学学科在解决环境问题中的重要作用，增强了社会责任感。 但教学仍存在不足。在碳循环概念讲解时，仅依赖图示和文字描述，部分学生对 “碳酸盐转化”“深海碳储存” 等抽象过程理解不透彻，缺乏具象化展示手段。在讨论双碳实现路径时，学生虽能列举节能减排措施，但对不同领域技术细节的认知较为模糊，如碳捕集与封存技术的原理、碳汇交易的运作机制，未能深入展开。此外，学生参与度存在差异，小组讨论中部分学生被动接受观点，主动思考和表达的积极性不足，未能充分发挥合作探究的效果。 后续教学需针对性改进。其一，丰富教学资源，利用动画演示碳循环的微观过程，制作碳捕集技术的科普短片，将抽象知识可视化，帮助学生突破理解难点。其二，优化课堂互动设计，设置分层问题链，如基础层 “生活中哪些行为会增加碳排放”，提高层 “如何平衡工业发展与碳减排”，引导不同层次学生主动思考，同时引入辩论赛、方案设计等形式，让学生深度参与双碳路径的探讨。其三，延伸课外实践，布置 “家庭低碳行动打卡”“社区碳足迹调查” 等任务，将课堂知识与生活实际结合，培养学生的绿色行为习惯。其四，加强跨学科融合，结合地理学科的生态保护、政治学科的政策法规，拓宽学生视野，让学生全面认识双碳目标的综合性与复杂性。 本次教学让我意识到，环境主题教学需兼顾知识传授与价值引领，既要夯实学生的化学基础，也要引导学生树立正确的环保理念。未来将不断优化教学方法，注重理论与实践的结合，让学生真正成为双碳行动的参与者和推动者。 $