第六单元跨学科实践活动5基于碳中和理念设计低碳行动方案教案--2025-2026学年九年级化学人教版上册

《跨学科实践活动5 基于碳中和理念设计低碳行动方案》 姓名： 学科：化学 年级：九年级上册 课时：预习1课时 授课教师： 内容概览 本实践活动依托第六单元碳和碳的氧化物知识，融合生物、地理等学科内容，围绕碳中和理念展开跨学科探究。学生将先厘清碳中和、碳达峰、低碳行动的核心概念，再通过实验测定不同环境的二氧化碳含量，验证人类活动对碳排放的影响，进而梳理自然界碳循环的途径与化学原理。最终以小组合作形式，从 “减排放”“增吸收” 角度，结合生活实际和前沿技术设计可操作的低碳行动方案，并通过展示、评价与完善，将低碳理念落地，体会碳中和的社会价值与现实意义。 四维核心素养 科学观念：建立碳循环的物质转化观念，理解碳中和的化学本质，明确二氧化碳排放与吸收的科学原理。科学思维：通过实验设计、数据分析推理碳排放规律，学会用跨学科视角分析环境问题。科学探究与实践：完成二氧化碳含量测定实验，合作设计低碳行动方案，提升实验操作与实践设计能力。科学态度与责任：树立低碳环保意识，认识碳中和的国家战略意义，培养践行低碳生活的社会责任感。 重难点 重点：理解碳中和、碳达峰的核心概念，掌握自然界碳循环的具体途径，能准确区分二氧化碳的排放与吸收方式，结合化学知识解释低碳行动的科学原理。难点：将化学中的碳转化知识与生物、地理学科内容融合，设计兼具科学性、可操作性和创新性的低碳行动方案，能从个人、国家层面分析低碳行动的实施路径与价值。 教学过程 情境导入，引发探究兴趣 教师展示全球变暖、冰川融化、极端气候的实景图片和碳排放相关数据，提出核心问题：“这些环境问题的核心诱因与二氧化碳相关，我国提出的碳中和、碳达峰目标，能如何缓解这一问题？我们又能为实现碳中和做些什么？” 由此引出本次实践活动的主题 —— 基于碳中和理念设计低碳行动方案。设计意图：通过真实的环境问题情境，激发学生的探究兴趣和环保意识，让学生感知碳中和理念的现实意义，自然衔接实践活动的核心内容，同时为后续的概念学习和方案设计奠定情感基础。 任务一：厘清核心概念，聚焦二氧化碳物质本质 教师布置自主学习任务，让学生以小组为单位查阅资料，梳理碳中和、碳达峰、低碳行动的定义，要求用简洁的语言表述，并尝试用图示将三个概念与二氧化碳的 “排放”“吸收” 建立关联。 小组代表展示学习成果，教师针对概念中的关键点进行点拨：碳中和是人为碳排放与碳吸收相互抵消实现净零排放，碳达峰是碳排放由增转降的拐点，低碳行动的核心是通过多种方式减少碳排放、增加碳吸收。 教师引导学生回顾二氧化碳的性质与对环境的影响，组织小组讨论：“为什么二氧化碳成为碳中和理念的核心物质？低碳行动的意义是什么？” 并让学生结合生活经验列举初步的低碳做法。 教师对学生的回答进行总结，明确低碳行动的两大核心方向：减少二氧化碳排放、增加二氧化碳的吸收与转化，同时梳理学生提出的低碳做法，为后续方案设计积累素材。 设计意图：通过自主查阅和小组展示，培养学生的信息收集与整理能力，让学生从概念层面把握碳中和的核心内涵；通过回顾二氧化碳的知识，实现新旧知识的衔接，让学生明确本次实践活动的核心研究物质，为后续的实验探究和原理分析做好知识铺垫。 任务二：实验测定不同环境二氧化碳含量，验证人类活动的影响 教师提出探究问题：“我们身边不同环境的二氧化碳含量是否相同？人类活动是否会影响空气中二氧化碳的含量？” 引导学生围绕问题提出合理假设，多数学生可自然提出 “人类活动会造成空气中二氧化碳含量增大” 的假设。 教师引导学生结合二氧化碳的化学性质，设计测定二氧化碳含量的实验方案，师生共同讨论方案的可行性：二氧化碳能与碱性物质反应，可配制含酚酞的澄清石灰水测试液，通过注射器抽气振荡，根据测试液褪色的抽气次数判断二氧化碳含量高低。 教师讲解实验操作的关键步骤和注意事项：配制测试液时澄清石灰水的滴加量、注射器抽气的操作规范、振荡的时间要求、数据记录的准确性等，强调实验安全和操作规范性。 学生以小组为单位，前往校园绿苑、通风教室、紧闭门窗教室、校园运动场等不同地点进行实验，记录各地点的抽气次数，将数据整理在实验记录表中。 实验结束后，各小组汇报实验数据，教师引导学生分析数据得出结论：门窗紧闭的刚下课教室抽气次数最少，二氧化碳含量最高，校园绿苑二氧化碳含量相对较低。由此验证人类活动（如呼吸、集体活动）会导致二氧化碳含量升高，植物的光合作用能有效吸收二氧化碳。 教师展示工业革命以来化石燃料燃烧、森林砍伐的相关资料，让学生结合实验结论和资料，进一步明确人类生产、生活活动是二氧化碳含量升高的重要原因。 设计意图：通过提出问题、作出假设、设计方案、动手实验、分析数据的完整探究过程，培养学生的科学探究能力和实验操作能力，让学生在实践中验证人类活动与碳排放的关系；通过校园实地实验，让学生感受化学实验的实用性，拉近化学与生活的距离，同时为后续梳理碳循环途径和设计低碳方案提供实验依据。 任务三：梳理碳循环途径，融合跨学科知识解释化学原理 教师提出问题：“自然界中存在着自发的碳循环，能实现二氧化碳的自然排放与吸收，这个循环具体发生在哪些圈层？有哪些具体途径？” 引导学生结合生物、地理学科知识进行思考。 学生小组讨论，结合八年级生物的光合作用、呼吸作用知识，地理的圈层结构知识，梳理碳循环的途径，教师在黑板上绘制碳循环示意图的框架，让学生补充完善大气圈、岩石圈、水圈、生物圈中二氧化碳的转化过程。 教师引导学生从化学角度分析碳循环中的物质转化，组织学生书写相关化学方程式：如化石燃料燃烧（碳、甲烷的燃烧）、碳酸钙与二氧化碳和水的反应、碳酸的分解、植物光合作用的化学表达式等。 教师将碳循环中的过程划分为 “二氧化碳排放” 和 “二氧化碳吸收” 两类，让学生以小组为单位汇总具体方式：排放包括化石燃料燃烧、动植物呼吸、煅烧石灰石等；吸收包括植物光合作用、海水吸收、二氧化碳的捕集与封存等。 教师强调碳循环的平衡是生态系统稳定的基础，人类活动打破了这种平衡，导致二氧化碳含量升高，而碳中和的本质就是通过人为干预，重新实现碳循环的平衡，让学生从跨学科角度理解碳中和的科学原理。 设计意图：本环节突出跨学科融合的特点，让学生将化学的物质转化知识与生物、地理知识结合，构建完整的碳循环认知体系；通过书写化学方程式和分类汇总，强化学生的化学学科思维，让学生从原理层面理解低碳行动的科学性，为后续设计科学的低碳行动方案奠定理论基础。 任务四：合作设计低碳行动方案，兼顾科学性与可操作性 教师明确设计要求：以小组为单位设计低碳行动方案，方案需紧扣碳中和的核心理念，结合本次实践活动所学的碳循环知识和实验结论，从 “减少碳排放”“增加碳吸收” 两个角度出发，涵盖个人、校园或社区层面，要求方案具备科学性、可操作性和创新性，同时需用化学知识解释方案中每一项行动的科学依据。 教师为学生提供设计思路参考：可从衣、食、住、行等生活维度设计个人低碳行动，从校园绿化、能源使用、垃圾处理等维度设计校园低碳行动，同时可查阅资料，结合二氧化碳捕集、新能源使用等前沿技术，为方案增加创新性。 学生小组合作开展方案设计，教师巡视指导，针对学生设计过程中出现的问题进行点拨：如部分学生的方案缺乏化学原理支撑，教师引导其结合碳的燃烧、植物的光合作用等知识进行补充；部分学生的方案操作性不足，教师引导其结合生活实际进行调整。 各小组完成初步的低碳行动方案，方案内容需包括：行动主题、行动目标、具体行动措施、科学依据、实施步骤，同时可设计方案的推广方式。 设计意图：通过小组合作设计方案，培养学生的合作探究能力和创新思维，让学生将所学的碳中和知识、碳循环原理转化为实际的行动方案，实现知识的落地应用；教师的巡视指导，能及时解决学生设计中的问题，保证方案的科学性和可操作性，同时让每个学生都能参与到方案设计中，发挥自身的优势。 任务五：完善方案，融入国家与社会层面的思考 教师展示我国在碳中和方面的相关政策和创新技术：如新能源的开发利用、森林碳汇工程、二氧化碳的捕集与转化技术等，让学生了解国家层面的低碳行动措施。 教师提出问题：“我们设计的低碳行动方案，能否结合国家的政策和技术进行完善？能否从个人层面延伸到社会、国家层面，分析低碳行动的实施路径？” 学生以小组为单位对初步方案进行修改和完善，可在方案中增加 “方案的拓展与延伸” 部分，分析个人低碳行动与国家碳中和目标的关联，也可结合前沿技术，为方案增加更具创新性的内容，如在校园中设置二氧化碳监测点、利用绿植打造校园碳汇角等。 教师引导学生思考：“在国际社会中，碳中和是全球共同的目标，各国的低碳行动有哪些共性？这体现了怎样的全球发展理念？” 让学生从国际视角体会碳中和的价值。 设计意图：通过展示国家的政策和技术，让学生了解碳中和的国家战略意义，培养学生的家国情怀；让学生对方案进行完善，实现从个人、校园层面向国家、国际层面的延伸，拓宽学生的视野，让学生理解低碳行动是多维度、多层次的，同时进一步提升方案的完整性和深度。 任务六：展示交流，制定评价标准优化方案 各小组依次展示本组的低碳行动方案，小组代表讲解方案的设计思路、具体措施和科学依据，其他小组认真倾听，记录疑问和建议。 展示结束后，组织学生进行互评，教师引导学生共同制定低碳行动方案的评价标准，标准需涵盖：科学性（符合碳循环和碳中和的科学原理）、可操作性（贴合生活实际，易于实施）、创新性（有独特的设计思路或结合前沿技术）、完整性（方案要素齐全，有实施和推广步骤）。 学生根据评价标准，对各小组的方案进行打分和点评，提出具体的修改建议，如部分方案的碳吸收措施单一，可建议增加绿植种植、垃圾分类回收等内容；部分方案的实施步骤模糊，可建议明确实施时间、参与人员等。 各小组结合互评的建议，再次对方案进行打磨，形成最终的低碳行动方案。 设计意图：通过方案展示和互评，培养学生的表达能力和批判性思维，让学生在交流中相互学习、取长补短；共同制定评价标准，让学生把握方案设计的核心要求，同时提升学生的评价能力，通过多次修改完善方案，让学生的设计思路更清晰，方案的科学性和可操作性进一步提升。 ( 第 1 页 共 6 页 ) 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $