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--2026-2027学年九年级化学人教版上册

该初中化学教案聚焦碳中和理念，核心知识点包括碳达峰、碳中和及低碳行动概念，二氧化碳排放与吸收反应，碳循环规律。通过全球变暖情境导入，连接概念认知、实验探究、碳循环建模至方案设计，构建递进式学习支架。 特色在于跨学科融合化学与生物、地理知识，通过不同环境CO₂含量对比实验培养科学探究与实践能力，绘制四大圈层碳循环模型发展科学思维，设计个人、国家、国际三层级低碳方案强化科学态度与责任。为学生提供完整实践流程，助力教师落实核心素养，提升教学效果。

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 一、基本信息 授课学科：化学 教材版本：人教版 课时安排：共 2 课时 授课对象：九年级学生 二、教学目标 （一）化学观念 明晰碳达峰、碳中和、低碳行动核心概念，以为核心物质，掌握二氧化碳排放、吸收相关化学反应； 结合地理、生物知识，理解大气圈、生物圈、水圈、岩石圈间碳元素循环转化规律，从物质转化角度解释低碳行动原理。 （二）科学思维 通过不同环境含量对比实验，基于实验现象推理人类活动对空气中二氧化碳含量的影响； 分类归纳二氧化碳排放、吸收两类转化反应，构建碳循环模型，辩证分析各类低碳措施的减排、固碳逻辑。 （三）科学探究与实践 小组合作完成任务一（概念梳理）、任务二（含量测定实验）、任务三（碳循环梳理建模）、任务四（低碳行动方案设计）全套实践流程； 能整合多学科知识查阅资料、实地走访低碳展览，完善低碳方案，完成校园、社区低碳宣讲实践。 （四）科学态度与责任 了解全球变暖环境问题，理解我国 2020 年提出碳达峰、碳中和战略目标的时代意义； 从个人、国家、国际三个层面认识低碳行动价值，主动在生活中践行低碳行为，树立生态文明责任观。 三、教学重难点 教学重点 二氧化碳排放与吸收对应的规范化学方程式、自然界完整碳循环转化关系； 结合物质转化原理，从减排、固碳双维度设计科学可行的低碳行动方案。 教学难点 跨学科融合化学物质转化、生物光合作用、地理四大圈层，建立可视化碳循环图示模型； 结合国家低碳政策、前沿固碳创新技术，分层完善个人、社会、国家多维度低碳行动方案。 四、课前教学准备 教师准备 素材：全球变暖科普图文、我国双碳政策资料、本地低碳环保展览介绍、四大圈层碳循环示意图模板； 实验器材：集气瓶、注射器、澄清氢氧化钙溶液、试管、橡胶导管、标签纸； 教具：分组任务单、碳循环绘图空白模板、低碳行动方案设计表、课堂评价量表。 学生准备 课前分组，4 人一组，分配资料查阅员、实验操作员、绘图记录员、方案设计员； 提前查阅碳达峰、碳中和基础科普资料，记录生活中已知低碳做法。 五、教学过程 第一课时：任务一、任务二 概念认知与二氧化碳含量探究实验（45min） （一）情境导入（5min） 教师展示全球变暖引发冰川融化、极端气候等环境素材，点明 2020 年我国正式提出碳达峰、碳中和战略目标，抛出核心驱动问题：如何从化学、生物、地理多角度理解低碳行动？顺势引出本节课两大学习任务：厘清 “双碳” 核心概念、实验测定不同环境中二氧化碳含量。 （二）任务一：了解相关概念，聚焦核心物质二氧化碳（20min） 活动 1：核心概念梳理与图示建模 各小组结合查阅资料，完成三大概念定义，绘制概念逻辑关系图： 低碳行动：能够减少人为二氧化碳等温室气体排放、提升二氧化碳吸收量的生活、生产行为； 碳达峰：一个国家或区域二氧化碳排放总量在某一年达到历史最高值，之后排放量逐步下降； 碳中和：在规定周期内，人类活动产生的二氧化碳排放总量，通过植树造林、碳捕获、节能减排、碳封存等方式全部抵消，实现二氧化碳收支平衡。 活动 2：二氧化碳的环境影响与基础低碳做法汇总 二氧化碳双重影响 不利影响：大气中过量堆积加剧温室效应，造成全球气温升高、海平面上升； 有利用途：植物光合作用原料、工业灭火剂、碳酸饮品原料、化工原料。 生活低碳做法记录表 生活场景 具体低碳行动 基础化学原理简述 日常出行 步行、骑行、乘坐公交 / 地铁 汽油、柴油属于化石烃类燃料，燃烧反应：点燃，减少燃料消耗可直接降低温室气体排放 居家用电 使用节能电器、人走关灯断电 国内火电依靠煤炭燃烧供热发电，煤炭主要成分为碳单质：点燃，节约用电能减少燃煤量，削减二氧化碳生成 日常饮食 节约粮食、拒绝一次性塑料餐具 粮食加工、化肥生产、塑料合成（石油裂解聚合）均需消耗化石能源，多步化工、农业反应持续释放，减少消耗即可降碳 室内温控 夏季空调调高 2℃、冬季减少燃气取暖 空调耗电对应火电燃煤；天然气主要成分为甲烷，燃烧：点燃，降低能耗减少两类化石燃料燃烧排碳 （三）任务二：测定不同环境中二氧化碳的含量（18min） 1. 实验原理 二氧化碳可与澄清石灰水中氢氧化钙发生反应，生成碳酸钙白色沉淀，通过相同体积空气通入澄清石灰水后的浑浊程度，定性对比相对含量，规范化学方程式： 2. 探究假设提出 小组讨论形成统一假设：人类活动密集区域（密闭教室、停车场）空气中二氧化碳含量，显著高于植被丰富的户外绿化带、空旷操场。 3. 小组实验操作步骤 取 4 只规格相同集气瓶，分别采集空旷操场、绿化带、密闭教室、地下停车场四种环境等体积空气样本； 取 4 支完全相同试管，向每支试管加入 5mL 等浓度澄清石灰水； 使用注射器抽取集气瓶内空气，匀速、等量通入对应试管石灰水中； 静置观察试管内液体浑浊程度，记录实验现象，验证假设是否成立。 4. 实验小结 密闭教室、停车场石灰水浑浊程度更深，证明人类活动会提升局部环境二氧化碳浓度，印证减排低碳行动的必要性。 （四）课时小结与作业布置（2min） 课堂小结：梳理碳达峰、碳中和概念，回顾二氧化碳检验反应与实验结论； 课后作业：预习自然界碳循环相关生物、地理知识点，收集植树造林、碳捕捉相关技术资料。 第二课时：任务三、任务四 + 展示交流 碳循环建模与低碳方案设计（45min） （一）复习回顾导入（3min） 回顾上节课实验结论：人类活动增加大气中含量，引出核心问题：自然界原本如何平衡二氧化碳？如何设计方案实现碳中和？开启任务三、任务四学习。 （二）任务三：梳理自然界中的碳循环（14min） 1. 跨学科梳理四大圈层碳转化关系 结合生物学（光合作用、呼吸作用）、地理学（大气圈、生物圈、水圈、岩石圈），梳理碳循环路径： 生物圈→大气圈：动植物呼吸、微生物分解有机物释放； 大气圈→生物圈：绿色植物光合作用吸收； 大气圈↔水圈：二氧化碳溶于海水、海洋藻类光合作用固碳； 岩石圈↔大气圈：岩石风化吸收，火山喷发、化石燃料开采燃烧释放； 人类活动干扰：大量开采燃烧煤、石油、天然气，打破自然碳循环平衡。 2. 二氧化碳排放、吸收反应分类汇总 二氧化碳吸收反应 光合作用（生物核心反应）： 氢氧化钙吸收二氧化碳： 海水溶解固碳： 二氧化碳排放反应 化石燃料充分燃烧（以甲烷、碳单质为例）： 动植物有氧呼吸： 3. 碳循环建模实践 小组利用空白模板绘制碳循环示意图，标注四大圈层、对应物质转化、相关化学反应方程式，清晰标注二氧化碳排放、吸收双向途径。 （三）任务四：设计低碳行动方案（18min） 1. 初步方案构建 结合任务一整理的基础低碳做法，以 “减少排放、增加吸收” 两大核心方向，小组讨论形成初稿低碳行动方案。 2. 结合政策、创新技术完善方案 学生结合课前查阅资料，补充两类措施： 减排类政策 / 技术：新能源发电（光伏、风电）、新能源汽车、工业废气碳捕捉技术； 固碳类政策 / 技术：国土绿化植树造林、海洋固碳工程、碳封存技术。 完整低碳行动方案表 行动层级 减排类措施 固碳类措施 对应化学 / 跨学科原理 个人层面 绿色出行、节约水电、光盘行动 居家种植绿植、参与校园植树 减排：减少煤、石油、天然气等化石燃料燃烧，降低反应点燃生成的二氧化碳； 固碳：植物光合作用叶绿体光能，吸收大气二氧化碳合成有机物储存在植株内 国家层面 推广风电光伏、淘汰高耗能工厂、普及新能源汽车 大规模国土绿化、建设人工碳汇林、碳捕获工厂（CCS） 减排：风电、光伏为清洁能源，不消耗化石燃料，无燃烧产生二氧化碳反应；新能源汽车用电替代燃油燃烧； 固碳：森林生物固碳长期储存碳；碳捕获利用化学吸收剂（胺类溶液）与烟气中二氧化碳发生酸碱反应，将二氧化碳分离封存 国际层面 全球控制化石能源开采、跨国低碳技术共享 联合跨国植树、海洋碳汇合作项目 减排：全球限制化石燃料供给，从源头减少全球总燃烧排碳量，各国共享清洁能源技术降低整体碳排放； 固碳：陆地森林跨区域生物固碳；海洋浮游植物光合作用、海水碳酸盐体系化学固碳，海洋吸收大量大气中的二氧化碳 3. 实地走访优化方案 结合参观本地低碳环保展览、与工作人员交流的信息，补充本地特色低碳措施，完善小组最终方案。 （四）展示与交流（8min） 方案展示与评价标准制定 各小组上台展示低碳行动方案，全班共同讨论制定方案评价标准（科学性、可操作性、跨学科融合度、落地价值）； 方案优化与实践落地 小组依据全班评价意见修改完善方案，分组制作低碳宣传展板，规划校园、社区低碳宣讲活动； 课堂总结 总结碳循环转化原理、低碳行动双向逻辑，升华双碳战略的国家意义，引导学生长期践行低碳生活。 （五）课后实践作业 完善小组低碳宣传展板，走进社区开展低碳宣讲； 连续一周记录个人全部低碳行为，撰写简短实践感悟。 六、板书设计 基于碳中和理念设计低碳行动方案 一、核心概念 低碳行动、碳达峰、碳中和 核心物质： 二、关键反应 检验吸收： 光合作用固碳： 化石燃料排碳： 三、自然界碳循环 四大圈层：大气圈、生物圈、水圈、岩石圈 两条主线：减少排放、增加吸收 四、低碳行动三层级 个人→国家→国际 五、实践落地 展板制作、校园 / 社区低碳宣讲 七、教学评价设计 过程性评价：小组实验操作、碳循环绘图、资料查阅参与度（占 50%）； 成果性评价：低碳行动方案完整性、科学性、可落地性（占 30%）； 实践评价：校园 / 社区低碳宣讲、课后低碳践行记录（占 20%）。 word理化 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $