江苏省无锡市九年级上学期化学2026-2027学年跨学科实践性作业（人教版九年级上册第六单元跨学科实践）

跨学科实践活动5 基于碳中和理念设计低碳行动方案作业设计 一、作业设计背景 本节课属于初中化学跨学科实践活动内容，是学生学习自然界碳循环后的综合应用与实践升华。自然界原本存在稳定的碳循环体系，工业革命前大气中二氧化碳体积分数稳定为280ppm，生态系统保持动态平衡。受人类化石燃料燃烧、日常能耗排放、植被破坏等活动影响，大气中二氧化碳含量逐步升至0.04%。数值增幅虽小，却彻底打破碳循环平衡，加剧温室效应与气候异常。 学生课堂已完成碳循环梳理、二氧化碳含量测定与低碳方案初步设计，但对0.03% 到 0.04% 数值变化背后的生态危机理解较浅，存在理论与生活脱节、低碳认知口号化、缺乏量化减排意识等问题。因此设计本次分层实践作业，以二氧化碳浓度变化为核心切入点，引导学生结合生活真实情境落实低碳行动，实现知识应用、科学探究与社会责任素养的综合提升。 基于此，设计分层、实践性、跨学科性的课后作业，旨在打通课堂知识与真实生活的联系，让学生从“理解碳循环失衡原因”走向“主动设计、量化、践行低碳行动”，实现学科知识、科学思维与社会责任素养的统一落地。 二、作业目标 （一）知识目标： 1．巩固自然界碳循环的主要途径。通过自制生态瓶，观察生态瓶内生物活动，体会碳平衡的重要性，分析生态瓶生态稳定/崩溃的原因，真正理解碳循环稳定对生态环境的重要性。 2．明确大气二氧化碳含量升高的人为原因。 3．掌握常见生活行为的碳排放原理，理解低碳生活助力碳中和的科学依据。 （二）能力目标： 1．能够结合生活实际设计科学可行的低碳行动方案。 2．学会利用标准碳排数据量化家庭低碳减排量，具备数据计算、分析与实证探究能力。 3．掌握常见生活行为的碳排放原理，理解低碳生活助力碳中和的科学依据。 （三）核心素养目标： 1．变化观念与平衡思想：认识自然界碳循环是动态平衡体系，人类活动会改变二氧化碳的生成与消耗速率，打破原有平衡，认识碳平衡可以通过人为干预进行调节。 2．实验探究与创新意识：结合课堂二氧化碳测定实验经验，设计制作微型生态瓶，亲身体会碳循环对生命环境的重要影响。调查家庭碳排放，定量计算减排效果，创新性设计可落地的家庭低碳行动方案。 3．科学精神与社会责任：认识个体日常行为累积会影响大气二氧化碳浓度，辩证看待碳排放问题，树立低碳理念，主动践行绿色生活，建立助力碳中和的社会责任感. 三、作业内容 （一）知识内容篇 课前梳理： 1．自然界中产生二氧化碳的途径有 、 、微生物的分解作用等。自然界中消耗二氧化碳的途径是 。 2．空气中二氧化碳含量增加的原因有 ， 。 3．地球大气中的温室气体除二氧化碳外，还有 、 、 、 等。 4．碳达峰指 ， 经历平台期后持续下降的过程，是二氧化碳排放量由增转降的历史拐点。 5．碳中和是通过植树造林、循环利用，以及用技术手段对二氧化碳进行捕获与封存等，以抵消人类经济社会活动产生的二氧化碳或温室气体排放量，达到 。 课堂巩固： 1．全球气候变暖问题日益严重，实现碳中和开展低碳行动是应对全球变暖的有效措施。某化学学习小组开展基于碳中和理念设计低碳行动方案的实践活动。 (1)小组同学查阅资料了解到大气中二氧化碳来源有_______(任写一种即可)。 (2)测定不同环境中的二氧化碳含量。 小组同学利用课外时间用二氧化碳浓度传感器分别测定了相同时间段(下午15时)教室内，森林中，以及燃煤发电厂的废气中二氧化碳含量如图甲所示： 图示三个环境中，森林中二氧化碳浓度最低的原因是_______。 (3)了解工厂低碳新技术：小组同学通过查阅资料了解到目前有一种新技术可有效分离工厂烟气中的二氧化碳，得到纯净的二氧化碳。技术过程如图乙所示： 【资料】氢氧化钠可吸收二氧化碳，反应生成碳酸钠和水。 图中吸收塔中吸收二氧化碳的化学方程式为 。 (4)从再生塔中获得的纯净的二氧化碳可以用来________(任写一种即可)。 (5)举出一种在日常生活中符合低碳行动的行为_________。 （二）项目实践篇 课后实践： 项目Ⅰ：设计制作生态瓶（制作生态瓶约30min，需连续观察7天，每天观察记录2min内可完成） 1．制作前思考：在制作生态瓶前，结合生态系统知识进行设计思考，明确制作原理、设计原则和潜在问题，保证生态瓶可以长期稳定存活。 2．设计原理：封闭生态瓶模拟自然水生生态系统，包含生产者（水生植物）、消费者（小鱼、小虾）、分解者（微生物）。植物通过 产生氧气、制造有机物，为动物提供生存条件；动物通过 产生二氧化碳为植物光合作用提供原料；微生物分解动植物残体和排泄物，实现物质循环，维持生态平衡。 3．预判问题与解决途径： （1）光照过强：会爆发藻类、水温升高导致生物死亡，因此放置时应 。 （2）生物过多：耗氧量大、排泄物多，水质容易浑浊发臭，因此 。 （3）自来水直接使用：水中氯气会毒害生物，必须提前晾晒除氯。 （4）植物过密：争夺光照、养分，导致腐烂坏水，因此 。 （5）若出现生态系统崩溃，水体发黄应立即打开瓶盖，通风、换水，重新调整生物数量，放置生物死亡。 4．材料准备：遵循废旧利用、简约环保、适配生态的原则准备材料，数量精准、不冗余。 （1）容器：干净透明废旧玻璃罐（密封性好、透光性强，如带盖玻璃罐头瓶） （2）基底材料：小碎石、晾晒后的河沙/荷塘泥适量 （3）水生植物（生产者）：金鱼藻、浮萍、水榕若干（易存活、净水能力强） （4）水生动物（消费者）：小斑马鱼2条、田螺2只（体型小、耗氧低） （5）其他：晾晒24小时的自来水（去除氯气）、镊子等工具 5．制作步骤： （1）容器清洁：只用清水反复冲洗废旧容器，不使用洗洁精、洗衣液等化学品，彻底清洗后倒置沥干水分，实现废旧物品再利用。 （2）铺设底层基质：先铺2cm左右碎石，起到疏水、防烂根作用；再铺3cm左右荷塘泥/河沙，轻轻铺平压实，作为植物生长基质。 （3）栽种水生植物：用镊子将水生植物根部固定在泥沙中，保证植株直立，浮萍漂浮于水面。植物疏密均匀，不拥挤、不稀疏。沿瓶壁缓慢注入晾晒好的自来水，加水至容器五分之四位置，避免冲乱基质。 （4）静置稳水：静置1～2天，待水体完全清澈、泥沙沉淀稳定，避免投放动物后水体浑浊。 （5）投放生物、密封成品：缓慢放入小鱼、田螺，控制生物数量。最后盖紧瓶盖，实现封闭生态系统，放置于室内散光通风处养护。 6．观察记录： 观察周期：连续7天，每日记录水质、植物、动物状态，分析生态变化。 观察日期 水体状态（清澈/微浑/浑浊） 植物生长状态（正常/发黄/腐烂） 动物活动状态（活跃/安静/死亡） 第1天 第2天 第3天 第4天 第5天 第6天 第7天 养护注意事项总结：全程密封不换水、不喂食；放置散光处，避免暴晒和阴暗；禁止频繁摇晃、开启瓶盖，保证生态系统稳定循环。 维护生态系统中碳平衡的重要意义 。 项目Ⅱ：家庭低碳30天行动方案（需连续30天，每天约5min用于统计记录低碳行动措施、计算减排量） 结合家庭日常衣食住行，筛选3项高频、易坚持、可精准量化减排的低碳行动，全家共同参与，每日打卡记录，杜绝形式化、难度过高的行动，保证全员可落地。 行动板块 具体措施 节约用电 电视、路由器、充电器看完用完拔插头，消除待机耗电，每天节约0.2度电 空调夏天设 26℃，每天少开1小时1.5匹空调，可节约0.8度电 人离开房间随手关灯，白天充分利用自然光，白天不开灯（每天少用5h），节约0.15度 节约用水 洗手、洗菜不一直开长流水，间歇开水龙头，每天节水0.06吨 洗菜淘米水收集起来浇花、拖地，每天节水约0.05吨 洗澡缩短时间，每次减少2分钟，全家3人，每天节水0.07吨 绿色出行 原本每天开车3公里短途，改为步行/骑行，每天减少 1 次私家车短途出行 节约粮食 全家做到光盘，每天减少剩饭剩菜约0.2kg，减少粮食浪费 0.2kg/天 减塑 购物自带布袋，每天少用1个一次性塑料袋 可回收物 纸壳、塑料瓶集中回收 【资料】本次作业采用国家发改委、生态环境部公布的通用碳减排换算标准，具体如下： - 1. 节约1度电（1kWh）：减排二氧化碳0.785kg - 2. 节约1吨水：减排二氧化碳0.91kg - 3. 减少1次3公里私家车出行：减排二氧化碳0.8kg - 4. 每减少1kg粮食浪费：减排二氧化碳2.0kg - 5. 回收1kg可回收垃圾（纸/塑料/金属）：减排二氧化碳1.2kg - 6. 少使用1个一次性塑料袋：减排二氧化碳0.05kg 日期 完成低碳行动（勾选） 具体行动 当日减排小结 第1天 □节电 □节水 □绿色出行 □光盘行动 □垃圾分类 □减塑 第2天 □节电 □节水 □绿色出行 □光盘行动 □垃圾分类 □减塑 ... ... ... ... 第30天 □节电 □节水 □绿色出行 □光盘行动 □垃圾分类 □减塑 数据处理：根据30天践行低碳生活方案表格记录，计算践行期内减排二氧化碳的总量。 （1）节电减排= kg （2）节水减排= kg （3）绿色出行减排= kg （4）节约粮食减排= kg （5）垃圾回收减排= kg （6）减少塑料袋减排= kg 结论：普通家庭坚持践行本低碳方案30天，累计二氧化碳总减排量= kg 四、作业实施建议 1． 跨学科实践活动5教学活动前，学生按要求完成课前梳理部分，帮助学生回顾碳循环及“双碳”目标的具体内容。 2． 结合课堂教学的四部分内容（认识“双碳”目标、测定不同环境二氧化碳的含量、梳理自然界的碳循环、设计低碳行动方案），完成课内巩固及课后实践部分作业。 3．课后实践作业分为两部分，制作生态瓶和30天低碳行动践行方案。其中30天低碳行动践行方案需全家参与，坚持30天低碳行动，如实打卡记录水电、出行等数据。循序渐进落实节能措施，实践后总结感悟，安全开展，不编造数据。 五、参考答案与解析 （一）知识内容篇 课前梳理： 1．自然界中产生二氧化碳的途径有人和动植物的呼吸作用、化石燃料的燃烧、微生物的分解作用等。自然界中消耗二氧化碳的途径是绿色植物的光合作用。 2．空气中二氧化碳含量增加的原因有化石燃料的大量使用，植物的滥砍乱伐。 3．地球大气中的温室气体除二氧化碳外，还有甲烷、臭氧、一氧化二氮、氟氯代烷（氟利昂）等。 4．碳达峰指二氧化碳的排放量达到峰值后不再增加， 经历平台期后持续下降的过程，是二氧化碳排放量由增转降的历史拐点。 5．碳中和是通过植树造林、循环利用，以及用技术手段对二氧化碳进行捕获与封存等，以抵消人类经济社会活动产生的二氧化碳或温室气体排放量，达到二氧化碳的净零排放。 课堂巩固： 1．【答案】（1）化石燃料的燃烧/呼吸作用 （2）森林中绿色植物的光合作用可消耗大量二氧化碳 （3） （4）灭火等合理即可 （5）不用塑料袋等合理即可 【解析】(1)大气中二氧化碳来源有化石燃料的燃烧/呼吸作用(任写一种即可)。 (2)森林中绿色植物的光合作用可消耗大量二氧化碳，因此二氧化碳的含量最低。 (3)根据资料，氢氧化钠可吸收二氧化碳，反应生成碳酸钠和水。图中吸收塔中吸收二氧化碳的化学方程式为。 (4)二氧化碳可用于灭火、作制冷剂、干冰进行人工增雨、作气体肥料等。 (5)在日常生活中符合低碳行动的行为有节约用电、不用塑料袋、不用一次性筷子、绿色出行等。 六、作业评价标准 （一）知识内容篇：教师批改 （二）项目实践篇：学生自评、小组互评、课堂展示 自评、互评可参考以下评价表： 项目Ⅰ：制作生态瓶学生自评/小组互评表 评价项目 分值 互评标准 互评得分 生态瓶成品效果 3 生态瓶内生物存活情况；水质状态；动植物搭配是否合理 观察记录表质量 4 记录连续完整；现象描述客观；有对应的原因分析，不是简单抄写 原理理解（交流答辩） 2 在小组交流时，能讲清生态瓶内物质循环，能回答小组提出的问题 小组合作表现 1 积极参与讨论、动手、分享发现，认真倾听他人观点 合计 10 —— 项目Ⅱ：家庭生活30天低碳行动方案评价表 评价维度 自评（学生） 互评（同学） 评价说明 行动坚持度 ☆☆☆☆☆ ☆☆☆☆☆ 能否坚持 30 天落实低碳措施，打卡完整 记录真实性 ☆☆☆☆☆ ☆☆☆☆☆ 数据如实填写，没有编造、补填 方案可行性 ☆☆☆☆☆ ☆☆☆☆☆ 低碳措施贴近家庭，容易实施 碳减排计算 ☆☆☆☆☆ ☆☆☆☆☆ 计算公式正确，结果无误 实践感悟 ☆☆☆☆☆ ☆☆☆☆☆ 能写出真实收获，理解低碳意义 七、作业设计反思 （1）本次生态瓶实践性作业有效落实了新课标跨学科实践要求，将知识学习、动手实践、低碳德育、科学探究有机结合，让学生在实践中吃透生态系统核心知识，树立了绿色低碳、保护生态的理念。同时也让我认识到，实践作业不仅要重结果，更要重过程、重思考、重反思。在今后的教学中，我将持续优化实践性作业设计，细化指导流程、完善评价体系，让实践作业真正成为提升学生核心素养、落实立德树人根本任务的重要载体。 （2）通过30天的家庭低碳行动，我和家人从用电、用水、出行、饮食等小事做起，改掉了很多浪费的坏习惯，切实减少了家庭碳排放。看似微小的日常行动，坚持积累后能实现可观的碳减排效果。让学生认识到低碳生活不是复杂的大事，而是藏在每一个日常细节里。节约一度电、一滴水，绿色出行、杜绝浪费，都是在为保护环境、缓解气候变暖贡献力量。 第 1 页 共 10 页 学科网（北京）股份有限公司 $