《绿色植物与生物圈中的碳-氧平衡》讲义

《绿色植物与生物圈中的碳-氧平衡》讲义一、教学目标1.知识目标深入理解光合作用的概念，明确其原料、产物、条件和场所等要素。例如，知道二氧化碳和水在叶绿体（内含叶绿素）、光的条件下转化为有机物和氧气的过程。准确认识绿色植物在维持生物圈碳氧平衡方面的关键作用，包括绿色植物通过光合作用制造有机物，消耗二氧化碳、产生氧气，以及其他生物通过呼吸作用等产生二氧化碳的过程。2.能力目标能够运用实验法独立设计并开展与绿色植物光合作用和碳氧平衡相关的探究活动。例如，设计实验探究不同环境因素（如光照强度、二氧化碳浓度等）对绿色植物光合作用强度的影响。学会分析实验数据，从实验结果中得出合理的结论，培养科学思维能力。3.情感目标深刻认同绿色植物对于维持生物圈中碳氧平衡的重要意义，从而自觉树立爱护绿色植物的积极情感。在日常生活中积极践行“低碳”生活方式，如减少不必要的能源消耗、倡导绿色出行等，增强环保责任感。二、教学重难点1.教学重点透彻理解绿色植物光合作用吸收二氧化碳、放出氧气的过程及其原理。深入认识绿色植物在维持生物圈碳氧平衡中的核心作用。2.教学难点如何引导学生全面理解绿色植物光合作用与生物呼吸作用、微生物分解作用以及化石燃料燃烧等过程在维持碳氧平衡中的相互关系。让学生认识到碳氧平衡一旦被打破可能带来的严重后果，并理解保持碳氧平衡的重要性。三、教学方法1.讲授法在讲解光合作用的概念、过程、意义以及碳氧平衡的原理等较为抽象的知识时，通过简洁明了的语言向学生传授基本概念和原理。例如，在讲解光合作用公式“二氧化碳+水→有机物（贮藏能量）+氧气（光能、叶绿体为条件）”时，详细解释每个物质和条件在反应中的作用。2.实验法教师可以演示一些经典实验，如普利斯特利实验，向学生展示绿色植物在光照下能更新被蜡烛燃烧或者被动物呼吸而污染了的空气的现象。然后引导学生思考实验结果背后的原理，培养学生的观察和分析能力。组织学生分组进行简单的探究实验，如探究光照强度对金鱼藻产生氧气量的影响。在实验过程中，学生通过自己动手操作，更深入地理解光合作用与碳氧平衡的关系。3.讨论法提出一些具有启发性的问题，如“在当今社会，哪些人类活动会对碳氧平衡产生影响？我们应该如何应对？”组织学生进行小组讨论。通过讨论，学生可以分享自己的观点，拓宽思维视野，同时也能提高他们的语言表达能力和团队协作能力。四、教学过程1.导入新课从当前全球气候变化的热点话题入手，例如提到近年来全球气温升高、极端气候事件频发等现象。向学生展示一些因气候变化导致的自然灾害图片，如海平面上升淹没沿海城市、干旱地区土地干裂等。然后引导学生思考这些现象与大气中二氧化碳浓度变化的关系，从而引出本节课的主题——绿色植物与生物圈中的碳氧平衡。2.讲授新课光合作用的概念和过程利用多媒体展示叶绿体的结构图片，讲解叶绿体是光合作用的场所，其中的叶绿素能够吸收光能。以动画形式演示光合作用的过程，从二氧化碳和水进入植物细胞，在光能和叶绿体的作用下逐步转化为有机物和氧气的过程。详细解释光合作用公式中的每个部分，让学生明白这是一个物质转变（将二氧化碳和水转化为有机物）和能量转变（将光能转化为化学能贮藏在有机物中）的过程。举例说明光合作用在不同植物中的体现，如绿色的树叶、藻类植物等都能进行光合作用。绿色植物在维持碳氧平衡中的作用讲解生物圈内二氧化碳和氧气的产生途径。对于二氧化碳的产生，列举动植物的呼吸作用（举例说明人呼出二氧化碳）、微生物的分解作用（如细菌分解动植物尸体产生二氧化碳）、化石燃料的燃烧（如汽车燃烧汽油释放二氧化碳）等。对于氧气的产生，强调绿色植物的光合作用是主要来源。通过数据对比，如全世界生物的呼吸和燃料的燃烧所消耗的氧气量非常巨大，但大气中的氧气含量仍然维持相对稳定，让学生理解绿色植物光合作用产生的氧气对维持碳氧平衡的重要性。引导学生思考如果绿色植物减少，碳氧平衡会发生怎样的变化，从而加深对绿色植物重要性的认识。3.实验探究组织学生进行“探究光照强度对绿色植物光合作用的影响”实验。教师先介绍实验器材，如金鱼藻、不同瓦数的灯泡（代表不同光照强度）、装满水的透明容器、排水集气法所需的器材等。学生分组设计实验方案，包括控制变量（光照强度为变量，其他如温度、金鱼藻的数量等保持一致）、设置实验组和对照组、确定观察指标（如产生气泡的速度或收集气体的体积等）。学生进行实验操作，观察并记录实验结果。在实验过程中，教师巡视指导，及时纠正学生的错误操作。实验结束后，各小组汇报实验结果，共同分析数据，得出结论：在一定范围内，光照强度越强，绿色植物的光合作用越强，产生的氧气量越多。4.课堂讨论提出问题：“在我们的日常生活中，有哪些行为会影响碳氧平衡？我们应该如何从自身做起去维护碳氧平衡？”学生分组进行讨论，每个小组可以从不同方面进行思考，如能源利用、植被保护、垃圾分类等。小组代表发言，分享小组讨论的结果。例如，有的小组提到减少使用一次性塑料制品，因为其生产过程会消耗能源并释放二氧化碳；有的小组提出多植树造林，增加绿色植物的数量，以吸收更多的二氧化碳。教师对学生的讨论结果进行总结和补充，强调每个人在维护碳氧平衡中的责任和义务。5.课堂小结与学生一起回顾本节课的主要内容，包括光合作用的概念、过程和意义，绿色植物在维持碳氧平衡中的重要作用，以及实验探究的结果和课堂讨论的要点。强调绿色植物与我们生活的密切关系，鼓励学生在日常生活中积极参与环保行动，为维护碳氧平衡做出贡献。6.布置作业书面作业