《植物维持生物圈中的碳氧平衡》教学设计-2024-2025学年苏科版（2024）初中生物学七年级下册

《植物维持生物圈中的碳氧平衡》教学设计）-2024-2025学年苏科版（2024）初中生物学七年级下册一、教材分析（一）地位与作用本章节为新教材苏科版（2024）初中生物学七年级下册第5单元《植物的生活》第12章《植物维持生物圈的稳定》的重要部分。植物维持生物圈中的碳氧平衡，揭示了植物光合作用与呼吸作用对大气中二氧化碳和氧气含量调节的关键作用，是理解生态系统物质循环和能量流动的基础。这一内容不仅将植物的生理活动与宏观生态环境紧密相连，深化学生对植物重要性的认识，还为后续学习生态系统的稳定性、环境保护等知识奠定基石，在整个生物学知识体系中起着承上启下的关键作用。（二）内容编排教材开篇通过呈现地球大气中二氧化碳和氧气含量变化的相关数据及图表，引发学生对碳氧平衡现状的关注，顺势引出植物在维持该平衡中的核心地位。接着，详细阐述光合作用和呼吸作用的过程、原料、产物及反应式，对比二者对碳氧平衡的不同影响。利用生动的示意图和文字描述，展示光合作用如何吸收二氧化碳并释放氧气，呼吸作用则消耗氧气产生二氧化碳。通过实例分析，如热带雨林对全球碳氧平衡的巨大贡献，让学生直观感受植物在维持碳氧平衡中的重要性。教材还设置了探究活动和讨论环节，如“探究不同植物对室内空气成分的影响”“讨论人类活动对碳氧平衡的干扰及应对措施”，培养学生的探究能力和批判性思维。（三）与前后知识的联系前面章节对植物细胞结构、光合作用和呼吸作用的基本原理等知识的学习，为本节课理解植物如何维持碳氧平衡提供了知识基础。学生需运用光合作用和呼吸作用的过程及物质变化等知识，分析植物在碳氧循环中的具体作用。而本节课所学的碳氧平衡知识，又与后续学习生态系统的结构与功能、生态环境保护等内容相互关联。例如，理解碳氧平衡有助于认识生态系统中物质循环的复杂性，以及人类活动对生态系统稳定性的影响，从而为学习生态环境保护策略提供理论依据。二、教学目标（一）知识目标阐明光合作用和呼吸作用在维持生物圈碳氧平衡中的作用，准确描述二者的过程、原料、产物及反应式。举例说明不同生态系统中植物对碳氧平衡的调节方式，分析人类活动对碳氧平衡的影响。解释碳氧平衡的概念及意义，说明维持碳氧平衡对生态系统稳定和人类生存的重要性。（二）能力目标通过分析资料、数据和图表，培养学生获取信息、分析和处理数据的能力，以及逻辑思维能力。组织学生进行探究实验和小组讨论，提高学生的探究能力、合作能力和语言表达能力，尝试运用所学知识解决实际问题。（三）情感态度与价值观目标增强学生对植物在生态系统中重要性的认识，激发学生对植物的保护意识和热爱自然的情感。培养学生关注环境问题的社会责任感，树立可持续发展的观念，认识到人类活动对生态环境的深远影响，积极倡导低碳生活。三、教学重难点（一）教学重点光合作用和呼吸作用的过程、原料、产物及反应式，以及它们对碳氧平衡的影响机制。不同生态系统中植物维持碳氧平衡的具体方式，如森林、草原、海洋生态系统等。人类活动对碳氧平衡的影响及应对措施，培养学生的环保意识。（二）教学难点理解光合作用和呼吸作用在物质和能量转化方面的相互关系，以及如何共同维持碳氧平衡。分析复杂生态系统中植物与环境因素相互作用对碳氧平衡的综合影响，培养学生的综合分析能力。引导学生将保护碳氧平衡的意识转化为实际行动，养成低碳生活的习惯。四、教学过程（一）导入新课（5分钟）展示资料：教师播放一段关于全球气候变化的视频，视频中呈现冰川融化、海平面上升、极端气候频繁出现等画面，同时展示大气中二氧化碳含量近百年来持续上升的折线图和氧气含量相对稳定但局部地区波动的柱状图。提问引导：“同学们，看完这段视频和这些数据，大家想一想，是什么导致了全球气候的这些变化？大气中二氧化碳和氧气含量的改变又与我们的生活有什么关系呢？”鼓励学生积极发言，分享自己的初步想法。设计意图：通过震撼性的视频和直观的数据展示，引发学生对全球环境问题的关注，尤其是对大气成分变化的思考，激发学生的好奇心和探究欲望，从而自然地导入本节课关于植物维持生物圈碳氧平衡的主题，为后续教学营造良好氛围。（二）碳氧平衡的概念（8分钟）教材内容讲解：引导学生阅读教材中关于碳氧平衡概念的段落，教师结合教材内容，详细讲解碳氧平衡是指生物圈中的二氧化碳和氧气能维持相对平衡的状态。解释大气中二氧化碳和氧气的主要来源和去路，二氧化碳主要来源于生物的呼吸作用、化石燃料的燃烧等，而氧气主要来源于植物的光合作用。强调碳氧平衡对地球上生物生存和繁衍的重要性，适宜的二氧化碳和氧气含量是生命活动正常进行的保障。师生互动：教师提问：“同学们，想一想，如果大气中二氧化碳含量持续增加，而氧气含量不断减少，会对地球上的生物产生哪些影响呢？”组织学生进行小组讨论，每个小组围绕问题展开交流，然后推选一名代表进行发言。教师对学生的发言进行点评和总结，进一步强化学生对碳氧平衡重要性的理解。设计意图：通过引导学生阅读教材和教师的详细讲解，让学生准确掌握碳氧平衡的概念。师生互动环节的讨论，激发学生的思维，让学生从生物生存的角度思考碳氧平衡的重要性，培养学生的合作能力和交流能力，加深学生对概念的理解。（三）光合作用与碳氧平衡（15分钟）教材内容讲解：结合教材中光合作用的相关内容，教师详细讲解光合作用的过程。利用光合作用过程示意图，展示光合作用分为光反应和暗反应两个阶段，光反应阶段在叶绿体的类囊体薄膜上进行，利用光能将水分解为氧气和[H]，同时生成ATP；暗反应阶段在叶绿体基质中进行，二氧化碳与五碳化合物结合生成三碳化合物，三碳化合物在[H]和ATP的作用下还原为糖类等有机物，并再生五碳化合物。讲解光合作用的原料是二氧化碳和水，产物是有机物和氧气，反应式为：二氧化碳+水\(\xrightarrow[叶绿体]{光能}\)有机物（储存能量）+氧气。强调光合作用是大气中氧气的主要来源，通过吸收二氧化碳，有效地降低了大气中二氧化碳的含量，对维持碳氧平衡起着关键作用。实例分析：以热带雨林为例，介绍热带雨林中植物种类繁多，光合作用旺盛，每年吸收大量的二氧化碳并释放出大量的氧气，被誉为“地球之肺”，对全球碳氧平衡的调节作用巨大。展示热带雨林生态系统中植物光合作用的相关数据，如单位面积热带雨林每年吸收二氧化碳的量和释放氧气的量，让学生直观感受热带雨林在维持碳氧平衡中的重要地位。师生互动：教师提问：“同学们，想一想，在我们的生活中，还有哪些地方的植物对维持碳氧平衡发挥着重要作用呢？我们可以采取哪些措施来增强植物的光合作用，促进碳氧平衡呢？”组织学生进行思考和发言，鼓励学生从身边的环境出发，提出自己的想法和建议。设计意图：通过教材内容讲解和实例分析，让学生深入理解光合作用的过程、原料、产物及对碳氧平衡的影响。师生互动环节的提问，激发学生的思维，让学生将所学知识与生活实际联系起来，培养学生观察生活、分析问题和解决问题的能力，同时增强学生对植物光合作用重要性的认识。（四）呼吸作用与碳氧平衡（15分钟）教材内容讲解：教师带领学生学习教材中呼吸作用的相关内容，利用呼吸作用过程示意图，详细讲解呼吸作用分为有氧呼吸和无氧呼吸，重点讲解有氧呼吸的过程。有氧呼吸分为三个阶段，第一阶段在细胞质基质中进行，葡萄糖分解为丙酮酸和少量[H]，并释放少量能量；第二阶段在线粒体基质中进行，丙酮酸和水反应生成二氧化碳和大量[H]，并释放少量能量；第三阶段在线粒体内膜上进行，[H]与氧气结合生成水，并释放大量能量。讲解呼吸作用的原料是有机物和氧气，产物是二氧化碳和水，反应式为：有机物（储存能量）+氧气\(\xrightarrow[]{酶}\)二氧化碳+水+能量。强调呼吸作用是大气中二氧化碳的重要来源之一，生物通过呼吸作用消耗氧气，产生二氧化碳，对碳氧平衡产生影响。对比思考：组织学生进行小组讨论，对比光合作用和呼吸作用的原料、产物、场所、能量变化等方面的异同点，思考二者在维持碳氧平衡中的相互关系。每个小组讨论结束后，绘制一个对比图表，并由代表向全班介绍讨论结果。教师对各小组的图表和发言进行评价，总结光合作用和呼吸作用在碳氧平衡中的动态平衡关系，即光合作用吸收二氧化碳释放氧气，呼吸作用消耗氧气产生二氧化碳，二者相互制约、相互协调，共同维持着生物圈中的碳氧平衡。设计意图：通过教材内容讲解和对比思考活动，让学生清晰地掌握呼吸作用的过程、原料、产物及对碳氧平衡的影响，同时通过与光合作用的对比，加深学生对二者关系的理解，培养学生的对比分析能力和知识整合能力，使学生全面认识植物在维持碳氧平衡中的作用机制。（五）人类活动对碳氧平衡的影响及应对措施（15分钟）教材内容讲解：教师结合教材中人类活动对碳氧平衡影响的内容，详细讲解人类的一些活动，如大量燃烧化石燃料、砍伐森林、工业生产等，导致大气中二氧化碳含量急剧增加，打破了原有的碳氧平衡。展示一些因人类活动导致碳氧平衡失调的实例，如城市中雾霾天气增多、全球气候变暖导致的冰川融化、海平面上升等，分析这些现象对生态系统和人类生活造成的严重危害。接着讲解应对碳氧平衡失调的措施，如植树造林、节能减排、开发清洁能源等，强调每个人都应该为保护碳氧平衡贡献自己的力量。小组讨论：组织学生进行小组讨论，讨论话题为“在日常生活中，我们可以采取哪些具体行动来减少二氧化碳排放，维护碳氧平衡？”每个小组围绕话题展开讨论，提出具体的行动方案，如绿色出行、节约用电、减少使用一次性用品等。然后每个小组推选一名代表进行发言，分享小组讨论的成果。教师对各小组的发言进行点评和补充，鼓励学生将这些行动落实到日常生活中。设计意图：通过教材内容讲解和实例分析，让学生深刻认识到人类活动对碳氧平衡的负面影响以及保护碳氧平衡的紧迫性。小组讨论环节让学生将所学知识与日常生活紧密联系，培养学生的环保意识和社会责任感，同时提高学生解决实际问题的能力和团队协作能力，促使学生将保护碳氧平衡的意识转化为实际行动。（六）课堂总结（5分钟）回顾重点：教师带领学生回顾本节课所学的重点内容，包括碳氧平衡的概念、光合作用和呼吸作用对碳氧平衡的影响、人类活动对碳氧平衡的干扰及应对措施等。通过提问的方式引导学生回顾，如“什么是碳氧平衡？光合作用和呼吸作用的反应式分别是什么？人类活动对碳氧平衡有哪些影响？我们可以采取哪些措施来保护碳氧平衡？”等。强调意义：强调维持碳氧平衡对生态系统稳定和人类生存的重要意义，鼓励学生在日常生活中积极践行低碳生活方式，保护植物资源，为维护地球的碳氧平衡贡献自己的力量。设计意图：通过课堂总结，帮助学生梳理知识框架，强化重点知识的记忆。强调意义部分旨在培养学生的环保意识和社会责任感，让学生认识到自己在保护生态环境中的重要作用，激发学生积极参与环保行动的热情。（七）课堂练习（7分钟）题目展示：教师在多媒体上展示一些与本节课内容相关的练习题，包括选择题、填空题、简答题和分析题。选择题如“下列哪种活动会导致大气中二氧化碳含量增加（）A.植树造林B.绿色出行C.燃烧化石燃料D.节约用电”；填空题如“光合作用的原料是和，产物是和”；简答题如“简述呼吸作用对碳氧平衡的影响”；分析题如“分析某地区森林面积减少对碳氧平衡的影响，并提出相应的保护措施”等。学生作答：让学生在练习本上独立完成练习题，教师巡视指导，及时发现学生在答题过程中出现的问题，对有困难的学生进行个别辅导。讲解反馈：对学生的作答情况进行详细讲解和反馈，针对学生的错误进行分析，强调解题思路和知识点的运用。对于一些容易混淆的知识点，进行重点讲解和辨析，帮助学生巩固所学知识，提高解题能力。同时，选取一些学生的优秀答案进行展示，让其他学生学习借鉴。设计意图：通过课堂练习，及时了解学生对本节课知识的掌握程度，发现学生存在的知识漏洞和薄弱环节，进行有针对性的讲解和辅导。多样化的题型有助于培养学生不同的思维能力和知识应用能力，提高学生的学习效果。五、教学反思在本节课的教学过程中，通过多种教学方法的运用，如展示资料、实例分析、小组讨论、对比思考等，有效地激发了学生的学习兴趣，提高了学生的课堂参与度。学生对植物维持生物圈碳氧平衡的知识有了较为深入的理解，在一定程度上培养了学生的观察能力、分析归纳能力、合作能力和探究能力，增强了学生的环保意识和社会责任感。然而，教学过程中也暴露出一些不足之处。例如，在讲解光合作用和呼吸作用的过程及二者关系时，虽然采用了示意图和对比分析等方法，但部