跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)9探究土壤酸堿性對植物生長的影響-九年級化學(xué)人教版（2024）下冊

跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)9：探究土壤酸堿性對植物生長的影響教學(xué)設(shè)計(jì)一、課標(biāo)分析：《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022版）》在5個(gè)學(xué)習(xí)主題中的化學(xué)與社會(huì)·跨學(xué)科實(shí)踐中，圍繞培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的目標(biāo)要求，設(shè)計(jì)了10項(xiàng)跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)?？鐚W(xué)科實(shí)踐活動(dòng)原則上應(yīng)從這10項(xiàng)跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)中進(jìn)行選擇，規(guī)定所用課時(shí)不少于本學(xué)科總課時(shí)的10%。為保證跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)課時(shí)的有效落實(shí)，結(jié)合教學(xué)實(shí)際設(shè)計(jì)跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)方案，對落實(shí)立德樹人根本任務(wù)、促進(jìn)學(xué)生德智體美勞全面發(fā)展具有重要意義。二、內(nèi)容分析：本活動(dòng)以人教版九年級化學(xué)下冊課本第十單元跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)9：《探究土壤酸堿性對植物生長的影響》為例，通過融入課堂教學(xué)開展跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)，構(gòu)建初中化學(xué)跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)的課堂教學(xué)方案?！短骄客寥浪釅A性對植物生長的影響》這一項(xiàng)目屬于調(diào)查研究類綜合實(shí)踐活動(dòng)，與具有現(xiàn)實(shí)意義的土壤改良、植物栽培密切相關(guān)。該項(xiàng)目以酸堿鹽的性質(zhì)和轉(zhuǎn)化為研究對象，以土壤的酸堿性對植物生長影響的探究為載體，承載學(xué)生必做實(shí)驗(yàn)“常見酸和堿的化學(xué)性質(zhì)”，融合初中化學(xué)、地理、生物等課程內(nèi)容。其中土壤酸堿性的測定、應(yīng)用酸堿鹽之間的化學(xué)反應(yīng)來改良土壤等屬于化學(xué)學(xué)科的知識，認(rèn)識我國土壤酸堿度分布情況等屬于地理學(xué)科的內(nèi)容，認(rèn)識土壤的酸堿性對植物影響生長的關(guān)系涉及生物學(xué)科的內(nèi)容。學(xué)生通過測定土壤的酸堿性、了解我國土壤酸堿度分布、探究土壤酸堿性對植物生長的影響、動(dòng)手栽培植物等活動(dòng)，理解變化觀、化學(xué)與可持續(xù)發(fā)展大概念，體會(huì)實(shí)驗(yàn)室探究與真實(shí)問題解決的關(guān)聯(lián)。教學(xué)目標(biāo)：1.以測定土壤的酸堿性為任務(wù)驅(qū)動(dòng)，通過查閱資料，了解土壤取樣、配制及測定酸堿性的方法。選取校園或農(nóng)田的土壤，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)測定土壤的酸堿性。2.以探究植物生長適宜的pH為任務(wù)驅(qū)動(dòng)，舉例說明不同植物的生長對土壤酸堿性的要求。選擇一種適合的植物，在不同pH的土壤中進(jìn)行種植（或用溶液環(huán)境模擬栽培），探究不同酸堿性溶液對其造成的影響，確定其適宜生長的pH。四、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)：重點(diǎn)：掌握測定土壤酸堿度的方法，理解土壤酸堿性對植物生長的影響，理解改良土壤酸堿性的化學(xué)原理。難點(diǎn)：準(zhǔn)確測定土壤酸堿度，設(shè)計(jì)土壤改良方案。五、教學(xué)過程：【活動(dòng)引入】中山公園社稷壇的五色土的五色土取自全國各地，按照東、南、中、西、北五個(gè)方位擺放，寓意中華疆域地大物博。青、紅、黃、白、黑五種顏色土放置的方位，恰好也對應(yīng)了今天中國土壤分布的情況。地質(zhì)條件和生態(tài)環(huán)境不同，使土壤的酸堿性存在差異。研究土壤酸堿性對植物生長的影響，對種植業(yè)及其發(fā)展具有重要意義?！净顒?dòng)設(shè)計(jì)與實(shí)施】任務(wù)一測定土壤酸堿性【教師】測定土壤酸堿性之前需要做哪些工作呢？【學(xué)生】討論、回答。【教師】引導(dǎo)、講解測定土壤酸堿性的準(zhǔn)備工作有土壤采樣、處理，配制土壤浸出液，測定浸出液的酸堿性?！窘處煛恳韵履姆N取樣方式是合理的呢？土壤采樣、處理有哪些注意事項(xiàng)？【學(xué)生】討論、回答。【教師】講解土壤采樣及處理的注意事項(xiàng)。①注意所取采樣點(diǎn)要分布均勻，避開特殊地點(diǎn)；避免陽光直射，防止酸、堿氣體污染，以及灰塵等異物進(jìn)入樣品。②將各采樣點(diǎn)的土壤混合均勻，提取適量的樣品?！窘處煛肯乱徊皆鯓优渲婆渲仆寥澜鲆耗?？要用到什么儀器或者材料？【學(xué)生】討論、回答?！窘處煛空故九渲仆寥澜鲆旱膶?shí)驗(yàn)用品，講解配制步驟。實(shí)驗(yàn)用品：燒杯、玻璃棒，干燥土樣、蒸餾水。配制步驟：取干燥土壤樣品，將土壤樣品與蒸餾水按1∶5的質(zhì)量比在燒杯中混合，充分?jǐn)嚢韬?，靜置，得到土壤浸出液?！窘處煛客寥澜鲆号渲坪靡院螅檬裁礈y定浸出液的酸堿性呢？測定溶液的酸堿性要用到什么指示劑？測定溶液的酸堿度要用到什么？引導(dǎo)學(xué)生從定性定量兩個(gè)方面來回答?！緦W(xué)生】討論、回答?！窘處煛恐v解測定溶液的酸堿性用紫色石蕊、無色酚酞。測定溶液的酸堿度用pH試紙或者pH計(jì)。如果用pH試紙測定溶液的酸堿度，應(yīng)如何操作呢？【學(xué)生】回答。在干燥潔凈的白瓷板或玻璃片上放一片pH試紙，用干燥潔凈的玻璃棒蘸取待測溶液，滴到試紙上，立即將試紙顯示的顏色與pH標(biāo)準(zhǔn)比色卡比較，讀出對應(yīng)的pH?！窘處煛咳芤核釅A性和pH之間的關(guān)系是怎樣的？【學(xué)生】回答。酸性溶液的pH<7；中性溶液的pH=7；堿性溶液的pH>7。pH越小，表示溶液的酸性越強(qiáng)；pH越大，表示溶液的堿性越強(qiáng)?！緢D片展示】智慧農(nóng)業(yè)的秘密武器——六合一土壤檢測儀【學(xué)生活動(dòng)】布置學(xué)生活動(dòng)任務(wù)。選取校園或周邊地區(qū)不同類型的土壤，各小組分別設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，測定選取土壤的酸堿性?！緦W(xué)生活動(dòng)】學(xué)生活動(dòng)任務(wù)實(shí)施。選取校園或周邊地區(qū)不同類型的土壤，各小組分別設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，測定選取土壤的酸堿性。1.組建小組，每組45人，明確組長、記錄員、實(shí)驗(yàn)操作員等角色。確定各小組成員的分工職責(zé)，如組長負(fù)責(zé)組織和協(xié)調(diào)，記錄員負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)記錄等。各小組成員需相互配合，確保每位成員都能積極參與到活動(dòng)中，共同完成任務(wù)。2.各小組分別設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，選取校園或或周邊地區(qū)不同類型的土壤，包括花園、草地、樹林、農(nóng)田等。為保證數(shù)據(jù)的代表性，每個(gè)地點(diǎn)采集五個(gè)不同深度和位置的土壤樣本。3.將采集到的土壤樣本編號，分別配制成溶液，并使用pH計(jì)或pH試紙測試土壤樣本的pH值。每個(gè)地點(diǎn)至少測三次，取平均值以確保結(jié)果的準(zhǔn)確性。4.將各組的測量結(jié)果進(jìn)行匯總，計(jì)算每個(gè)采樣地點(diǎn)的平均pH值。【教師】展示各小組的實(shí)驗(yàn)方案和測定結(jié)果。任務(wù)二探究植物生長適宜的pH【教師】結(jié)合生物學(xué)的知識，植物的健康生長離不開哪些必要的條件呢？【學(xué)生】討論、回答。【教師】引導(dǎo)、講解。充足的光照，適宜的水分，適宜的溫度，適宜的濕度，空氣，肥沃的土壤及適宜的土壤酸堿性?！举Y料展示】不同植物對土壤酸堿性的要求?！窘處煛恐参锷L的影響因素這么多，我們?nèi)绾翁骄客寥浪釅A性對植物生長的影響呢？【學(xué)生】小組討論、回答。【學(xué)生活動(dòng)】布置學(xué)生活動(dòng)任務(wù)。以新鮮綠豆為例，探究不同酸堿性溶液對其造成的影響。實(shí)驗(yàn)用品：燒杯，溫度計(jì)，新鮮綠豆，配制pH分別為5、6、7、8、9的溶液。實(shí)驗(yàn)方案：用5只燒杯，分別倒入pH為5、6、7、8、9的溶液各50mL，做好標(biāo)記，在5只燒杯內(nèi)放入大小一致的8粒綠豆。確保5只燒杯除溶液酸堿性外，其余條件均相同，在一周的同一時(shí)間內(nèi)，每天定時(shí)觀察，測量，并且測定溶液的pH，把觀察到的綠豆生長情況記錄在表格中。【展示】一周后展示交流學(xué)生的實(shí)驗(yàn)記錄。【教師】如圖是某實(shí)驗(yàn)研究測得綠豆發(fā)芽、生長受溶液酸堿性的影響。分析下圖你能得出什么結(jié)論？【學(xué)生】討論、回答。綠豆種子在中偏堿性的pH值(7.0~7.5)條件下發(fā)芽率最高，植株長勢相對較好?！窘處煛肯卤硎悄硨?shí)驗(yàn)研究測得小麥發(fā)芽受溶液酸堿性的影響，分析下表你能得出什么結(jié)論？【學(xué)生】討論、回答。小麥在中性和偏酸性的發(fā)芽率和生長比在堿性溶液中的生長要更好一些。任務(wù)三調(diào)查我國土壤的酸堿性分布【教師】我國土壤酸堿性的分布情況是怎么樣呢？土壤的酸堿性受哪些因素影響呢？【展示】學(xué)生調(diào)查結(jié)果展示。我國土壤酸堿性具有明顯的區(qū)域性特點(diǎn)，華東和華南主要為酸性土壤，而華北和西北絕大部分為中性或堿性土壤。特點(diǎn)為：南酸北堿，沿海偏酸，內(nèi)陸偏堿?！窘處煛客寥赖乃釅A性受哪些因素影響呢？【展示】學(xué)生調(diào)查結(jié)果展示。地形地貌，土壤母質(zhì)成分，氣候（降雨量），人為活動(dòng)（酸雨施肥）。【教師】土壤酸堿度是土壤重要的化學(xué)性質(zhì)。土壤酸堿度的變動(dòng)可以由自然條件和人為活動(dòng)兩方面因素導(dǎo)致。土壤酸化或堿化會(huì)對植物造成什么不良影響？【資料展示】土壤堿化對植物的影響。1.

造成營養(yǎng)失衡，影響植株生理代謝和生長發(fā)育。2.

導(dǎo)致土壤板結(jié)，阻礙植物根系的呼吸和水分吸收。3.

對植物細(xì)胞產(chǎn)生毒害作用，破壞植物的細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)和酶的活性，干擾正常代謝。4.

鹽分積累會(huì)造成植物的滲透脅迫，使細(xì)胞失水，影響植物的水分平衡和正常生理功能?！举Y料展示】土壤酸化對植物的影響。1.

造成土壤中的營養(yǎng)元素流失，影響植株正常的生長和發(fā)育。2.

導(dǎo)致金屬毒害，抑制植物根系生長，限制根系吸收水分和養(yǎng)分。3.

破壞土壤微生物群落的平衡，降低微生物的多樣性和活性，影響土壤中有機(jī)物的分解和養(yǎng)分循環(huán)。4.

增加植物遭受病蟲害侵害的風(fēng)險(xiǎn)。5.

破壞土壤結(jié)構(gòu)，不利于植物根系的伸展。任務(wù)四制定土壤改良方案【情境引入】如果把喜歡酸性土壤的植物種植在堿性土壤中，往往導(dǎo)致植物生長不良或病蟲害的發(fā)生，反之亦然。有位同學(xué)家住南方沿海城市，想在家中花盆種植菠菜(適宜生長在pH大約為7.3~8.2的偏堿性土壤中)，取足量室外土壤，種植前測定土壤酸堿度發(fā)現(xiàn)，該城市土壤pH為5.9，大家?guī)退胂朕k法，怎么樣才能種植成功呢？你能幫助這位同學(xué)改變土壤的酸堿性，成功在家中種植菠菜嗎？【學(xué)生】討論、回答?！窘處煛坑心男┓椒梢愿淖?nèi)芤旱乃釅A性？【學(xué)生】討論、回答。復(fù)習(xí)金屬及其氧化物、非金屬氧化物和酸堿鹽之間的轉(zhuǎn)化等化學(xué)知識?！窘處煛克岷蛪A反應(yīng)可以改變?nèi)芤旱乃釅A性，請同學(xué)們用如下實(shí)驗(yàn)用品，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案測定相關(guān)溶液的pH值。實(shí)驗(yàn)用品：水、1.94%氫氧化鈉溶液、2%稀鹽酸、酚酞溶液、燒杯、試管、膠頭滴管、玻璃棒、pH計(jì)。實(shí)驗(yàn)方案：①用pH計(jì)分別測定水、1.94%氫氧化鈉溶液和2%稀鹽酸的pH②分別量取10mL水、10mL1.94%氫氧化鈉溶液于兩支試管中，向兩支試管中分別滴加10mL2%的稀鹽酸，充分振蕩后，用pH計(jì)測定溶液的pH【教師】能使用氫氧化鈉來改良酸性土壤使菠菜茁壯生長嗎？【學(xué)生】回答。【教師】那農(nóng)業(yè)上一般用哪些物質(zhì)改良酸性土壤呢？【資料卡片】酸性土壤的改良可以加入熟石灰[Ca(OH)2]、生石灰(主要成分為CaO)、草木灰(主要成分為K2CO3)。熟石灰廉價(jià)易得，是改良酸性土壤的良好選擇，但容易對土壤造成負(fù)面影響；生石灰具有較強(qiáng)的殺菌和改良土壤結(jié)構(gòu)的能力，但使用不當(dāng)風(fēng)險(xiǎn)較高；草木灰則更為溫和且環(huán)保，但改良效果較慢?！举Y料展示】熟石灰、生石灰、草木灰三種土壤改良劑的市場報(bào)價(jià)、改良效果、不良影響、存儲條件?！窘處煛磕銜?huì)使用哪種物質(zhì)改變酸性土壤呢？【學(xué)生】討論、分析。選擇草木灰來改良酸性土壤。改良酸性土壤方法的原理。【教師】查閱資料得知：菠菜也不能在堿性太強(qiáng)的土壤中茁壯成長。堿性土壤應(yīng)如何改良呢？還能加入哪些物質(zhì)改良堿性土壤呢？【資料卡片】展示。1.對于家庭少量盆栽用土，若其pH大于7時(shí)，可以采用稀釋的食醋溶液進(jìn)行澆灌的方法來進(jìn)行改良。2.大量土壤的改良可以施入硫磺(單質(zhì)S)(硫在土壤中硫細(xì)菌及氧氣的作用下，與水發(fā)生反應(yīng)生成硫酸)。3.檸檬酸也能安全地用于降低土壤pH值，同時(shí)為土壤提供有機(jī)物質(zhì)。4.科學(xué)地結(jié)合酸性化肥（如硝酸銨、硫酸銨等，硝酸銨、硫酸銨水溶液顯酸性）也能有效調(diào)節(jié)土壤的酸堿性。5.氯化鈣能快速溶解迅速釋放鈣離子，鈣離子在土壤中能夠有效置換