《植物維持生物圈中的碳氧平衡》教學(xué)設(shè)計(jì)-2024-2025學(xué)年蘇科版（2024）初中生物學(xué)七年級(jí)下冊(cè)

《植物維持生物圈中的碳氧平衡》教學(xué)設(shè)計(jì)）-2024-2025學(xué)年蘇科版（2024）初中生物學(xué)七年級(jí)下冊(cè)一、教材分析（一）地位與作用本章節(jié)為新教材蘇科版（2024）初中生物學(xué)七年級(jí)下冊(cè)第5單元《植物的生活》第12章《植物維持生物圈的穩(wěn)定》的重要部分。植物維持生物圈中的碳氧平衡，揭示了植物光合作用與呼吸作用對(duì)大氣中二氧化碳和氧氣含量調(diào)節(jié)的關(guān)鍵作用，是理解生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)的基礎(chǔ)。這一內(nèi)容不僅將植物的生理活動(dòng)與宏觀生態(tài)環(huán)境緊密相連，深化學(xué)生對(duì)植物重要性的認(rèn)識(shí)，還為后續(xù)學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性、環(huán)境保護(hù)等知識(shí)奠定基石，在整個(gè)生物學(xué)知識(shí)體系中起著承上啟下的關(guān)鍵作用。（二）內(nèi)容編排教材開篇通過(guò)呈現(xiàn)地球大氣中二氧化碳和氧氣含量變化的相關(guān)數(shù)據(jù)及圖表，引發(fā)學(xué)生對(duì)碳氧平衡現(xiàn)狀的關(guān)注，順勢(shì)引出植物在維持該平衡中的核心地位。接著，詳細(xì)闡述光合作用和呼吸作用的過(guò)程、原料、產(chǎn)物及反應(yīng)式，對(duì)比二者對(duì)碳氧平衡的不同影響。利用生動(dòng)的示意圖和文字描述，展示光合作用如何吸收二氧化碳并釋放氧氣，呼吸作用則消耗氧氣產(chǎn)生二氧化碳。通過(guò)實(shí)例分析，如熱帶雨林對(duì)全球碳氧平衡的巨大貢獻(xiàn)，讓學(xué)生直觀感受植物在維持碳氧平衡中的重要性。教材還設(shè)置了探究活動(dòng)和討論環(huán)節(jié)，如“探究不同植物對(duì)室內(nèi)空氣成分的影響”“討論人類活動(dòng)對(duì)碳氧平衡的干擾及應(yīng)對(duì)措施”，培養(yǎng)學(xué)生的探究能力和批判性思維。（三）與前后知識(shí)的聯(lián)系前面章節(jié)對(duì)植物細(xì)胞結(jié)構(gòu)、光合作用和呼吸作用的基本原理等知識(shí)的學(xué)習(xí)，為本節(jié)課理解植物如何維持碳氧平衡提供了知識(shí)基礎(chǔ)。學(xué)生需運(yùn)用光合作用和呼吸作用的過(guò)程及物質(zhì)變化等知識(shí)，分析植物在碳氧循環(huán)中的具體作用。而本節(jié)課所學(xué)的碳氧平衡知識(shí)，又與后續(xù)學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能、生態(tài)環(huán)境保護(hù)等內(nèi)容相互關(guān)聯(lián)。例如，理解碳氧平衡有助于認(rèn)識(shí)生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)循環(huán)的復(fù)雜性，以及人類活動(dòng)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響，從而為學(xué)習(xí)生態(tài)環(huán)境保護(hù)策略提供理論依據(jù)。二、教學(xué)目標(biāo)（一）知識(shí)目標(biāo)闡明光合作用和呼吸作用在維持生物圈碳氧平衡中的作用，準(zhǔn)確描述二者的過(guò)程、原料、產(chǎn)物及反應(yīng)式。舉例說(shuō)明不同生態(tài)系統(tǒng)中植物對(duì)碳氧平衡的調(diào)節(jié)方式，分析人類活動(dòng)對(duì)碳氧平衡的影響。解釋碳氧平衡的概念及意義，說(shuō)明維持碳氧平衡對(duì)生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定和人類生存的重要性。（二）能力目標(biāo)通過(guò)分析資料、數(shù)據(jù)和圖表，培養(yǎng)學(xué)生獲取信息、分析和處理數(shù)據(jù)的能力，以及邏輯思維能力。組織學(xué)生進(jìn)行探究實(shí)驗(yàn)和小組討論，提高學(xué)生的探究能力、合作能力和語(yǔ)言表達(dá)能力，嘗試運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題。（三）情感態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo)增強(qiáng)學(xué)生對(duì)植物在生態(tài)系統(tǒng)中重要性的認(rèn)識(shí)，激發(fā)學(xué)生對(duì)植物的保護(hù)意識(shí)和熱愛(ài)自然的情感。培養(yǎng)學(xué)生關(guān)注環(huán)境問(wèn)題的社會(huì)責(zé)任感，樹立可持續(xù)發(fā)展的觀念，認(rèn)識(shí)到人類活動(dòng)對(duì)生態(tài)環(huán)境的深遠(yuǎn)影響，積極倡導(dǎo)低碳生活。三、教學(xué)重難點(diǎn)（一）教學(xué)重點(diǎn)光合作用和呼吸作用的過(guò)程、原料、產(chǎn)物及反應(yīng)式，以及它們對(duì)碳氧平衡的影響機(jī)制。不同生態(tài)系統(tǒng)中植物維持碳氧平衡的具體方式，如森林、草原、海洋生態(tài)系統(tǒng)等。人類活動(dòng)對(duì)碳氧平衡的影響及應(yīng)對(duì)措施，培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保意識(shí)。（二）教學(xué)難點(diǎn)理解光合作用和呼吸作用在物質(zhì)和能量轉(zhuǎn)化方面的相互關(guān)系，以及如何共同維持碳氧平衡。分析復(fù)雜生態(tài)系統(tǒng)中植物與環(huán)境因素相互作用對(duì)碳氧平衡的綜合影響，培養(yǎng)學(xué)生的綜合分析能力。引導(dǎo)學(xué)生將保護(hù)碳氧平衡的意識(shí)轉(zhuǎn)化為實(shí)際行動(dòng)，養(yǎng)成低碳生活的習(xí)慣。四、教學(xué)過(guò)程（一）導(dǎo)入新課（5分鐘）展示資料：教師播放一段關(guān)于全球氣候變化的視頻，視頻中呈現(xiàn)冰川融化、海平面上升、極端氣候頻繁出現(xiàn)等畫面，同時(shí)展示大氣中二氧化碳含量近百年來(lái)持續(xù)上升的折線圖和氧氣含量相對(duì)穩(wěn)定但局部地區(qū)波動(dòng)的柱狀圖。提問(wèn)引導(dǎo)：“同學(xué)們，看完這段視頻和這些數(shù)據(jù)，大家想一想，是什么導(dǎo)致了全球氣候的這些變化？大氣中二氧化碳和氧氣含量的改變又與我們的生活有什么關(guān)系呢？”鼓勵(lì)學(xué)生積極發(fā)言，分享自己的初步想法。設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)震撼性的視頻和直觀的數(shù)據(jù)展示，引發(fā)學(xué)生對(duì)全球環(huán)境問(wèn)題的關(guān)注，尤其是對(duì)大氣成分變化的思考，激發(fā)學(xué)生的好奇心和探究欲望，從而自然地導(dǎo)入本節(jié)課關(guān)于植物維持生物圈碳氧平衡的主題，為后續(xù)教學(xué)營(yíng)造良好氛圍。（二）碳氧平衡的概念（8分鐘）教材內(nèi)容講解：引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材中關(guān)于碳氧平衡概念的段落，教師結(jié)合教材內(nèi)容，詳細(xì)講解碳氧平衡是指生物圈中的二氧化碳和氧氣能維持相對(duì)平衡的狀態(tài)。解釋大氣中二氧化碳和氧氣的主要來(lái)源和去路，二氧化碳主要來(lái)源于生物的呼吸作用、化石燃料的燃燒等，而氧氣主要來(lái)源于植物的光合作用。強(qiáng)調(diào)碳氧平衡對(duì)地球上生物生存和繁衍的重要性，適宜的二氧化碳和氧氣含量是生命活動(dòng)正常進(jìn)行的保障。師生互動(dòng)：教師提問(wèn)：“同學(xué)們，想一想，如果大氣中二氧化碳含量持續(xù)增加，而氧氣含量不斷減少，會(huì)對(duì)地球上的生物產(chǎn)生哪些影響呢？”組織學(xué)生進(jìn)行小組討論，每個(gè)小組圍繞問(wèn)題展開交流，然后推選一名代表進(jìn)行發(fā)言。教師對(duì)學(xué)生的發(fā)言進(jìn)行點(diǎn)評(píng)和總結(jié)，進(jìn)一步強(qiáng)化學(xué)生對(duì)碳氧平衡重要性的理解。設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材和教師的詳細(xì)講解，讓學(xué)生準(zhǔn)確掌握碳氧平衡的概念。師生互動(dòng)環(huán)節(jié)的討論，激發(fā)學(xué)生的思維，讓學(xué)生從生物生存的角度思考碳氧平衡的重要性，培養(yǎng)學(xué)生的合作能力和交流能力，加深學(xué)生對(duì)概念的理解。（三）光合作用與碳氧平衡（15分鐘）教材內(nèi)容講解：結(jié)合教材中光合作用的相關(guān)內(nèi)容，教師詳細(xì)講解光合作用的過(guò)程。利用光合作用過(guò)程示意圖，展示光合作用分為光反應(yīng)和暗反應(yīng)兩個(gè)階段，光反應(yīng)階段在葉綠體的類囊體薄膜上進(jìn)行，利用光能將水分解為氧氣和[H]，同時(shí)生成ATP；暗反應(yīng)階段在葉綠體基質(zhì)中進(jìn)行，二氧化碳與五碳化合物結(jié)合生成三碳化合物，三碳化合物在[H]和ATP的作用下還原為糖類等有機(jī)物，并再生五碳化合物。講解光合作用的原料是二氧化碳和水，產(chǎn)物是有機(jī)物和氧氣，反應(yīng)式為：二氧化碳+水\(\xrightarrow[葉綠體]{光能}\)有機(jī)物（儲(chǔ)存能量）+氧氣。強(qiáng)調(diào)光合作用是大氣中氧氣的主要來(lái)源，通過(guò)吸收二氧化碳，有效地降低了大氣中二氧化碳的含量，對(duì)維持碳氧平衡起著關(guān)鍵作用。實(shí)例分析：以熱帶雨林為例，介紹熱帶雨林中植物種類繁多，光合作用旺盛，每年吸收大量的二氧化碳并釋放出大量的氧氣，被譽(yù)為“地球之肺”，對(duì)全球碳氧平衡的調(diào)節(jié)作用巨大。展示熱帶雨林生態(tài)系統(tǒng)中植物光合作用的相關(guān)數(shù)據(jù)，如單位面積熱帶雨林每年吸收二氧化碳的量和釋放氧氣的量，讓學(xué)生直觀感受熱帶雨林在維持碳氧平衡中的重要地位。師生互動(dòng)：教師提問(wèn)：“同學(xué)們，想一想，在我們的生活中，還有哪些地方的植物對(duì)維持碳氧平衡發(fā)揮著重要作用呢？我們可以采取哪些措施來(lái)增強(qiáng)植物的光合作用，促進(jìn)碳氧平衡呢？”組織學(xué)生進(jìn)行思考和發(fā)言，鼓勵(lì)學(xué)生從身邊的環(huán)境出發(fā)，提出自己的想法和建議。設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)教材內(nèi)容講解和實(shí)例分析，讓學(xué)生深入理解光合作用的過(guò)程、原料、產(chǎn)物及對(duì)碳氧平衡的影響。師生互動(dòng)環(huán)節(jié)的提問(wèn)，激發(fā)學(xué)生的思維，讓學(xué)生將所學(xué)知識(shí)與生活實(shí)際聯(lián)系起來(lái)，培養(yǎng)學(xué)生觀察生活、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，同時(shí)增強(qiáng)學(xué)生對(duì)植物光合作用重要性的認(rèn)識(shí)。（四）呼吸作用與碳氧平衡（15分鐘）教材內(nèi)容講解：教師帶領(lǐng)學(xué)生學(xué)習(xí)教材中呼吸作用的相關(guān)內(nèi)容，利用呼吸作用過(guò)程示意圖，詳細(xì)講解呼吸作用分為有氧呼吸和無(wú)氧呼吸，重點(diǎn)講解有氧呼吸的過(guò)程。有氧呼吸分為三個(gè)階段，第一階段在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中進(jìn)行，葡萄糖分解為丙酮酸和少量[H]，并釋放少量能量；第二階段在線粒體基質(zhì)中進(jìn)行，丙酮酸和水反應(yīng)生成二氧化碳和大量[H]，并釋放少量能量；第三階段在線粒體內(nèi)膜上進(jìn)行，[H]與氧氣結(jié)合生成水，并釋放大量能量。講解呼吸作用的原料是有機(jī)物和氧氣，產(chǎn)物是二氧化碳和水，反應(yīng)式為：有機(jī)物（儲(chǔ)存能量）+氧氣\(\xrightarrow[]{酶}\)二氧化碳+水+能量。強(qiáng)調(diào)呼吸作用是大氣中二氧化碳的重要來(lái)源之一，生物通過(guò)呼吸作用消耗氧氣，產(chǎn)生二氧化碳，對(duì)碳氧平衡產(chǎn)生影響。對(duì)比思考：組織學(xué)生進(jìn)行小組討論，對(duì)比光合作用和呼吸作用的原料、產(chǎn)物、場(chǎng)所、能量變化等方面的異同點(diǎn)，思考二者在維持碳氧平衡中的相互關(guān)系。每個(gè)小組討論結(jié)束后，繪制一個(gè)對(duì)比圖表，并由代表向全班介紹討論結(jié)果。教師對(duì)各小組的圖表和發(fā)言進(jìn)行評(píng)價(jià)，總結(jié)光合作用和呼吸作用在碳氧平衡中的動(dòng)態(tài)平衡關(guān)系，即光合作用吸收二氧化碳釋放氧氣，呼吸作用消耗氧氣產(chǎn)生二氧化碳，二者相互制約、相互協(xié)調(diào)，共同維持著生物圈中的碳氧平衡。設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)教材內(nèi)容講解和對(duì)比思考活動(dòng)，讓學(xué)生清晰地掌握呼吸作用的過(guò)程、原料、產(chǎn)物及對(duì)碳氧平衡的影響，同時(shí)通過(guò)與光合作用的對(duì)比，加深學(xué)生對(duì)二者關(guān)系的理解，培養(yǎng)學(xué)生的對(duì)比分析能力和知識(shí)整合能力，使學(xué)生全面認(rèn)識(shí)植物在維持碳氧平衡中的作用機(jī)制。（五）人類活動(dòng)對(duì)碳氧平衡的影響及應(yīng)對(duì)措施（15分鐘）教材內(nèi)容講解：教師結(jié)合教材中人類活動(dòng)對(duì)碳氧平衡影響的內(nèi)容，詳細(xì)講解人類的一些活動(dòng)，如大量燃燒化石燃料、砍伐森林、工業(yè)生產(chǎn)等，導(dǎo)致大氣中二氧化碳含量急劇增加，打破了原有的碳氧平衡。展示一些因人類活動(dòng)導(dǎo)致碳氧平衡失調(diào)的實(shí)例，如城市中霧霾天氣增多、全球氣候變暖導(dǎo)致的冰川融化、海平面上升等，分析這些現(xiàn)象對(duì)生態(tài)系統(tǒng)和人類生活造成的嚴(yán)重危害。接著講解應(yīng)對(duì)碳氧平衡失調(diào)的措施，如植樹造林、節(jié)能減排、開發(fā)清潔能源等，強(qiáng)調(diào)每個(gè)人都應(yīng)該為保護(hù)碳氧平衡貢獻(xiàn)自己的力量。小組討論：組織學(xué)生進(jìn)行小組討論，討論話題為“在日常生活中，我們可以采取哪些具體行動(dòng)來(lái)減少二氧化碳排放，維護(hù)碳氧平衡？”每個(gè)小組圍繞話題展開討論，提出具體的行動(dòng)方案，如綠色出行、節(jié)約用電、減少使用一次性用品等。然后每個(gè)小組推選一名代表進(jìn)行發(fā)言，分享小組討論的成果。教師對(duì)各小組的發(fā)言進(jìn)行點(diǎn)評(píng)和補(bǔ)充，鼓勵(lì)學(xué)生將這些行動(dòng)落實(shí)到日常生活中。設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)教材內(nèi)容講解和實(shí)例分析，讓學(xué)生深刻認(rèn)識(shí)到人類活動(dòng)對(duì)碳氧平衡的負(fù)面影響以及保護(hù)碳氧平衡的緊迫性。小組討論環(huán)節(jié)讓學(xué)生將所學(xué)知識(shí)與日常生活緊密聯(lián)系，培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保意識(shí)和社會(huì)責(zé)任感，同時(shí)提高學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，促使學(xué)生將保護(hù)碳氧平衡的意識(shí)轉(zhuǎn)化為實(shí)際行動(dòng)。（六）課堂總結(jié)（5分鐘）回顧重點(diǎn)：教師帶領(lǐng)學(xué)生回顧本節(jié)課所學(xué)的重點(diǎn)內(nèi)容，包括碳氧平衡的概念、光合作用和呼吸作用對(duì)碳氧平衡的影響、人類活動(dòng)對(duì)碳氧平衡的干擾及應(yīng)對(duì)措施等。通過(guò)提問(wèn)的方式引導(dǎo)學(xué)生回顧，如“什么是碳氧平衡？光合作用和呼吸作用的反應(yīng)式分別是什么？人類活動(dòng)對(duì)碳氧平衡有哪些影響？我們可以采取哪些措施來(lái)保護(hù)碳氧平衡？”等。強(qiáng)調(diào)意義：強(qiáng)調(diào)維持碳氧平衡對(duì)生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定和人類生存的重要意義，鼓勵(lì)學(xué)生在日常生活中積極踐行低碳生活方式，保護(hù)植物資源，為維護(hù)地球的碳氧平衡貢獻(xiàn)自己的力量。設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)課堂總結(jié)，幫助學(xué)生梳理知識(shí)框架，強(qiáng)化重點(diǎn)知識(shí)的記憶。強(qiáng)調(diào)意義部分旨在培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保意識(shí)和社會(huì)責(zé)任感，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到自己在保護(hù)生態(tài)環(huán)境中的重要作用，激發(fā)學(xué)生積極參與環(huán)保行動(dòng)的熱情。（七）課堂練習(xí)（7分鐘）題目展示：教師在多媒體上展示一些與本節(jié)課內(nèi)容相關(guān)的練習(xí)題，包括選擇題、填空題、簡(jiǎn)答題和分析題。選擇題如“下列哪種活動(dòng)會(huì)導(dǎo)致大氣中二氧化碳含量增加（）A.植樹造林B.綠色出行C.燃燒化石燃料D.節(jié)約用電”；填空題如“光合作用的原料是和，產(chǎn)物是和”；簡(jiǎn)答題如“簡(jiǎn)述呼吸作用對(duì)碳氧平衡的影響”；分析題如“分析某地區(qū)森林面積減少對(duì)碳氧平衡的影響，并提出相應(yīng)的保護(hù)措施”等。學(xué)生作答：讓學(xué)生在練習(xí)本上獨(dú)立完成練習(xí)題，教師巡視指導(dǎo)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)學(xué)生在答題過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，對(duì)有困難的學(xué)生進(jìn)行個(gè)別輔導(dǎo)。講解反饋：對(duì)學(xué)生的作答情況進(jìn)行詳細(xì)講解和反饋，針對(duì)學(xué)生的錯(cuò)誤進(jìn)行分析，強(qiáng)調(diào)解題思路和知識(shí)點(diǎn)的運(yùn)用。對(duì)于一些容易混淆的知識(shí)點(diǎn)，進(jìn)行重點(diǎn)講解和辨析，幫助學(xué)生鞏固所學(xué)知識(shí)，提高解題能力。同時(shí)，選取一些學(xué)生的優(yōu)秀答案進(jìn)行展示，讓其他學(xué)生學(xué)習(xí)借鑒。設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)課堂練習(xí)，及時(shí)了解學(xué)生對(duì)本節(jié)課知識(shí)的掌握程度，發(fā)現(xiàn)學(xué)生存在的知識(shí)漏洞和薄弱環(huán)節(jié)，進(jìn)行有針對(duì)性的講解和輔導(dǎo)。多樣化的題型有助于培養(yǎng)學(xué)生不同的思維能力和知識(shí)應(yīng)用能力，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。五、教學(xué)反思在本節(jié)課的教學(xué)過(guò)程中，通過(guò)多種教學(xué)方法的運(yùn)用，如展示資料、實(shí)例分析、小組討論、對(duì)比思考等，有效地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)生的課堂參與度。學(xué)生對(duì)植物維持生物圈碳氧平衡的知識(shí)有了較為深入的理解，在一定程度上培養(yǎng)了學(xué)生的觀察能力、分析歸納能力、合作能力和探究能力，增強(qiáng)了學(xué)生的環(huán)保意識(shí)和社會(huì)責(zé)任感。然而，教學(xué)過(guò)程中也暴露出一些不足之處。例如，在講解光合作用和呼吸作用的過(guò)程及二者關(guān)系時(shí)，雖然采用了示意圖和對(duì)比分析等方法，但部