《植物維持生物圈中的碳氧平衡》教學(xué)設(shè)計）-2024-2025學(xué)年蘇科版（2024）初中生物學(xué)七年級下冊一、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)七年級下冊第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)和能量流動的基礎(chǔ)。這一內(nèi)容不僅將植物的生理活動與宏觀生態(tài)環(huán)境緊密相連，深化學(xué)生對植物重要性的認(rèn)識，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)等知識奠定基石，在整個生物學(xué)知識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)生對碳氧平衡現(xiàn)狀的關(guān)注，順勢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程、原料、產(chǎn)物及反應(yīng)式，對比二者對碳氧平衡的不同影響。利用生動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。通過實(shí)例分析，如熱帶雨林對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)置了探究活動和討論環(huán)節(jié)，如“探究不同植物對室內(nèi)空氣成分的影響”“討論人類活動對碳氧平衡的干擾及應(yīng)對措施”，培養(yǎng)學(xué)生的探究能力和批判性思維。（三）與前后知識的聯(lián)系前面章節(jié)對植物細(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基礎(chǔ)。學(xué)生需運(yùn)用光合作用和呼吸作用的過程及物質(zhì)變化等知識，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，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)識生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)循環(huán)的復(fù)雜性，以及人類活動對生態(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)確描述二者的過程、原料、產(chǎn)物及反應(yīng)式。舉例說明不同生態(tài)系統(tǒng)中植物對碳氧平衡的調(diào)節(jié)方式，分析人類活動對碳氧平衡的影響。解釋碳氧平衡的概念及意義，說明維持碳氧平衡對生態(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)驗和小組討論，提高學(xué)生的探究能力、合作能力和語言表達(dá)能力，嘗試運(yùn)用所學(xué)知識解決實(shí)際問題。（三）情感態(tài)度與價值觀目標(biāo)增強(qiáng)學(xué)生對植物在生態(tài)系統(tǒng)中重要性的認(rèn)識，激發(fā)學(xué)生對植物的保護(hù)意識和熱愛自然的情感。培養(yǎng)學(xué)生關(guān)注環(huán)境問題的社會責(zé)任感，樹立可持續(xù)發(fā)展的觀念，認(rèn)識到人類活動對生態(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程、原料、產(chǎn)物及反應(yīng)式，以及它們對碳氧平衡的影響機(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。人類活動對碳氧平衡的影響及應(yīng)對措施，培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保意識。（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)碳氧平衡的意識轉(zhuǎn)化為實(shí)際行動，養(yǎng)成低碳生活的習(xí)慣。四、教學(xué)過程（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，同時展示大氣中二氧化碳含量近百年來持續(xù)上升的折線圖和氧氣含量相對穩(wěn)定但局部地區(qū)波動的柱狀圖。提問引導(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？”鼓勵學(xué)生積極發(fā)言，分享自己的初步想法。設(shè)計意圖：通過震撼性的視頻和直觀的數(shù)據(jù)展示，引發(fā)學(xué)生對全球環(huán)境問題的關(guān)注，尤其是對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平衡的狀態(tài)。解釋大氣中二氧化碳和氧氣的主要來源和去路，二氧化碳主要來源于生物的呼吸作用、化石燃料的燃燒等，而氧氣主要來源于植物的光合作用。強(qiáng)調(diào)碳氧平衡對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正常進(jìn)行的保障。師生互動：教師提問：“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，會對地球上的生物產(chǎn)生哪些影響呢？”組織學(xué)生進(jìn)行小組討論，每個小組圍繞問題展開交流，然后推選一名代表進(jìn)行發(fā)言。教師對學(xué)生的發(fā)言進(jìn)行點(diǎn)評和總結(jié)，進(jìn)一步強(qiáng)化學(xué)生對碳氧平衡重要性的理解。設(shè)計意圖：通過引導(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)講解光合作用的過程。利用光合作用過程示意圖，展示光合作用分為光反應(yīng)和暗反應(yīng)兩個階段，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（儲存能量）+氧氣。強(qiáng)調(diào)光合作用是大氣中氧氣的主要來源，通過吸收二氧化碳，有效地降低了大氣中二氧化碳的含量，對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：教師提問：“同學(xué)們，想一想，在我們的生活中，還有哪些地方的植物對維持碳氧平衡發(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)計意圖：通過教材內(nèi)容講解和實(shí)例分析，讓學(xué)生深入理解光合作用的過程、原料、產(chǎn)物及對碳氧平衡的影響。師生互動環(huán)節(jié)的提問，激發(fā)學(xué)生的思維，讓學(xué)生將所學(xué)知識與生活實(shí)際聯(lián)系起來，培養(yǎng)學(xué)生觀察生活、分析問題和解決問題的能力，同時增強(qiáng)學(xué)生對植物光合作用重要性的認(rèn)識。（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，利用呼吸作用過程示意圖，詳細(xì)講解呼吸作用分為有氧呼吸和無氧呼吸，重點(diǎn)講解有氧呼吸的過程。有氧呼吸分為三個階段，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源之一，生物通過呼吸作用消耗氧氣，產(chǎn)生二氧化碳，對碳氧平衡產(chǎn)生影響。對比思考：組織學(xué)生進(jìn)行小組討論，對比光合作用和呼吸作用的原料、產(chǎn)物、場所、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。每個小組討論結(jié)束后，繪制一個對比圖表，并由代表向全班介紹討論結(jié)果。教師對各小組的圖表和發(fā)言進(jìn)行評價，總結(jié)光合作用和呼吸作用在碳氧平衡中的動態(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)計意圖：通過教材內(nèi)容講解和對比思考活動，讓學(xué)生清晰地掌握呼吸作用的過程、原料、產(chǎn)物及對碳氧平衡的影響，同時通過與光合作用的對比，加深學(xué)生對二者關(guān)系的理解，培養(yǎng)學(xué)生的對比分析能力和知識整合能力，使學(xué)生全面認(rèn)識植物在維持碳氧平衡中的作用機(jī)制。（五）人類活動對碳氧平衡的影響及應(yīng)對措施（15分鐘）教材內(nèi)容講解：教師結(jié)合教材中人類活動對碳氧平衡影響的內(nèi)容，詳細(xì)講解人類的一些活動，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來減少二氧化碳排放，維護(hù)碳氧平衡？”每個小組圍繞話題展開討論，提出具體的行動方案，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。教師對各小組的發(fā)言進(jìn)行點(diǎn)評和補(bǔ)充，鼓勵學(xué)生將這些行動落實(shí)到日常生活中。設(shè)計意圖：通過教材內(nèi)容講解和實(shí)例分析，讓學(xué)生深刻認(rèn)識到人類活動對碳氧平衡的負(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)知識與日常生活緊密聯(lián)系，培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保意識和社會責(zé)任感，同時提高學(xué)生解決實(shí)際問題的能力和團(tuán)隊協(xié)作能力，促使學(xué)生將保護(hù)碳氧平衡的意識轉(zhuǎn)化為實(shí)際行動。（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碳氧平衡的影響、人類活動對碳氧平衡的干擾及應(yīng)對措施等。通過提問的方式引導(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？人類活動對碳氧平衡有哪些影響？我們可以采取哪些措施來保護(hù)碳氧平衡？”等。強(qiáng)調(diào)意義：強(qiáng)調(diào)維持碳氧平衡對生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定和人類生存的重要意義，鼓勵學(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)計意圖：通過課堂總結(jié)，幫助學(xué)生梳理知識框架，強(qiáng)化重點(diǎn)知識的記憶。強(qiáng)調(diào)意義部分旨在培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保意識和社會責(zé)任感，讓學(xué)生認(rèn)識到自己在保護(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、簡答題和分析題。選擇題如“下列哪種活動會導(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”；簡答題如“簡述呼吸作用對碳氧平衡的影響”；分析題如“分析某地區(qū)森林面積減少對碳氧平衡的影響，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)，及時發(fā)現(xiàn)學(xué)生在答題過程中出現(xiàn)的問題，對有困難的學(xué)生進(jìn)行個別輔導(dǎo)。講解反饋：對學(xué)生的作答情況進(jìn)行詳細(xì)講解和反饋，針對學(xué)生的錯誤進(jìn)行分析，強(qiáng)調(diào)解題思路和知識點(diǎn)的運(yùn)用。對于一些容易混淆的知識點(diǎn)，進(jìn)行重點(diǎn)講解和辨析，幫助學(xué)生鞏固所學(xué)知識，提高解題能力。同時，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)計意圖：通過課堂練習(xí)，及時了解學(xué)生對本節(jié)課知識的掌握程度，發(fā)現(xiàn)學(xué)生存在的知識漏洞和薄弱環(huán)節(jié)，進(jìn)行有針對性的講解和輔導(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)過程中，通過多種教學(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)生對植物維持生物圈碳氧平衡的知識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)保意識和社會責(zé)任感。然而，教學(xué)過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程及二者關(guān)系時，雖然采用了示意圖和對比分析等方法，但部