初中人教版（2024）基于碳中和理念设计低碳行动方案教案

这是一份初中人教版（2024）基于碳中和理念设计低碳行动方案教案，共8页。教案主要包含了知识目标，核心素养目标等内容，欢迎下载使用。

一、知识目标
1．明确碳达峰、碳中和、低碳行动等相关概念，知晓 CO2 对生活和环境的影响。
2．掌握测定不同环境中 CO2 含量的方法。
3．梳理自然界中 CO2 的排放和吸收途径，理解碳循环过程。
4．学会设计低碳行动方案，了解相关政策和创新技术。
二、核心素养目标
1．宏观辨识与微观探析：从宏观上认识全球变暖、碳循环等环境问题，从微观上理解 CO2 的性质和转化，建立物质性质与环境问题的联系。
2．科学探究与创新意识：通过测定不同环境中 CO2 含量的实验，培养科学探究能力；设计低碳行动方案，激发创新意识。
3．科学态度与社会责任：体会低碳行动对人类可持续发展的意义，增强环保意识和社会责任感。
一、教学重点
碳达峰、碳中和的概念，自然界中碳循环过程，低碳行动方案的设计。
二、教学难点
理解碳循环平衡的原理，运用所学知识设计合理有效的低碳行动方案。
本节教学内容源于人教版2024年九年级化学上册第六单元《碳和碳的氧化物》中的跨学科实践活动“基于碳中和理念设计低碳行动方案”。该活动紧密围绕当下全球关注的环境问题——碳中和展开，具有很强的时代性和现实意义。 此活动整合了化学、生物学、地理、物理等多学科知识，从物质的性质和转化角度深入探讨二氧化碳的排放和吸收，引导学生理解低碳行动原理。活动内容丰富且具有逻辑性，依次安排了了解相关概念、测定不同环境中CO₂的含量、梳理自然界中的碳循环以及设计低碳行动方案四个部分。通过这些内容，不仅加深了学生对二氧化碳性质和作用的理解，还培养了学生运用多学科知识解决实际问题的能力，有助于提升学生的化学核心素养和综合实践能力。同时，活动还注重引导学生进行实践和创新，如设计低碳行动方案、展示与交流等环节，培养了学生的创新思维和团队合作精神。
学生对二氧化碳的性质和用途有了初步的了解。在思维能力方面，学生正处于从形象思维向抽象思维过渡的阶段，开始具备一定的逻辑推理和分析问题的能力。但对于跨学科知识的综合运用和实际问题的解决能力还比较欠缺。 学生在生活中或多或少听说过“碳中和”“低碳生活”等概念，但对其具体含义和背后的科学原理并不清楚。
在教学过程中，教师应结合学生的生活实际，通过生动有趣的实例和实验，引导学生深入理解相关概念和原理。同时，要注重培养学生的跨学科思维，鼓励学生从不同学科的角度思考问题，提高学生解决实际问题的能力。 此外，九年级的学生具有较强的好奇心和求知欲，对实践活动和创新项目比较感兴趣。教师可以充分利用学生的这一特点，组织学生开展小组合作学习和实践探究活动，让学生在活动中积极参与、主动思考，培养学生的团队合作精神和创新能力。但在活动过程中，教师也要注意引导学生合理分工、科学探究，确保活动的顺利进行。
教学环节一 活动引入
【分享生活现象】同学们，在日常生活中，大家有没有注意到一些与气候相关的奇怪现象呢？比如，冬天好像没有以前那么冷了，夏天却越来越热；有些地方原本湿润的气候变得干燥，而有些原本干旱的地区却频繁遭遇暴雨。大家可以在小组内交流一下自己观察到的这些现象。（给学生一些时间进行小组交流，然后请几个小组代表分享他们讨论的内容）
【引入全球变暖问题】大家分享得都很精彩。其实，这些现象背后都指向了一个全球性的重大环境问题——全球变暖。而导致全球变暖的主要原因之一，就是大气中二氧化碳（CO2）含量的不断上升。为了应对这个问题，2020年9月22日，中国在第七十五届联合国大会上明确提出力争2030年前实现二氧化碳排放达峰、2060年前实现碳中和。那么，什么是碳达峰和碳中和呢？二氧化碳在我们的生活和环境中又扮演着怎样的角色呢？我们又该如何采取行动来减少二氧化碳的排放呢？带着这些问题，让我们一起走进今天的跨学科实践活动——基于碳中和理念设计低碳行动方案。
教学环节二 活动设计与实施
任务一：了解相关概念，聚焦核心物质
活动一：引入碳达峰、碳中和等概念
【引入】什么是碳达峰和碳中和呢？我们一起来了解一下。
【师生活动】
教师：展示碳达峰和碳中和的定义，即“在某一个时点，CO2 的排放不再增长，达到峰值之后慢慢降低下去，这就是碳达峰”；“针对排放的 CO2，通过植树造林、节能减排等形式吸收掉，这就是碳中和”。并结合图表简单解释其含义。
学生：认真听讲，理解碳达峰和碳中和的概念。
活动二：探讨 CO2 对生活和环境的影响
【情景引入】我们知道 CO2 在我们的生活中无处不在，那它对我们的生活和环境到底有哪些影响呢？
【师生活动】
教师：展示空气中二氧化碳的体积分数对人体健康影响的数据，如“3％使人呼吸急促，10％使人丧失知觉、呼吸停止，以致死亡”，讲解 CO2 本身没有毒性，但不能供给呼吸。
学生：倾听并理解 CO2 对人体健康的影响。
教师：展示温室效应的原理，即“大气中的 CO2 就像温室的玻璃或塑料薄膜一样，既能让阳光透过，又能吸收地面散发的热量，起到了使地球升温的作用”，并举例说明温室效应带来的危害，如北极熊的栖息地缩小、海平面上升等。
学生：观察图片和案例，思考温室效应的危害。
教师：组织学生讨论 CO2 对生活和环境影响的利弊。
学生：分组讨论，代表发言。
活动三：介绍低碳行动
【情景引入】既然 CO2 的过量排放会带来这么多问题，那我们应该如何减少 CO2 的排放呢？这就需要我们采取低碳行动。
【师生活动】
教师：讲解低碳行动的概念，即“较低（更低）的温室气体（二氧化碳为主）排放”，并列举生活中的低碳做法，如“低碳出行。距离近的尽量步行，距离远乘坐公共交通；节约能源。随手关灯，节约粮食，少买不必要商品；减少使用一次性制品。少用塑料袋，双面使用纸张”等。
学生：记录并思考生活中还有哪些低碳做法。
教师：组织学生分享自己在生活中的低碳行动经验。
学生：积极发言，分享自己的做法。
任务二：测定不同环境中 CO2 的含量
活动一：学习测定 CO2 含量的方法
【情景引入】我们知道不同环境中 CO2 的含量可能不同，那如何测定 CO2 的含量呢？
【师生活动】
教师：介绍测定 CO2 含量的实验方案，即“分别向 CO2 含量不同的空气样品中加入适量的澄清石灰水，根据石灰水的浑浊程度不同来判断 CO2 含量的高低”。
学生：倾听并理解实验原理。
教师：展示 CO2 气体检测仪，讲解其工作原理和使用方法。
学生：观察仪器，了解其特点。
教师：组织学生讨论两种测定方法的优缺点。
学生：分组讨论，代表发言。
活动二：分析测定 CO2 含量的实例
【情景引入】我们已经学习了测定 CO2 含量的方法，下面来看一些实际的例子。
【师生活动】
教师：展示测定教室内 CO2 含量的案例，包括检测方法、结果及处理措施，如“从教室不同位置多点采集空气样品；将盛有澄清石灰水的烧杯置于教室，通过观察浑浊程度进行测定；测得 CO2 浓度为 0.18%，说明 CO2 浓度超标；为避免 CO2 浓度超标，教室应多通风换气”。
学生：分析案例，思考检测和处理措施的合理性。
教师：展示测定蔬菜大棚内 CO2 含量的案例，讲解研究人员在晴天环境下，对装有绿色植物的密闭玻璃温室进行连续 24 h CO2 含量测定的结果和曲线分析。
学生：观察曲线，理解绿色植物光合作用和呼吸作用对 CO2 含量的影响。
任务三：梳理自然界中的碳循环
活动一：了解自然界中的碳循环过程
【情景引入】碳元素在自然界中是不断循环的，那它是如何循环的呢？
【师生活动】
教师：展示自然界中的碳循环简图，讲解碳在大气圈、生物圈、水圈和岩石圈之间的循环过程，包括 CO2 的排放途径，如“C+O2===点燃CO2；2CO+O2===点燃2CO2；H2CO3===△CO2↑+H2O；CH4+2O2===点燃CO2+2H2O；C6H12O6+6O2===酶6CO2+6H2O；2Fe2O3+3C===高温4Fe+3CO2↑；C2H5OH+3O2===点燃2CO2+3H2O；Fe2O3+3CO===高温2Fe+3CO2”和 CO2 的吸收途径，如“CO2+H2O⇌H2CO3；CO2+C===高温2CO；CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O；6CO2+6H2O===光照、叶绿素C6H12O6+6O2”。
学生：倾听并理解碳循环的过程和相关化学反应。
教师：组织学生讨论碳循环的意义。
学生：分组讨论，代表发言。
活动二：分析碳循环相关案例
【情景引入】我们了解了碳循环的过程，下面通过一些案例来进一步分析碳循环的平衡和影响因素。
【师生活动】
教师：展示碳循环简图及相关案例，提出问题，如“如图是碳循环简图及二氧化碳在生物圈、水圈和岩石圈的转化关系。下列说法正确的是：a. 动植物的遗体和排出物不参与碳循环；b. 人类活动是破坏碳循环平衡的主要因素；c. 岩石圈中的碳永远不会进入生物圈和水圈”。
学生：分析案例，思考并回答问题。
教师：展示生物圈中的碳循环图，提问“生物圈中，二氧化碳通过______作用转化为葡萄糖 (C6H12O6) 和氧气”。
学生：观察图表，回答问题。
任务四：设计低碳行动方案
活动一：了解低碳行动方案的设计思路
【情景引入】为了实现碳中和目标，我们需要设计低碳行动方案。那如何设计呢？
【师生活动】
教师：讲解低碳行动方案的设计思路，即“从减少二氧化碳排放和增加二氧化碳吸收两个方面入手，结合全球变暖的影响和人类可持续发展的需求”。
学生：倾听并理解设计思路。
教师：介绍相关政策，如“能源结构调整：政府推动能源结构调整，减少对化石能源在能源结构中的占比，从而减少二氧化碳排放；提高能源效率：政府发布《2024—2025 年节能降碳行动方案》，通过加强能源管理、推广节能技术等措施，提高能源利用效率，减少能源消耗和二氧化碳排放；发展绿色交通：政府鼓励发展绿色交通、公共交通，以减少交通运输的二氧化碳排放”。
学生：了解政府的相关政策。
教师：介绍创新技术，如“CO2 的捕集、利用与封存，是指将排放源产生的 CO2 捕获、压缩后，作为工业原料利用，或输送到选定地点长期封存”。
学生：了解创新技术的原理和应用。
活动二：展示、交流低碳行动方案
【师生活动】交流、评价低碳行动方案的可行性，制作展板展示等。
跨学科实践活动5
任务一：了解相关概念，聚焦核心物质
任务二：测定不同环境中CO₂的含量
任务三：梳理自然界中的碳循环
任务四：设计低碳行动方案
1．下列行为符合“低碳”理念的是（ ）
A．农作物秸秆就地焚烧 B．复印纸单面使用
C．废旧金属回收利用 D．使用一次性餐具
【答案】C
【解析】A选项，农作物秸秆就地焚烧会产生大量的二氧化碳等温室气体，不符合“低碳”理念；B选项，复印纸单面使用会浪费纸张，增加树木的砍伐，不利于二氧化碳的吸收，不符合“低碳”理念；C选项，废旧金属回收利用可以减少金属冶炼过程中的能源消耗和二氧化碳排放，符合“低碳”理念；D选项，使用一次性餐具会增加资源的消耗和垃圾的产生，不符合“低碳”理念。故选C。
2．以下措施与“双碳”目标的实现不相符的是（ ）
A．倡导光盘行动 B．使用脱硫煤作燃料
C．积极植树造林 D．发展封存技术
【答案】B
【解析】A选项，倡导光盘行动可以减少粮食浪费，降低粮食生产过程中的能源消耗和二氧化碳排放，有利于“双碳”目标的实现；B选项，使用脱硫煤作燃料虽然可以减少二氧化硫的排放，但仍然会产生大量的二氧化碳，不利于“双碳”目标的实现；C选项，积极植树造林可以增加二氧化碳的吸收，有利于“双碳”目标的实现；D选项，发展封存技术可以将二氧化碳捕获、封存，减少其在大气中的含量，有利于“双碳”目标的实现。故选B。
3．绘制碳循环简图（如图）。下列有关说法错误的是（ ）
A．绿色植物通过光合作用吸收CO2 B．化石燃料完全燃烧转化为CO2
C．海水吸收CO2生成稳定的碳酸 D．大气层的CO2能产生温室效应
【答案】C
【解析】A选项，绿色植物通过光合作用将二氧化碳和水转化为葡萄糖和氧气，从而吸收二氧化碳，该说法正确；B选项，化石燃料主要含碳元素，完全燃烧时碳元素转化为二氧化碳，该说法正确；C选项，海水吸收二氧化碳后，二氧化碳与水反应生成碳酸，但碳酸不稳定，易分解，该说法错误；D选项，大气层中的二氧化碳能吸收地面散发的热量，起到使地球升温的作用，产生温室效应，该说法正确。故选C。4．某2025年全国两会期间，从政府工作报告到代表委员们的议案提案，无不体现对“双碳”目标践行的关注。下列做法不利于实现“碳中和”的是（ ）
A．开发太阳能等新能源 B．露天焚烧垃圾
C．推广使用新能源汽车 D．利用化学技术捕捉CO2并转化
【答案】B
【解析】A选项，开发太阳能等新能源可以减少对传统化石能源的依赖，从而减少二氧化碳的排放，有利于实现“碳中和”；B选项，露天焚烧垃圾会产生大量的二氧化碳等温室气体，不利于实现“碳中和”；C选项，推广使用新能源汽车可以减少燃油汽车的使用，降低二氧化碳排放，有利于实现“碳中和”；D选项，利用化学技术捕捉CO₂并转化可以减少大气中二氧化碳的含量，有利于实现“碳中和”。故选B。
在本次教学中，通过跨学科实践活动，引导学生基于碳中和理念设计低碳行动方案，取得了一定的教学效果。学生对碳达峰、碳中和等概念有了较为清晰的认识，了解了CO₂对生活和环境的影响，掌握了测定不同环境中CO₂含量的方法以及自然界中的碳循环。在设计低碳行动方案环节，学生积极参与，提出了许多有创意的想法。
然而，教学过程中也存在一些不足之处。例如，部分学生对一些抽象的化学原理理解不够深入，在分析CO₂的排放和吸收的化学反应时存在困难。在今后的教学中，应加强对化学原理的讲解，结合更多的实例帮助学生理解。此外，在小组交流和展示环节，个别小组的参与度不高，需要进一步加强组织和引导，确保每个学生都能充分参与到实践活动中来。