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第12章 植物维持生物圈的稳定
第2节 植物维持生物圈中的碳氧平衡
（第 1 课时）
一、教学目标
1．阐明绿色植物的光合作用吸收二氧化碳，放出氧气。
2．举例说明光合作用的原理在农业生产中的应用。
3．运用实验法尝试独立设计并完成本节的探究活动。
4．认同绿色植物对维持生物圈中碳氧平衡的重要意义，自觉形成爱护绿色植物的积极情感。
二、教学重点和难点
1．教学重点：
运用实验法尝试独立设计并完成本节的探究活动
2．教学难点：
运用实验法尝试独立设计并完成本节的探究活动
三、教学设计思路
通过直观演示、实验探究、理论讲解与实际应用相结合的方式，使学生深刻理解光合
作用过程中二氧化碳的吸收与氧气的释放这一核心环节。
首先，通过普里斯特利实验创设情境，引发学生对光合作用的兴趣和好奇心。
接着进入核心环节，教师将采用直观演示法，利用动画或实验装置模拟光合作用的过
程，这一过程中，教师将重点强调二氧化碳和氧气在光合作用中的关键角色，以及它们如
何参与维持地球大气中的碳-氧平衡。
紧接着，组织学生进行“普利斯特利实验”的复刻或改良版实验，通过亲自操作、观
察实验现象，验证光合作用确实能够吸收二氧化碳并释放氧气。在实验过程中，教师将引
导学生细致观察实验现象，分析实验结果，鼓励他们提出问题、讨论疑惑，从而加深对光
合作用原理的理解。
理论讲解部分，教师将结合实验数据和科学研究成果，系统阐述光合作用中二氧化碳
吸收与氧气释放的生理机制、环境因素对光合作用速率的影响，以及这一过程在生态系统
中的重要性。讲解时，注重将抽象概念具体化，利用图表、模型等辅助工具，帮助学生构
建清晰的知识框架，构建光合作用的基本概念，深入探讨二氧化碳的吸收与氧气的释放。
最后，将所学知识应用于实际情境，如讨论全球气候变化背景下光合作用对减缓温室
效应的贡献，以及如何通过农业管理措施优化光合作用效率，提高作物产量。这一环节旨
在培养学生的环保意识、问题解决能力和创新思维，使他们能够将所学知识灵活应用于解
决实际问题中。
整个教学设计思路注重理论与实践相结合，通过多样化的教学手段，激发学生的学习兴趣，
促进他们主动探索、积极思考，最终形成对光合作用过程中二氧化碳吸收与氧气释放的深
刻理解和全面认识。
四、课时安排：1 课时
五、教学过程
【新课导入】
1771 年，英国科学家约瑟夫·普里斯特利(Joseph Priestley，1733—1804)做了一个经典的实
验（图 12-5)，得出的结论是:植物可以更新由于蜡烛燃烧或动物呼吸而变污浊的空气。1779
年，荷兰科学家简·英恩豪斯(JanIngenhousz，1730—1799 )证明，只有植物的绿色部分在
光下才能更新空气。
【新课学习】
学习目标 1：光合作用吸收二氧化碳放出氧气
1．导入：在普里斯特利的实验中，没有植物的密闭空间里的小鼠窒息死亡，蜡烛也熄灭了。
加入植物后空气得到改善。植物如何“净化”污浊的空气 下面我们通过实验进行探究。
2．探究光合作用吸收二氧化碳：
介绍实验材料和用具：金鱼藻、质量分数为 0.1%的溴麝香草酚蓝溶液、试管、试管塞、黑
纸片等
讲解实验方法：
(1) 在甲、乙、丙三支试管中加入等量的淡蓝色的质量分数为 0.1%的溴麝香草酚蓝(英文
缩写为 BTB）溶液，并向试管中吹气直至液体变为黄色。
(2) 如图 12-6 所示，在甲、乙试管中放人等量的金鱼藻，在丙试管中不放入金鱼藻，将三
支试管塞上试管塞，并在甲试管外包上黑纸片。然后，将三支试管置于阳光下，2 h 后观察
试管内溴麝香草酚蓝溶液颜色的变化。
链接化学：溴麝香草酚蓝是一种酸碱指示剂，变色范围是.pH 6.0~7.6，弱酸性时呈黄色，弱
碱性时呈蓝色。水呈中性，溴麝香草酚蓝溶液滴入后基本呈淡蓝色。当水中溶有二氧化碳
后，会形成碳酸，而碳酸是弱酸，溴麝香草酚蓝溶液滴入后由淡蓝变绿再变成黄色。
小组合作，请思考：
（1）为什么丙中不放植物？
（2）为什么甲要放在黑暗处？
（3）甲和丙在实验中起什么作用？
（4）你认为 3 只瓶中的 BTB 颜色有什么不同？说明原因。
学生回答问题，教师点评补充。
3. 小结：
播放视频，学生观看视频。得出实验结论。
4．探究光合作用产生氧气
在清澈的水中，水生植物如金鱼藻在阳光下会不断地“吐出”气泡。有同学说这些“气泡”中
有氧气。与小组同学合作，制订一个探究方案去探究“气泡”中是否有较多的氧气。可以参
考图 12-7 所示的实验装置设计实验。
提示：
a.氧气不溶于水，可以用排水法收集；
b.氧气能够助燃，可以用带余烬的卫生香或木条复燃的方法进行检验。
5．小结：
播放视频，学生观看视频。得出实验结论。
小组讨论 P129 的讨论题：
（1）将甲、乙、丙三支试管置于阳光下 2h 后,试管内溴麝香草酚蓝溶液的颜色有什么不同
说一说原因。
（2）交流“探究光合作用产生氧气”的实验方案和实验结果，完善探究方案。
（3）结合上一节的知识,尝试描述光合作用的过程。说一说:众多科学家探究光合作用的历
程对你有什么启发
6．构建概念
得出光合作用的公式：
由实验可知，绿叶在光下释放的气体是氧气，吸收的气体是二氧化碳。在自然条件下，植
物可以通过叶绿体，利用太阳能（光能)，将二氧化碳和水合成有机物，同时把光能转变成
化学能储存在所合成的有机物里，并且释放氧气。这个过程称为光合作用( photosynthesis )。
光合作用可用下面的式子表示:
分析光合作用的实质、物质转化和能量转化。
学习目标 2：光合作用的原理在农业生产中的应用
经过长期的研究和实践，人们总结出增强光合作用效率、提高农作物产量的许多方法。
如我国战国末期的《吕氏春秋》中已有“慎其种，勿使数，亦无使疏”的记载，主要指的
是在种植庄稼时，为了提高农作物的产量，在一定面积的土地上，种植的农作物植株不能
过稀，也不能过密，应该合理密植（图 12-9)。这样可以充分利用土地，同时尽量避免农作
物互相遮挡，让阳光充分照射到农作物上。在同一块土地上，按一定的比例种植不同种类
的农作物，也是提高单位面积产量的有效措施之一。
利用实例讲解光合作用的原理在农业生产中的应用
/
【课堂总结】
第12章 植物维持生物圈的稳定
第2节 植物维持生物圈中的碳氧平衡
（第 1 课时）
【课堂练习】
1．向甲、乙、丙三支平底试管内装入等量溴麝香草酚蓝溶液（二氧化碳能使其变黄色），吹气 2 分钟后，
向甲、乙两试管放入大小、长势相同的金鱼藻，并将三支试管塞上试管塞。然后将甲置于黑暗处，乙、
丙置于阳光下。2h 后观察试管内液体颜色变化。下列说法正确的是（ ）
A．2h 后三支试管中溶液颜色都将变蓝
B．甲、乙试管变蓝色说明光合作用产生氧气
C．仅有乙试管变蓝色说明光合作用合成了淀粉
D．仅有乙试管变蓝色说明光合作用消耗二氧化碳
2．某学习小组在验证“绿色植物在光照条件下产生氧气”的实验时，设计了甲、乙、丙三个实验装置。以下
叙述错误的是（ ）
A．甲和乙形成对照，变量是光照
B．甲和丙形成对照，变量是绿色植物
C．乙和丙形成对照，可验证绿色植物的光合作用需要光
D．甲试管中产生的气体，能使快要熄灭的卫生香重新燃烧
3．人们在喂养金鱼时，常将一些金鱼藻放入能照到光的鱼缸中。下列有关放入金鱼藻目的的叙述中，错误
的是（ ）
A．提供金鱼的食物 B．增加观赏价值
C．增加水中氧气 D．调节鱼的运动
4．农作物通过光合作用生产淀粉的过程存在耕地面积受限、生长周期长等问题。2021 年我国科学家在实验
室中实现了把“空气”变成“粮食”的梦想，即掌握了人工合成淀粉的技术。该技术需要从空气中获取的原
料是（ ）
A．氧气 B．二氧化碳 C．水 D．无机盐
【板书设计】
第12章 植物维持生物圈的稳定
第 2 节 植物维持生物圈中的碳氧平衡

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