《化学与自然资源的开发利用》教材分析与教学建议

环境保护综合利用自然资源人自然《化学与自然资源的开发利用》教材分析与教学建议一、本章内容的地位和功能本章主题是化学与可持续发展1．STS方面——有利于加深体会化学在综合利用自然资源中的作用，学会辩证地看待人类和自然协调发展中可能会遇到的问题，培养做出明达决策的意识和能力。2．学科教学方面——有利于将前面所学过的知识和技能进行必要的梳理、归纳和拓展，主要包括无机物之间的转化，如在固态和溶液状态下，金属及其化合物、非金属及其化合物的反应等；有机物之间的转化如裂解反应、聚合反应等。3．对于学生进一步确定学习后续选修模块，乃至升学、就业方向也可能会产生影响。二、内容结构与特点分析1．体系构建从三个层次构建其内容体系，其核心的观念是人与自然的关系：其次是认识化学在自然资源的开发利用中所起的作用：自然资源化学变化可获得有用的物质可获得能量研究化学变化从自然界获得有用的物质和能量合成自然界原本没有的物质从煤、石油、天然气中获得基本化工原料海水中水资源、化学资源的开发利用金属矿物的开发利用以煤、石油、天然气为原料生产合成材料无机物知识的归纳拓展有机物知识的归纳拓展其三，选取典型实例帮助学生获得这一认识。可选择的素材很多，教材选择学生前面已学过的基础知识作为切入点。2.内容选择、呈现（1）突出主题，将科学教育与人文教育融为一体本章中的知识内容更多表现为载体的作用，通过对化学基础知识的学习，主要的教学目标是帮助学生认识和体会化学在自然资源开发和利用中的意义和作用，揭示化学与可持续发展的重要关系，树立资源保护意识及合理开发意识。人类能源的来源全部都是从自然界中得到，其中的大多数资源属于不可再生的有限资源。仅注重资源的开发是远远不够的，人类要实现可持续发展，就必须做到合理开发资源、最大限度地利用好资源，还要好好保护环境。而化学不仅在资源开发上能发挥重要作用，在资源的综合利用与环境保护方面同样有用武之地。（2）体现基础性、时代性和选择性基础性：表现为紧紧围绕金属矿物、海水和化石燃料这些重要自然资源综合利用中的化学基本原理和基础知识，例如：①氧化还原反应原理及其应用；②金属活动性顺序；③典型非金属元素——卤素及其化合物之间的化学转化；④分离混合物的基本操作——蒸馏、分馏；⑤具有典型结构的有机物——乙烯的聚合反应等。时代性：关注自然资源开发和社会可持续发展这一当今社会热点问题，努力揭示化学在面对和解决这一问题中的作用和价值。如绿色化学的原理，“原子经济”等。选择性：表现为教学内容的典型性和示范性，教学要求的基础性和发展性，教学活动的多样性。设有“思考与交流”、“科学探究”、“资料卡片”等多种栏目，老师可以根据教材提供的内容，结合自己的教学经验和学生实际情况，重新调整和补充教学内容。指导学生通过查阅资料和在实际生产、生活中进行参观、调查，进行专题报告等多种方式丰富教材内容，启发他们对某些课题进行更深入的学习和研究。（3）更新呈现方式，促进学生学习方式的转变通过多样的呈现方式，帮助学生理解化学与可持续发展这一主题，主要目的在于改变学生被动接受式的单一学习方式，促进学生多样化的学习方式的转变；同时在评价方面，改变只重视知识理解和掌握的学习结果，在本章中同时追求多元化学习目标，重视过程的理解和体会；认识教材只是学生学习资源的一种而不是全部。三、内容与教学目标要求1．本章内容知识与技能目标要求第一节开发利用金属矿物和海水资源必修《课程标准》知识与技能目标要求以海水资源、金属矿物的综合利用为例，了解化学方法在实现物质间转化中的作用。认识化学在自然资源综合利用方面的重要价值。基本要求：1．知道根据金属的活动性不同，可分别采用加热、电解、还原剂还原等方法冶炼金属。并能从能量的角度选择金属的冶炼方法。能够书写相关的化学方程式。2．知道海水淡化的几种方法；掌握海水蒸馏的原理。3．知道从海水中提取溴、碘的原理。了解非金属置换反应。4．能参照海水提取镁的过程中化学原理写出有关的化学方程式。弹性要求：1.初步学会梳理无机物之间的转化（镁及其化合物的关系）2．能用自己所学的化学知识对一些化工生产流程的原理步骤进行简单的解释或分析。不宜拓展：金属冶炼及海水综合利用的化工工艺技术。第二节资源综合利用环境保护必修《课程标准》知识与技能目标要求1．认识化石燃料综合利用的意义。2．通过简单实例了解常见高分子材料的合成反应，能举例说明高分子材料在生活等领域中的作用。3．以酸雨的防治和无磷洗涤剂的使用为例，体会化学对环境保护的意义。4．能说明合成新物质对人类生活的影响，讨论在化学合成中遵循“绿色化学”思想的重要性。基本要求：1.认识煤、石油、天然气是人类能源的主要来源。能书写简单代表物燃烧的化学方程式。2.了解煤的成分；知道通过煤的干馏可得到多种化工产品及其用途；知道煤的气化和液化可减少燃烧所造成的环境污染。3.了解石油的成分；知道通过石油的分馏及裂化可得到多种化工产品及其用途。4.通过乙烯的聚合反应了解常见高分子材料的合成,了解聚合反应的原理。知道日常生活中的一些合成高分子材料的应用。5.知道形成酸雨的主要物质是硫氧化物和氮氧化物；认识含氮、磷的水体污染问题；知道一些污染的来源及控制方法。弹性要求：了解原子“原子经济”的概念不宜拓展：各种控制污染的原理2．过程与方法目标（1）通过对教材中“原油的分馏及裂化的产品和用途示意图”阅读分析，提高学生读图能力。（2）学习阅读课本或通过上网、到图书馆等途径查阅资料获取信息的方法，培养对所获信息进行加工，归纳概括形成一定结论的能力。3．情感态度与价值观目标（1）学生认识和体会化学在自然资源开发和利用中的意义和作用，体会保护金属、海水资源的重要性。（2）认识煤、石油和天然气等化石燃料综合利用的意义，认识化学不仅在资源开发上能发挥重要作用，在资源的综合利用与环境保护方面同样有用武之地。利用化石燃料这些人类重要自然资源的综合利用中过程的利弊来感受人与社会的和谐发展。（3）培养学生绿色化学思想和环境意识。四、课时安排第一节金属矿物的开发利用1课时海水资源的开发利用1课时第二节煤、石油和天然气的综合利用1课时环境保护与绿色化学1课时测验与讲评2课时总计6课时五、教学建议本章的主要线索是：以金属的冶炼，海水中水资源、化学资源的开发利用，石油、煤的炼制和综合利用，合成材料的生产等几个学生已有学习基础的典型实例为知识载体，通过教师组织和学生参与课堂或课外的学习活动，在学习过程中，学生认识和体会到化学在自然资源的开发、综合利用、环境保护中的意义和作用，揭示化学与可持续发展的重要关系，树立资源保护、合理利用、保护环境的意识和绿色化学的思想。围绕上述三维目标的达成提出几点建议：1．重视让学生用所学化学基础知识解释或分析资源开发利用中的化学知识，从而认识和体会化学在自然资源开发和利用中的意义和作用。教学中通过设计合理的问题，让学生主动用所学知识对化学在资源开发上的具体应用进行分析和解释，体会自己所学化学知识的应用价值，在落实知识与技能目标的同时实现情感态度与价值观目标。氧化还原反应知识的应用与拓展：P88金属冶炼的基本原理是什么？大多数金属在自然界以化合物存在，金属冶炼通常用氧化还原反应将金属从其化合物中还原出来，成为金属单质。P89“实验4-1”铝热反应实验中，铝热反应为什么能发生，在实际生产中有何应用？利用了铝的强还原性。焊接铁轨、冶炼难熔金属等。P91“实验4-2”海带中提取碘的实验中，你还可以用哪些物质来代替H2O2，这里用H2O2有什么好处？注意此处的主要教学目标是使学生认识氧化剂、还原剂知识在实际中的应用价值，其它的如实验操作等的讨论在人教版选修6《实验化学》中还有安排。P91“思考与交流”，Br-转化为Br2，你能否写出有关反应的化学方程式和离子方程式，这些反应属于何种反应类型，从这些反应中比较Cl2、Br2、I2、H2O2、SO2氧化性的相对强弱。课后P93第5题。化学基本分离方法知识的应用与拓展：P90蒸馏法为什么能进行海水淡化处理？原理怎样？装置怎样？P96已知石油的成分，根据所学的知识，互溶的液体混合物应当如何分离？石油分馏的原理是什么？有机化学知识的应用和拓展：P97-98乙烯的结构是怎样的？由乙烯生成聚乙烯化学方程式，反应类型，高聚物的基本结构如何？你能否指出聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯的单体分别是什么？所学化学知识的综合运用：用自己所学的化学知识对一些化工生产流程的原理步骤进行简单的解释或分析。课后习题：2、4、6、9、10。2．重视学生主动参与本章内容的学习过程，在学习过程中学习阅读、查阅资料的方法，培养对信息进行进一步归纳概括的能力。本章教材中，知识与技能目标要求不高，大多为知道、了解的层次，但信息量大，可以让学生阅读教材或由老师提供的大量多媒体信息，让学生从这些信息中通过自己的进一步归纳概括，对信息进行再加工，在相应地达成知识与技能目标的同时培养学生的学习能力。教学片断1：落实金属的冶炼方法与其金属活动顺序的关系，培养归纳能力。[学生]阅读课本P88“金属矿物的开发利用”[讨论]为什么不同的金属冶炼方法不同？[归纳]金属活动顺序与金属冶炼方法有何关系？金属的活动顺序KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu金属原子失电子能力金属离子得电子能力主要冶炼方法[思考]为什么人类使用铁器比使用铜器晚？教学片断2：落实石油炼制的一般方法及其综合利用，培养学生读图能力。[学生]看课本P96图4-6原油的分馏及裂化的产品和用途示意图，并阅读课本相关文字或查找相关内容，回答下列问题：①石油的成分如何？根据你所掌握的物质分离的基本方法，对石油进行初步的分离可以采用怎样的方法？②从图中，你可以找到哪些石油炼制的方法？这些炼制方法的原料是什么，产品是什么，产品的主要用途是什么？3．重视学生在参与学习过程中的情感体验，以多种评价方式反馈学习效果，以利学生情感态度与价值观目标的达成。本章内容主要要求学生大致了解，用心体会。化学与可持续发展的关系，环保意识和绿色化学的理念，在两节教材中均有渗透和表述，而这些观念的形成与培养，需要学生自己的亲身体会才可能达成。所以要实现这一目标，可以采取这样几种教学策略：（1）由老师利用提供大量的实物、模型、图表、录像、多媒体课件等大量信息，结合教材内容，让学生充分感受和体会。然后让学生在班上交流自己的体会和认识。（2）让学生根据自己的条件，以各种方式主动收集相关信息，经过自己的整理，完成小论文，表达自己对“化学与可持续发展”这一主题的认识和体会，反馈学习效果。如，对于第二节中“环境保护与绿色化学”的学习，可以让学生自己上网，完成如化学与资源利用、化学与环境保护、绿色化学等一些小专题的小论文。（3）课内与课外相结合，指导学生选择一些小课题，进行更深入的学习和研究。实际上，教材中通过几个“思考与交流”栏目，提供了几个这样的选题。P90“思考与交流”关于海底的大量多金属结核矿的开发问题；回收废旧钢铁、铝制品的问题。P99“思考与交流”关于废旧合成材料（白色污染）的回收和利用问题。P101“思考与交流”关于酸雨、水污染、化学实验中室内和室外污染的防止问题。这些都可以作为学生课外进行深入调查和研究的选题，学生根据自己的兴趣和条件选择其中的一个内容作为自己深入学习和研究的课题，进行研究性学习，然后到课堂上进行交流与汇报。这些小专题与化学的发展和应用联系紧密，有利于培养学生学习化学兴趣，促使学生在后继学习中继续选择化学选修模块的学习甚至将化学作为自己未来的职业。但要注意的是，这几个“思考与交流”，安排在这里的主要目的是对学生情感态度价值观目标的实现，具体的知识性内容在选修1和选修2中还要继续学习。如P101“思考与交流”中的三个选题在选修1中都还有专门的章节进行阐述与学习，并有相应的知识与技能目标要求。所以在本章的学习中更应注重学生的情感体验而不是知识性目标的达成。附件：以“金属矿物的开发利用”为例，设计以下教学策略供参考。用大屏幕投影呈现文字、图片、史料、录像等素材，开阔学生的视野，激发学生的学习兴趣，使学生充分