《化學(xué)與自然資源的開發(fā)利用》教材分析與教學(xué)建議

一、本章內(nèi)容的地位和功能

本章主題是化學(xué)與可持續(xù)發(fā)展

1．STS方面——有利于加深體會化學(xué)在綜合利用自然資源中的作用，學(xué)會辯證地看待人類和自然協(xié)調(diào)發(fā)展中可能會遇到的問題，培養(yǎng)做出明達(dá)決策的意識和能力。

2．學(xué)科教學(xué)方面——有利于將前面所學(xué)過的知識和技能進(jìn)行必要的梳理、歸納和拓展，主要包括無機物之間的轉(zhuǎn)化，如在固態(tài)和溶液狀態(tài)下，金屬及其化合物、非金屬及其化合物的反應(yīng)等；有機物之間的轉(zhuǎn)化如裂解反應(yīng)、聚合反應(yīng)等。

3．對于學(xué)生進(jìn)一步確定學(xué)習(xí)后續(xù)選修模塊，乃至升學(xué)、就業(yè)方向也可能會產(chǎn)生影響。

二、內(nèi)容結(jié)構(gòu)與特點分析

1．體系構(gòu)建

從三個層次構(gòu)建其內(nèi)容體系，其核心的觀念是人與自然的關(guān)系：

其次是認(rèn)識化學(xué)在自然資源的開發(fā)利用中所起的作用：

其三，選取典型實例幫助學(xué)生獲得這一認(rèn)識。可選擇的素材很多，教材選擇學(xué)生前面已學(xué)過的基礎(chǔ)知識作為切入點。

2.內(nèi)容選擇、呈現(xiàn)

（1）突出主題，將科學(xué)教育與人文教育融為一體

本章中的知識內(nèi)容更多表現(xiàn)為載體的作用，通過對化學(xué)基礎(chǔ)知識的學(xué)習(xí)，主要的教學(xué)目標(biāo)是幫助學(xué)生認(rèn)識和體會化學(xué)在自然資源開發(fā)和利用中的意義和作用，揭示化學(xué)與可持續(xù)發(fā)展的重要關(guān)系，樹立資源保護(hù)意識及合理開發(fā)意識。

人類能源的來源全部都是從自然界中得到，其中的大多數(shù)資源屬于不可再生的有限資源。僅注重資源的開發(fā)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，人類要實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，就必須做到合理開發(fā)資源、最大限度地利用好資源，還要好好保護(hù)環(huán)境。而化學(xué)不僅在資源開發(fā)上能發(fā)揮重要作用，在資源的綜合利用與環(huán)境保護(hù)方面同樣有用武之地。

（2）體現(xiàn)基礎(chǔ)性、時代性和選擇性

基礎(chǔ)性：表現(xiàn)為緊緊圍繞金屬礦物、海水和化石燃料這些重要自然資源綜合利用中的化學(xué)基本原理和基礎(chǔ)知識，例如：①氧化還原反應(yīng)原理及其應(yīng)用；②金屬活動性順序；③典型非金屬元素——鹵素及其化合物之間的化學(xué)轉(zhuǎn)化；④分離混合物的基本操作——蒸餾、分餾；⑤具有典型結(jié)構(gòu)的有機物——乙烯的聚合反應(yīng)等。

時代性：關(guān)注自然資源開發(fā)和社會可持續(xù)發(fā)展這一當(dāng)今社會熱點問題，努力揭示化學(xué)在面對和解決這一問題中的作用和價值。如綠色化學(xué)的原理，“原子經(jīng)濟”等。

選擇性：表現(xiàn)為教學(xué)內(nèi)容的典型性和示范性，教學(xué)要求的基礎(chǔ)性和發(fā)展性，教學(xué)活動的多樣性。設(shè)有“思考與交流”、“科學(xué)探究”、“資料卡片”等多種欄目，老師可以根據(jù)教材提供的內(nèi)容，結(jié)合自己的教學(xué)經(jīng)驗和學(xué)生實際情況，重新調(diào)整和補充教學(xué)內(nèi)容。指導(dǎo)學(xué)生通過查閱資料和在實際生產(chǎn)、生活中進(jìn)行參觀、調(diào)查，進(jìn)行專題報告等多種方式豐富教材內(nèi)容，啟發(fā)他們對某些課題進(jìn)行更深入的學(xué)習(xí)和研究。

（3）更新呈現(xiàn)方式，促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變

通過多樣的呈現(xiàn)方式，幫助學(xué)生理解化學(xué)與可持續(xù)發(fā)展這一主題，主要目的在于改變學(xué)生被動接受式的單一學(xué)習(xí)方式，促進(jìn)學(xué)生多樣化的學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變；同時在評價方面，改變只重視知識理解和掌握的學(xué)習(xí)結(jié)果，在本章中同時追求多元化學(xué)習(xí)目標(biāo)，重視過程的理解和體會；認(rèn)識教材只是學(xué)生學(xué)習(xí)資源的一種而不是全部。

三、內(nèi)容與教學(xué)目標(biāo)要求

1．本章內(nèi)容知識與技能目標(biāo)要求

第一節(jié) 開發(fā)利用金屬礦物和海水資源

第二節(jié) 資源綜合利用  環(huán)境保護(hù)

2．過程與方法目標(biāo)

（1）通過對教材中“原油的分餾及裂化的產(chǎn)品和用途示意圖”閱讀分析，提高學(xué)生讀圖能力。

（2）學(xué)習(xí)閱讀課本或通過上網(wǎng)、到圖書館等途徑查閱資料獲取信息的方法，培養(yǎng)對所獲信息進(jìn)行加工，歸納概括形成一定結(jié)論的能力。

3．情感態(tài)度與價值觀目標(biāo)

（1）學(xué)生認(rèn)識和體會化學(xué)在自然資源開發(fā)和利用中的意義和作用，體會保護(hù)金屬、海水資源的重要性。

（2）認(rèn)識煤、石油和天然氣等化石燃料綜合利用的意義，認(rèn)識化學(xué)不僅在資源開發(fā)上能發(fā)揮重要作用，在資源的綜合利用與環(huán)境保護(hù)方面同樣有用武之地。利用化石燃料這些人類重要自然資源的綜合利用中過程的利弊來感受人與社會的和諧發(fā)展。

（3）培養(yǎng)學(xué)生綠色化學(xué)思想和環(huán)境意識。

四、課時安排

第一節(jié)  金屬礦物的開發(fā)利用                      1課時

    海水資源的開發(fā)利用                      1課時

第二節(jié)  煤、石油和天然氣的綜合利用              1課時

環(huán)境保護(hù)與綠色化學(xué)                      1課時

測驗與講評                                      2課時

總計                                            6課時

五、教學(xué)建議

本章的主要線索是：以金屬的冶煉，海水中水資源、化學(xué)資源的開發(fā)利用，石油、煤的煉制和綜合利用，合成材料的生產(chǎn)等幾個學(xué)生已有學(xué)習(xí)基礎(chǔ)的典型實例為知識載體，通過教師組織和學(xué)生參與課堂或課外的學(xué)習(xí)活動，在學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生認(rèn)識和體會到化學(xué)在自然資源的開發(fā)、綜合利用、環(huán)境保護(hù)中的意義和作用，揭示化學(xué)與可持續(xù)發(fā)展的重要關(guān)系，樹立資源保護(hù)、合理利用、保護(hù)環(huán)境的意識和綠色化學(xué)的思想。

圍繞上述三維目標(biāo)的達(dá)成提出幾點建議：

1．重視讓學(xué)生用所學(xué)化學(xué)基礎(chǔ)知識解釋或分析資源開發(fā)利用中的化學(xué)知識，從而認(rèn)識和體會化學(xué)在自然資源開發(fā)和利用中的意義和作用。

教學(xué)中通過設(shè)計合理的問題，讓學(xué)生主動用所學(xué)知識對化學(xué)在資源開發(fā)上的具體應(yīng)用進(jìn)行分析和解釋，體會自己所學(xué)化學(xué)知識的應(yīng)用價值，在落實知識與技能目標(biāo)的同時實現(xiàn)情感態(tài)度與價值觀目標(biāo)。

氧化還原反應(yīng)知識的應(yīng)用與拓展：

P88金屬冶煉的基本原理是什么？

大多數(shù)金屬在自然界以化合物存在，金屬冶煉通常用氧化還原反應(yīng)將金屬從其化合物中還原出來，成為金屬單質(zhì)。

P“實驗4-1”鋁熱反應(yīng)實驗中，鋁熱反應(yīng)為什么能發(fā)生，在實際生產(chǎn)中有何應(yīng)用？

利用了鋁的強還原性。焊接鐵軌、冶煉難熔金屬等。

P91“實驗4-2” 海帶中提取碘的實驗中，你還可以用哪些物質(zhì)來代替H₂O₂，這里用H₂O₂有什么好處？注意此處的主要教學(xué)目標(biāo)是使學(xué)生認(rèn)識氧化劑、還原劑知識在實際中的應(yīng)用價值，其它的如實驗操作等的討論在人教版選修6《實驗化學(xué)》中還有安排。

P91“思考與交流”，Br ^- 轉(zhuǎn)化為Br₂，你能否寫出有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式和離子方程式，這些反應(yīng)屬于何種反應(yīng)類型，從這些反應(yīng)中比較Cl₂、Br₂、I₂、H₂O₂、SO₂氧化性的相對強弱。課后P93第5題。

化學(xué)基本分離方法知識的應(yīng)用與拓展：

P90蒸餾法為什么能進(jìn)行海水淡化處理？原理怎樣？裝置怎樣？

P96 已知石油的成分，根據(jù)所學(xué)的知識，互溶的液體混合物應(yīng)當(dāng)如何分離？石油分餾的原理是什么？

有機化學(xué)知識的應(yīng)用和拓展：

P97-98 乙烯的結(jié)構(gòu)是怎樣的？由乙烯生成聚乙烯化學(xué)方程式，反應(yīng)類型，高聚物的基本結(jié)構(gòu)如何？你能否指出聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯的單體分別是什么？

所學(xué)化學(xué)知識的綜合運用：用自己所學(xué)的化學(xué)知識對一些化工生產(chǎn)流程的原理步驟進(jìn)行簡單的解釋或分析。課后習(xí)題：2、4、6、9、10。

2．重視學(xué)生主動參與本章內(nèi)容的學(xué)習(xí)過程，在學(xué)習(xí)過程中學(xué)習(xí)閱讀、查閱資料的方法，培養(yǎng)對信息進(jìn)行進(jìn)一步歸納概括的能力。

本章教材中，知識與技能目標(biāo)要求不高，大多為知道、了解的層次，但信息量大，可以讓學(xué)生閱讀教材或由老師提供的大量多媒體信息，讓學(xué)生從這些信息中通過自己的進(jìn)一步歸納概括，對信息進(jìn)行再加工，在相應(yīng)地達(dá)成知識與技能目標(biāo)的同時培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力。

教學(xué)片斷1：落實金屬的冶煉方法與其金屬活動順序的關(guān)系，培養(yǎng)歸納能力。

[學(xué)生]閱讀課本P88“金屬礦物的開發(fā)利用”

[討論]為什么不同的金屬冶煉方法不同？

[歸納] 金屬活動順序與金屬冶煉方法有何關(guān)系？

[思考]為什么人類使用鐵器比使用銅器晚？

教學(xué)片斷2：落實石油煉制的一般方法及其綜合利用，培養(yǎng)學(xué)生讀圖能力。

[學(xué)生]看課本P96 圖4-6 原油的分餾及裂化的產(chǎn)品和用途示意圖，并閱讀課本相關(guān)文字或查找相關(guān)內(nèi)容，回答下列問題：

①石油的成分如何？根據(jù)你所掌握的物質(zhì)分離的基本方法，對石油進(jìn)行初步的分離可以采用怎樣的方法？

②從圖中，你可以找到哪些石油煉制的方法？這些煉制方法的原料是什么，產(chǎn)品是什么，產(chǎn)品的主要用途是什么？

3．重視學(xué)生在參與學(xué)習(xí)過程中的情感體驗，以多種評價方式反饋學(xué)習(xí)效果，以利學(xué)生情感態(tài)度與價值觀目標(biāo)的達(dá)成。

本章內(nèi)容主要要求學(xué)生大致了解，用心體會?；瘜W(xué)與可持續(xù)發(fā)展的關(guān)系，環(huán)保意識和綠色化學(xué)的理念，在兩節(jié)教材中均有滲透和表述，而這些觀念的形成與培養(yǎng)，需要學(xué)生自己的親身體會才可能達(dá)成。所以要實現(xiàn)這一目標(biāo)，可以采取這樣幾種教學(xué)策略：

（1）由老師利用提供大量的實物、模型、圖表、錄像、多媒體課件等大量信息，結(jié)合教材內(nèi)容，讓學(xué)生充分感受和體會。然后讓學(xué)生在班上交流自己的體會和認(rèn)識。

（2）讓學(xué)生根據(jù)自己的條件，以各種方式主動收集相關(guān)信息，經(jīng)過自己的整理，完成小論文，表達(dá)自己對“化學(xué)與可持續(xù)發(fā)展”這一主題的認(rèn)識和體會，反饋學(xué)習(xí)效果。如，對于第二節(jié)中“環(huán)境保護(hù)與綠色化學(xué)”的學(xué)習(xí)，可以讓學(xué)生自己上網(wǎng)，完成如化學(xué)與資源利用、化學(xué)與環(huán)境保護(hù)、綠色化學(xué)等一些小專題的小論文。

（3）課內(nèi)與課外相結(jié)合，指導(dǎo)學(xué)生選擇一些小課題，進(jìn)行更深入的學(xué)習(xí)和研究。實際上，教材中通過幾個“思考與交流”欄目，提供了幾個這樣的選題。P90“思考與交流”關(guān)于海底的大量多金屬結(jié)核礦的開發(fā)問題；回收廢舊鋼鐵、鋁制品的問題。P99“思考與交流”關(guān)于廢舊合成材料（白色污染）的回收和利用問題。P101“思考與交流”關(guān)于酸雨、水污染、化學(xué)實驗中室內(nèi)和室外污染的防止問題。這些都可以作為學(xué)生課外進(jìn)行深入調(diào)查和研究的選題，學(xué)生根據(jù)自己的興趣和條件選擇其中的一個內(nèi)容作為自己深入學(xué)習(xí)和研究的課題，進(jìn)行研究性學(xué)習(xí)，然后到課堂上進(jìn)行交流與匯報。這些小專題與化學(xué)的發(fā)展和應(yīng)用聯(lián)系緊密，有利于培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)興趣，促使學(xué)生在后繼學(xué)習(xí)中繼續(xù)選擇化學(xué)選修模塊的學(xué)習(xí)甚至將化學(xué)作為自己未來的職業(yè)。

但要注意的是，這幾個“思考與交流”，安排在這里的主要目的是對學(xué)生情感態(tài)度價值觀目標(biāo)的實現(xiàn)，具體的知識性內(nèi)容在選修1和選修2中還要繼續(xù)學(xué)習(xí)。如P101“思考與交流”中的三個選題在選修1中都還有專門的章節(jié)進(jìn)行闡述與學(xué)習(xí)，并有相應(yīng)的知識與技能目標(biāo)要求。所以在本章的學(xué)習(xí)中更應(yīng)注重學(xué)生的情感體驗而不是知識性目標(biāo)的達(dá)成。

附件：以“金屬礦物的開發(fā)利用”為例，設(shè)計以下教學(xué)策略供參考。

用大屏幕投影呈現(xiàn)文字、圖片、史料、錄像等素材，開闊學(xué)生的視野，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生充分體驗化學(xué)方法在金屬礦物開發(fā)（主要是金屬冶煉）中的作用。 如用“拿破侖三世時期鋁比金貴”的小故事引出很活潑的金屬鋁的冶煉方法；用“工業(yè)上焊接鋼軌”的圖片引入鐵的冶煉方法；以史料中“曾青得鐵，則化為銅”的記載，引入濕法煉銅的原理；用“火法煉銅”的視頻說明火法煉銅的原理。

為落實化學(xué)方程式的書寫，可將每種金屬的冶煉方法和相關(guān)化學(xué)方程式設(shè)計成學(xué)案讓學(xué)生即時填寫。還可以利用課后習(xí)題第4題，引出Mg的冶煉方法，為學(xué)生提供更多感性材料。

當(dāng)學(xué)生對典型的“很活潑金屬”、“較活潑金屬”和“不太活潑金屬”的冶煉方法均有了一定的感性認(rèn)識后，用“人類先進(jìn)入青銅時代還是先進(jìn)入鐵器時代？”的思考題引導(dǎo)學(xué)生歸納金屬的活動性順序與金屬冶煉的關(guān)系、歸納幾種常用金屬冶煉方法，使學(xué)生主動構(gòu)建自己的知識結(jié)構(gòu)。

設(shè)計情境：“如果你是冶煉銅工廠的廠長，你會選擇哪種冶煉方法？”使學(xué)生通過思考和討論，認(rèn)識到金屬冶煉過程往往需要消耗大量的能量，也容易造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，那么，改進(jìn)工藝條件、節(jié)能降耗、回收廢舊金屬制品等，就成為了與冶煉金屬同樣重要的問題。

對改進(jìn)工藝條件、節(jié)能降耗、廢舊金屬的回收意義、海底金屬資源的開發(fā)利用這些內(nèi)容可安排學(xué)生課后查閱資料，以論文或課件的形式呈現(xiàn)，在全班進(jìn)行交流，該活動可視具體情況在堂上交流或課后交流。

學(xué)案設(shè)計

一、金屬礦物的開發(fā)利用

1．冶煉鋁的方法：                   ，相關(guān)化學(xué)方程式：                           

2．冶煉鐵的方法：                   ，相關(guān)化學(xué)方程式：                           

冶煉鐵的方法：                   ，相關(guān)化學(xué)方程式：                           

3．冶煉銅的方法：                   ，相關(guān)化學(xué)方程式：                           

   冶煉銅的方法：                   ，相關(guān)化學(xué)方程式：                           

4．冶煉鎂的方法：                   ，相關(guān)化學(xué)方程式：                           

5．你所知的冶煉其它金屬的方法：             

   相關(guān)化學(xué)方程式：                                                

【小結(jié)】利用             的不同，可以采用不同的冶煉方法。有如下規(guī)律：

（1）非常活潑的金屬，如K、Ca、Na、Mg、Al，一般采用          法冶煉。

（2）大部分金屬，如Zn、Fe、Sn、Pb、Cu，一般采用         法冶煉，常用的還原劑有                          。

（3）不活潑金屬，如Hg、Ag，一般采用           法冶煉。

冶煉汞：                                               

冶煉銀：