高中化学化学与可持续发展教学研究.DOC

1、高中化学“化学与可持续发展”教学研究标准和活动与探究建议如下： 内容标准 活动与探究建议 1 认识化石燃料综合利用的意义，了解甲烷、乙烯、苯等的主要性质，认识 乙烯、氯乙烯、苯的衍生物等在化工生产中的重要作用。 2 知道乙醇、乙酸、糖类、油脂、蛋白质的组成和主要性质，认识其在日常生活中的应用。 3 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 生活等领域中的应用。 4 以海水、金属矿物等自然资源的综合利用为例，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。5 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。 6 能说明合成新物

2、质对人类生活的影响， 讨论在化工生产中遵循 “ 绿色化学 ” 思想的重要性。 查阅资料：利用石油裂解产物乙烯制取重要的化工产品。 实验探究：乙烯、乙醇、乙 酸的主要化学性质。 讨论从乙烯制备乙酸的合成路线。 对比实验：尿液中葡萄糖的检测。 实验：淀粉的水解和水解产物的检验。 查阅资料：海水资源及其利用。 调查：当地水污染及治理的情况。 讨论：如何选择合适的洗涤剂。 查阅资料：高分子材料的应 用与发展。 查阅资料：符合 “ 绿色化学 ” 思想的化工产品的生产。 骤然看来，几乎涉及（旧教材中）有机化学的全部内容，此外还要讲述金属矿物、海水资源以及环境问题等。于是如何解决课时紧，知识点庞杂零乱，深度

3、广度难以把握，成为急需探讨的一个问题。 为了解决一线教师的困惑，建议大家进行如下的思考： 思考 1 ：该主题内容之间的逻辑关系 首先我们要从化学与可持续发展的视角看待该主题的内容。 可持续发展的目标 是在满足人类需要的同时，强调人类的行为要受到自然界的制约，强调人类代际之间、人类与其他生物种群之间、不同国家和不同地区之间的公平。它包括经济可持续发展、社会可持续发展、资源可持续发展、环境可持续发展和全球可持续发展等方面。 当我们由过去单一的化学学科中心，转化为学科中心、学生认知发展过程中心、社会生活问题中心相融合的价值取向来看待这个专题的具体内容时，就能发现这些内容之间的逻辑关联，这样学生学起来

4、才会更简单。不难发现，本主题所涉及的化学物质中，很大部分在初中化学中已经讲过，只有从可持续发展的角度来讲述，才能使学生避免重复的感觉，解决教师为了避免重复因而对学科知识讲得过深过细的状况。本专题涉及的自然资源有煤、石油、天然气、基本营养物质、金属矿物、海水等，大部分并不能直接用于生产和生活，怎样才能将自然界提供的资源转换为我们所需要的物质的呢？如何评价化学所起的作用？其次，初步了解科学技术的发展对 减缓能源、资源匮乏和环境污染问题可能 对实现社会生活的 可持续发展起到的作用，有利于帮助学生初步形成可持续发展的观念。因为仅仅看到问题是不够的，只有同时看到解决问题的前景，才能真正建立起可持续发展的

5、观念。这是我们在这个主题教学中应当始终把握住的基本思路。 思考 2 ：该主题的教育功能和价值？ 如果按照上述思路来组织这个主题的教学，在学习有关的化学知识时，不再只限于学科视角，初步扩展到社会、经济、和环境等方面，犹如 “ 旧貌换新颜 ” ，学生的视野开阔了。由于密切联系生活和社会的可持续发展，将有利于引发学生的学习兴趣、增强理解和分析其他信息（如来自媒体、互联网或同学间交流等渠道的信息）的能力。从而使他们 情感态度价值观方面受到直接的或潜移默化的教育（请参看高中化学课程标准）。 注： 课标要求：正确认识科学、技术与社会的相互关系，能运用所学知识解释生产、生活中的化学现象，解决与化学有关的一些

6、实际问题，初步树立社会可持续发展的思想。赞赏化学科学对个人生活和社会发展的贡献，关注与化学有关的社会热点问题，逐步形成可持续发展的思想。 思考 3 ：该主题在整个学科知识结构中的相应位置及相互关系？ 初三化学 化学与社会发展已经涉及到铁的冶炼，基本营养物质，化学与环境保护等内容，在必修 2 学生进一步学习自然资源、能源、环境、可持续发展之间的关系，初步建立可持续发展的思想，到选修模块，学生将形成可持续发展的思想，该内容在化学与生活模块，化学与技术模块，有机化学基础模块都有所涉及。 例 1 初中 化学 2 高中选修模块 化 学 与 技 术 化学与资源开发利用 ( 化学与材料的制造、应用（例如：人

7、教 第二单元 课题 2 海水的综合利用 课题 3 石油 煤和天然气的综合利用 第三单元 课题 2 金属材料 课题 3 高分子化合物与材料 ） 化学与工农业生产 化学与社会发展 化 学 与 可 持 续 发 展 化 学 与 生 活 化学与健康 生活中的材料（例如人教 第三章探索生活材料：合金 金属的腐蚀和防护 第四章 保护生存环境 ：爱护水资源， 垃圾资源化） 化学与环境保护 例 2 必修 2 有机化学相关知识在整个高中化学中的层级发展 从必修到选修的层级发展如下： 从生活到化学到应用代表物的认识水平 , 理解能力 （化学 2 要求的水平） 从代表物到官能团到类官能团的认识水平 , 推论能力（化学

8、选修 5 有机化学基础要求的水平） 从性质到结构到反应价键的认识水平 , 预测能力 从反应到转化到合成综合的认识水平 , 设计能力 启示： 根据该主题在整个学科知识结构中的相应位置及相互关系确定了本专题的教学重点是可持续发展的思想到底是什么？着眼点是怎么形成可持续发展的思想从而落实在行动上。当然可持续发展思想的初步形成是以具体知识为载体的，但是这些具体知识的教学需要在教学方式上有较大的创新。 4. 该主题内容的学科知识的最新研究成就与知识更新、拓展等。 可以举例：可生物降解塑料，垃圾发电，矿渣水泥，以塑代钢。二、该主题的教学策略 1. 该主题教学目标。 知识与技能： 认识常见自然资源（例如煤、

9、石油、天然气、基本营养物质、金属矿物、海水资源等）综合利用中所涉及到的主要物质的性质和转换关系，理解化学变化的基本规律，形成有关化学科学的基本观念。掌握相关实验的基础知识和基本技能，学习实验研究的方法 。 过程与方法： 经历对自然资源综合利用进行探究的过程，进一步理解科学探究的意义，学习科学探究的基本方法。能够发现和提出有探究价值的化学问题，学会运用观察、实验、查阅资料等多种手段获取信息，并运用比较、分类、归纳、概括等方法对信息进行加工。 情感态度价值观： 赞赏化学科学对个人生活和社会发展的贡献，关注与化学有关的社会热点问题，逐步形成可持续发展的思想。正确认识科学、技术与社会的相互关系，能运用

10、所学知识解释生产、生活中的化学现象，解决与化学有关的一些实际问题，初步树立社会可持续发展的思想。2. 该主题教学重点及案例分析。 总的教学重点：初步树立可持续发展的思想。 具体为：元素不变，但是由元素组成的物质资源是可变的。从而出现资源匮乏问题。元素不变，因此废旧物资和零散分布的废物都有可能通过回收，重新成为资源。例如植物可以把化石燃料的燃烧产物 CO 2 通过光合作用重新变成纤维和糖，废金属可以重新熔炼成材，废旧塑料可以回收，或直接利用，或用作能源等等，这些都是化学家所能够想到和做到的。由于在实现上述过程或方案时，至少在实现物质的转化时，往往需要消耗能量（还记得化学变化和能够变化的关系吗？）

11、，所以只要解决了能源的供给问题，资源问题就可以归之为化学问题了。这就是为什么大家把能源问题放在首位的原因（水力、风力、潮汐、太阳能、核能之所以受到关注，与此有关）。其次为了尽可能地避免在物质生产及回收等过程中的污染环境问题，提出了绿色化学的概念，并把这一要求推衍至产物（包括商品）的最终回收处理过程。很好地体现了化学和可持续发展的关系 。 案例分析 1 化学与可持续发展 金属矿物的开发利用 教师关于初三 金属资源的利用和保护 学生认知起点分析：金属元素在自然界的存在，常见的金属矿石，炼铁的原料、设备 ( 高炉 ) 、原理、产物。实验室 CO 还原 Fe 2 O 3 实验注意事项，化学方程式计算中

12、有关不纯物质的计算。 必修 2 金属矿物的开发利用学生认知发展脉络分析：哪些（什么样）化合物可以用作冶炼金属的原料？金属矿石是怎么勘察和采集的？金属矿石大多含杂质，怎样处理？ 如何判断冶炼金属时用何种还原剂？ 冶炼的金属为人类所做的贡献？ 金属冶炼的产物能不能回收？如何完成？冶炼金属后剩下的废渣怎样处理？ 必修 2 金属矿物的开发利用教学重点 : 1 、初步树立金属矿物开发利用可持续发展的思想。 2. 金属冶炼中常用的还原剂如何选择（重点案例铝热法炼铁、火法 湿法炼铜）。电解法冶炼非常活泼的金属。不同化学方法（ 1 、加热 2 、加还原剂，高温 3 、电解）在金属矿物冶炼中的作用。 教学流程：

13、 1 ）课前准备阶段：教师将学生分成 4 个研究小组，分配不同的研究任务： 1 . 人类冶炼和使用金属的历史研究小组：侧重从金属矿物从古至今的历史研究。 2 . 化学理论支持小组：现实生活中使用金属的存在形式，金属元素在自然界的存在，主要是化合态 ；自己去想氧化还原反应，自己去想还原剂选择，选择考虑能量变化，物质变化。 3 . 工程技术研究小组：考虑金属冶炼所需的原料，设备，反应，速率，限度等。 4 . 经济，环境研究小组：考虑金属冶炼的成本、经济效益、化学与可持续发展，新型矿产资源开采，例如海底矿藏的勘探和开采技术。 2 ）课堂教学阶段：（请看该案例视频片段） 人类冶炼和使用金属的历史研究小

14、组代表做总结研究报告的发言，并且向其他小组提问。教师抽提出其中一个或者两个问题，请其他小组同学回答。教师聚焦到化学理论支持小组，抽提出金属冶炼的学科本质：以化合物形式存在的金属冶炼的化学本质是用还原的方法使金属化合物中的金属离子得到电子变成金属原子。还原的方法可以是自身的氧化还原，还可以是加入还原剂。列举常见的还原剂。教师将冶炼的任务交给了工程技术研究小组。请工程技术研究小组汇报他们冶炼了哪些金属？又是如何冶炼的？金属冶炼案例分析（以铝热法炼为例。）请全班同学按照分类的方法，书写总结常见金属的冶炼的化学方程式及其原理。教师发现学生没有想到的问题，请其他小组补充，重点让经济、环境研究小组汇报一下

15、他们的研究成果，谈谈对于金属冶炼未来的展望。 案例分析 2 化学必修 2 乙醇 （案例略写，详见 ppt ） 理顺 化学与可持续发展 乙醇的内容线索： 乙醇主要的物理性质；会书写乙醇与氧气的燃烧反应、催化氧化、与金属钠反应的化学方程式；了解与乙醇相关的生产生活的应用。 学生认知发展脉络：乙醇可溶解有机物 - 酒喝多了人为什么会醉？ - 乙醇的催化氧化 - 酒后驾车的检查原理 - 乙醇的能源价值和在医药领域的应用 - 乙醇与金属钠的反应 - 乙醇方程式总结，体会球棍模型和官能团。（总脉络：用途 性质 结构） 教学重点：乙醇的组成、用途和主要性质。 依据学生认知发展脉络和乙醇的内容线索，设计本节课

16、的素材线索、内容线索、问题线索和活动线索。（素材线索：干洗剂 酒喝多了人为什么会醉？ - 乙醇汽油 乙醇钠在医药中的作用，内容线索：乙醇物理性质 乙醇催化氧化、乙醇与氧气的反应 乙醇与钠的反应。学生活动线索：擦去手上的圆珠笔油，体验乙醇的物理性质 实验：乙醇催化氧化 角色扮演：交警检验酒后驾车 实验：乙醇与钠的反应。将乙醇的应用线索放在明线，将乙醇化学性质的教学放在暗线，明线暗线两条线索并进，这也凸显了化学与可持续发展主题教学的功能和特色。）3. 该主题教学难点及案例分析。 教学难点（总）：资源、能源和环境、可持续发展之间的关系以及其中所蕴含的化学知识、研究方法和观念建构。 具体为：石油裂化的

17、原理，适用于不同金属的冶炼方法以及还原剂的选择 ，学生有机物立体结构模型的建立（具体为如何将甲烷和烷烃的结构特点、有机物的成键特点从实物模型转化为学生头脑中的思维模型）乙烯、苯结构与性质的关系，对取代反应、加成反应的理解。对乙醇官能团的理解。乙酸的酯化反应。糖和非糖的区别，单糖 二糖 多糖的判断。 案例分析：仍然以 化学与可持续发展 金属矿物的开发利用为例 播放视频片段 1 ：学生关于金属冶炼整体认识、角色扮演，以及自主提问、质疑 播放视频片段 2 ：铝热反应教学内容的处理 播放视频片段 3 ：金属冶炼方法的选择教学内容的处理4. 该主题教学策略小结。 依据 化学与可持续发展 所承载的教育功能

18、和价值，选择该主题教学策略。 倡导在资源 能源 环境 可持续发展之间的整体认识中学习该主题，体现学科中心、学生认识发展过程中心和社会生活问题中心相融合的课程价值取向。 精选教学情境素材包装知识线索，设计驱动性问题开展学生活动，主动建构知识，形成观念。 注意本主题各个知识之间深层次的逻辑关联，避免孤立的进行元素化合物知识教学。 创新学习方式和教学方式，倡导自主学习、合作学习、探究学习，提高学生的问题意识，进行高级思维能力的培养。三、学生常见错误与问题的分析与解决策略 常见错误与问题：甲烷的结构、乙酸的酯化反应、不知道金属冶炼时如何选择冶炼方法？如何选择还原剂？对铝热反应中的药品不理解？处于死记硬

19、背的情况。本章化学方程式太多，容易记错、写错。很难综合考虑化学与可持续发展中的化学学科观念与知识之间的逻辑关系。 例谈解决策略： 1 ） 甲烷的结构这个教学难点，应该怎么处理？三次利用模型突破难点： 第一次：学生通过复习电子式和结构式的书写尝试初次构建甲烷分子的模型。这个过程中学生初步体会构建模型是将复杂问题简单化的科学方法。在学生的头脑中初步建构一个实物模型。 第二次：利用实物投影仪讲解二氯甲烷尽管结构式书写有两种不同的正确形式。但是空间结构只有一种。再次在学生的头脑中加深甲烷的空间构型。 第三次：模拟取代反应，多次模拟逐步让学生将实物模型转换为学生头脑中的思维模型，帮助学生从化学键的层面认

20、识甲烷的结构和性质。 2 ）必修 2 糖教学难点的处理：糖和非糖的区别，单糖 二糖 多糖的判断。详见 PPT 。 其余大部分案例在前面标题 2 中有涉及到，这里不再重述。四 、该主题学生学习目标的检测建议 1 ：控制必修模块深广度，抓住重点知识进行考核。尤其是有机化学部分的内容，在必修 2 模块严禁按照选修 5 有机化学基础的难度出题： 例如： 建议 2 ： 精选价值取向比较全面的习题进行考核，尽量避免直接针对知识点，没有任何情境素材的题目进行考核。习题选择同样要关注学生情感态度价值观的教育，要精选利用学生初步树立可持续发展思想的题目。例如： 建议 3 ：将量性评价与质性评价相结合。 例如：针对所教学生区域经济、人文地理等环境的具体情况，设置一些体现质性评价的习题或学习任务，帮助学生初步树立可持续发展的思想并在行为上得以初步的体现。举例：如果中学生住在湖北大冶有色金属公司附近，就可以在学习完金属冶炼之前或之后，请学生设计一个工业园区，在金属冶炼厂附近还可以开设哪些工厂，工厂的先后顺序是什么 , 以便起到尽量减少资源浪费、环境污染情况的发生。这种评价任务和方式利于学生综合运用教材所学具体知识，初步运用可持续发展的视角和研究思路，解决具体问题。