名師教學設計《海水資源的開發(fā)利用》完整教學教案

PAGE10“海水資源的開發(fā)利用”教學設計教材分析一一挖掘學科核心素養(yǎng)“海水資源的開發(fā)利用”位于人教版必修2第四章第一節(jié)，涉及海水水資源、海水化學資源的綜合開發(fā)利用，工業(yè)中的從海水制鎂、溴、碘等工藝流程技術，可以讓學生在真實的情境中體驗常見的工業(yè)生產流程、技術，可在有關物質分離、提純、轉化、檢驗等實驗中培養(yǎng)學生的微粒觀、元素觀、變化觀等化學觀念；在探究海水提取鎂、溴、碘等化學物質的實驗方案中構建從自然提取各種化學物質的理論模型，養(yǎng)成從化學角度思考實際問題、用化學原理解決實際問題的習慣，在資源綜合開發(fā)利用中體會化學方法與技術對開發(fā)、綜合利用自然資源方面的作用，感悟化學對社會發(fā)展的重大貢獻。從而形成化學學科核心素養(yǎng)。通過分析核心知識所包含的基本觀念、學科思維等，并對其進行提煉加工，在教學設計中將這些基本觀念和學科思維方法轉化為課堂問題和學生活動，從而實現(xiàn)教學目標。教學目標一一突出學科核心素養(yǎng)對三維目標的傳承與提升（1）在查閱海水資源的特點、應用及海水淡化的方法原理過程中培養(yǎng)學生的信息素養(yǎng)，體會化學對社會的重大貢獻。（2）在探究海水提鎂的過程中，體會化學對科技發(fā)展的重大作用，促進宏微辨識、社會責任等學科核心素養(yǎng)的發(fā)展。（3）在巴拉爾發(fā)現(xiàn)溴的科學探究史料學習過程中，探究海水提溴的工業(yè)方法，體會化學方法在資源的開發(fā)利用中的重要作用，發(fā)展學生證據(jù)推理、科學精神等學科核心素養(yǎng)。（4）在角色扮演的思考及探究活動中，培養(yǎng)學生社會責任感及科學探究的核心素養(yǎng)，形成從化學角度，用化學思維和方法解決實際問題的意識。教學方法采用以任務為驅動、以問題解決為目的的教學方法，組織學生開展自主、合作、探究等學習活動，實現(xiàn)在活動探究中提升化學學科核心素養(yǎng)。3教學過程設計環(huán)節(jié)一：創(chuàng)設情境，海洋賞寶一一提升信息素養(yǎng)展示海洋的照片。[學生]由學生推選的活動主持人主持本環(huán)節(jié)任務1到任務4的成果展示活動。[教師]教師綜合評價各小組成果，協(xié)助主持人開展活動，維持活動秩序。[主持人]基于任務2進行簡單總結，進入任務3的成果交流活動，各小組作為本組所選方法的介紹員，向大家匯報成果，并回答同學的疑問。[學生]各小組依次匯報本小組了解的海水淡化方法及原理，其他小組認真傾聽、提問。[教師]教師針對學生的交流、討論做相應的評價和補充。[主持人]從海水水資源過渡到海水化學資源的討論。[學生]各小組在查閱資料的前提下交流、討論關于海水化學資源的特點及應用，匯報成果。環(huán)節(jié)二：海洋挖寶、鑒寶一一真實情境中探究，發(fā)展學科核心素養(yǎng)探究活動1：海水提鎂一一發(fā)展“宏微辨析”“模型認知”等學科核心素養(yǎng)。展示鎂化工產品在航空業(yè)的應用素材，引人海水提鎂的探究活動。[素材展示]河北鎂神科技有限公司通過努力和國內著名大學及科研院所的合作，利用青海鹽湖豐富的鹵鹽資源，開發(fā)、研制出了適應和滿足市場需要的各種高端氧化鎂系列產品，由于高純度電熔氧化鎂晶體具有很好的耐高溫性和透光性，因此航天工業(yè)領域中使用的耐高溫材料和耐高溫光學材料，都是由高純度電熔氧化鎂晶體制造的。[教師]如果將海水中的鎂提取出來，一定會加速我國航空業(yè)的發(fā)展。假如你是“鎂神”科技有限公司的研究員，你將如何提取海水中的鎂（提示：海水中鎂主要以Mg2+形式存在，含量為，如何實現(xiàn)Mg2+到Mg的轉化，請結合金屬及其冶煉等知識進行思考、討論）[學生任務5]回顧金屬及其冶煉，離子反應的相關知識，物質提純、分離的方法，從宏觀與微觀角度分析“海水-Mg2+-Mg”的轉化，小組討論，得出將海水中的Mg2+轉化為沉淀進行富集，再轉化為鎂鹽，最后通過電解的方法得到單質Mg的設計思路。探究活動2：溴發(fā)現(xiàn)的科學探究之旅一一提升“證據(jù)推理”“科學精神”等學科核心素養(yǎng)。[教師]海水中除了擁有豐富的金屬資源，還有豐富的非金屬資源。全球海水中溴的儲量豐富，約占地球溴總儲量的99%，故溴有“海洋元素”之稱，海水中溴含量為65mgL-1。溴是如何被科學家發(fā)現(xiàn)的呢[科學史話]巴拉爾（Balard，Antoine～1876）法國化學家。巴拉爾1842年在研究鹽湖中植物的時候，將采集到的黑角菜燃燒成灰，然后用浸泡的方法得到一種灰黑色的浸出液。他往浸出液中加入氯水和淀粉，溶液即分為兩層：下層顯藍色，這是由于淀粉與溶液中的碘生成了化合物；上層顯棕黃色，這是一種以前沒有見過的現(xiàn)象。為什么會出現(xiàn)這種現(xiàn)象呢經(jīng)巴拉爾的研究，認為可能有兩種情況：一是氯與溶液中的碘形成新的氯化碘，使溶液呈棕黃色；二是氯把溶液中的新元素置換出來了，因而使上層溶液呈棕黃色。巴拉爾想了些辦法，試圖把新的化合物分開，但都沒有成功。巴拉爾分析這可能不是氯化碘，而是一種與氯、碘相似的新元素。他用乙醚將棕黃色的物質提出，再加苛性鉀，則棕黃色褪掉，加熱蒸干，剩下的物質像氯化鉀一樣。然后把剩下的物質與硫酸、二氧化錳共熱，則產生紅棕色的有惡臭的氣體，冷凝為棕黃色液體。巴拉爾判斷，這是與氯和碘相似的一種新元素。法國科學院于1826年8月14日，由化學家孚克勞、泰納、蓋呂薩克共同審查巴拉爾的新發(fā)現(xiàn)。最終他們把這種新元素命名為溴，含義是惡臭（其具有刺激性氣味）。然而在巴拉爾發(fā)現(xiàn)溴的幾年前，德國著名的有機化學家李比希（Liehig，～1873）在研究工作中就出現(xiàn)過這樣的現(xiàn)象。李比希接受了一家制鹽工S的請求，考察母液中含有什么物質在分析的過程中，發(fā)現(xiàn)淀粉碘化物過夜以后變成黃色。他再將母液通入氯氣進行蒸餾，得到一種黃色的液體，沒有分析研究就判斷是氯化碘，并把裝液體的瓶子貼上氯化碘的標簽。在巴拉爾發(fā)現(xiàn)溴之后，李比希知道自己錯了，他將貼氯化碘標簽的瓶子特別保存起來，作為研究工作中的教訓。并且他常把這個瓶子給朋友看，以表明不加分析研究、不作論證，而以先入為主的觀念來對待科學，往往讓很大的發(fā)現(xiàn)在眼前錯過。[教師]從巴拉爾和李比希兩位化學家的探究、發(fā)現(xiàn)過程，大家得到什么啟發(fā)[學生]學生沉浸在化學史中，感受科學發(fā)現(xiàn)的過程，形成強調證據(jù)推理的嚴謹求實的科學態(tài)度。[教師]假如你是化學家巴拉爾，再重溫一次科學發(fā)現(xiàn)之旅，你將如何設計實驗實現(xiàn)海水中提取溴（提示海水中的溴主要以Br-形式存在，請根據(jù)巴拉爾的科學發(fā)現(xiàn)過程進行思考）[學生任務6]再次閱讀科學史料，尋找思路，結合氧化還原反應中電子得失守恒，從微觀角度分析宏觀現(xiàn)象，得出實驗原理（化學方程式表示）。C12+2Br-=Br2+2C-Br2+2oH-=Br-+Bro-+H2oBr-+Bro-+2H+=Br2+H2o[問題驅動]海水中溴離子的濃度很低，在工業(yè)上能夠按照以上流程來進行大規(guī)模生產溴嗎還需要進行哪些改進如何在提取過程中濃縮溴[學生任務7]學生思考如何在微粒的轉化過程中實現(xiàn)溴的濃縮。[教師]介紹工業(yè)提取溴的常用方法，基于環(huán)境保護，操作安全，實驗條件，以氯水作為氧化劑，氫氧化鈉溶液作為溴的吸收劑，設計一個實驗，模擬工業(yè)制溴的過程。[師生]學生討論設計實驗裝置，教師參與學生討論，引導設計出實驗裝置。[演示實驗]空氣吹出堿吸收法制溴。[教師]大家體驗了化學家的發(fā)現(xiàn)之旅與工業(yè)實際生產之后有何感想。[學生]各抒己見，表達對科學發(fā)現(xiàn)的崇敬，實際生產中理論要與實踐相結合。設計意圖：在親自經(jīng)歷設計、探究、實驗后給學生一個反思、消化表達的機會，有利于學生對知識的建構，感受化學方法在實現(xiàn)物質轉化中的重要作用。探究活動3：海帶中碘的提取及檢驗一一培養(yǎng)“變化守恒”、“宏微辨析”等學科核心素養(yǎng)。[教師]海洋不但為我們提供各種金屬制品和化工產品，同時也為人類提供了不少美食。夏天來一碗海帶綠豆湯，那可是清涼一夏。都說海帶中含有碘元素，你來當一回食品檢驗員，怎樣通過實驗證明海帶中真實存在碘元素，請設計實驗進行驗證。（提示海帶灼燒后的灰燼中碘元素以I-形式存在）[學生任務8]依據(jù)淀粉遇碘變藍色的宏觀現(xiàn)象，結合氧化還原反應從微觀角度分析如何實現(xiàn)I-到I2的轉化。（1）灼燒；（2）浸取和過濾；（3）氧化。[學生實驗]學生分組實驗，教師輔助學生實驗，引導學生正確進行實驗操作。[追問]若要從海帶中提取純凈的碘單質還應該進行哪些實驗操作[學生]結合碘單質的性質在檢驗實驗的基礎上進行分析、討論，得出將氧化后的碘進行萃取或升華即可得到純凈的碘。環(huán)節(jié)三：海洋寶物綜合開發(fā)利用一一發(fā)展“社會責任”“創(chuàng)新意識”等學科核心素養(yǎng)[教師]大自然把海洋這座寶庫毫無保留地賜予了我們，我們也應該珍惜和保護它，通過合理的方法發(fā)揮其應有的作用。假如你是資源開發(fā)管理局的局長，從保護環(huán)境、可持續(xù)發(fā)展、效益高的角度出發(fā)，你會對資源開發(fā)做哪些調整課后可以通過查閱資料了解更多有關海水資源開發(fā)利用的信息，給海水寫一個自傳。[學生任務9]回想各資源開發(fā)工業(yè)流程，及其產品的應用特點，結合可持續(xù)發(fā)展、高效的目標，提出各種各樣的方案。4教學反思（1）本教學以課前任務單的形式，通過設計具有邏輯關系、難度逐層遞進的系列任務驅動學生自主學習，發(fā)揮學生的積極能動性，使學生成為學習的主人；學生在查閱搜集資料的過程中提高學習化學的興趣，培養(yǎng)信息素養(yǎng)。（2）通過科技發(fā)展、科學史料、生活等多樣化的素材情境，組織探究活動，使學生從中學會從海水中提取各種化學資源的工藝流程、方法，發(fā)展了學生宏微辨析、變化與守恒、模型推理、科學探究、社會責任等學科核心素養(yǎng)；學生從中體會到探究樂趣，感受化學在白然資源綜合開發(fā)利用、工業(yè)生產中的重大貢獻與價值。（3）在