垃圾的分類與回收利用 第3課時 教學(xué)設(shè)計

跨學(xué)科實踐活動垃圾的分類與回收利用第三課時分類后的垃圾去哪了教學(xué)設(shè)計授課教師：顧鳳翠學(xué)校：馬鞍山市花園初級中學(xué)垃圾的分類與回收利用第三課時：分類后的垃圾去哪了指導(dǎo)教師：馬鞍山市教科院周朝暉；馬鞍山市雨山實驗學(xué)校潘小香一、課標(biāo)呈現(xiàn)：《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》（2022版）羅列了10個跨學(xué)科實踐活動，要求學(xué)生能綜合運用化學(xué)、技術(shù)、工程及跨學(xué)科知識，秉持可持續(xù)發(fā)展觀，初步設(shè)計解決實際問題的方案，并進行改進和優(yōu)化，體現(xiàn)創(chuàng)新意識。本課題是其中的《垃圾的分類與回收利用》活動項目，以現(xiàn)行垃圾分類標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，以可回收物金屬類垃圾中廢銅的處理方式為研究對象，探究垃圾分類后的處理方式及原則、金屬資源的回收利用、材料與環(huán)境，融合地理、道德與法治、物理等課程相關(guān)內(nèi)容，符合課程標(biāo)準(zhǔn)的要求。二、教學(xué)內(nèi)容分析：1．內(nèi)容分析本節(jié)課是跨學(xué)科實踐活動中《垃圾的分類與回收利用》項目的第三課時，以垃圾分類后可回收物中金屬類垃圾的處理方式及原則為研究對象，探究廢銅資源的來源與回收再利用、材料與環(huán)境等相關(guān)內(nèi)容，本課時將課堂作為學(xué)生展示的舞臺，由學(xué)生匯報展示垃圾處理的方式及原則，探究學(xué)生最想進一步了解的可回收垃圾中廢銅的處理方式，在學(xué)生查閱到的資料情境中，如工業(yè)回收廢銅導(dǎo)線制銅米、通過設(shè)計從廢舊電池銅帽（主要含銅、鋅）中回收銅的方案并進行實驗驗證以及利用廢銅導(dǎo)線等可回收物制作實用的手工作品，讓學(xué)生積極自主的參與到垃圾的分類與回收利用中來。2．素養(yǎng)呈現(xiàn)本節(jié)課促進學(xué)生發(fā)展物質(zhì)觀、變化觀、元素觀等化學(xué)觀念，進一步構(gòu)建化學(xué)與可持續(xù)發(fā)展大概念，引導(dǎo)學(xué)生在面對生活需要、國家發(fā)展、人類發(fā)展與金屬類垃圾處理問題時，發(fā)展科學(xué)、技術(shù)、工程相融合解決實際問題的能力。通過全球銅礦儲量和產(chǎn)量的了解，形成國際化視野和人類命運共同體的意識，滲透“分類產(chǎn)生價值，垃圾變成資源”的思想，培養(yǎng)學(xué)生保護環(huán)境的社會責(zé)任感。學(xué)情分析：通過前面的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)初步了解垃圾分類的必要性以及垃圾如何分類，學(xué)生也具有一定的實驗方案設(shè)計及實驗操作能力，初步具備發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力。但對分類后的垃圾如何處理，尤其對金屬資源是如何回收再利用的還不太了解，對銅相關(guān)的元素及化合物知識儲備較少，本節(jié)課涉及內(nèi)容對九年級學(xué)生來說有一定難度，需要教師提供課外資源以及適時引導(dǎo)。教學(xué)目標(biāo)：1．知道垃圾的處理方式及處理原則。2．了解全球銅礦的儲量和產(chǎn)量，知道銅的廣泛用途及廢銅來源。3．知道金屬回收利用的一般思路，能設(shè)計實驗方案并進行實驗?zāi)M從廢舊電池銅帽（主要含銅、鋅）中回收銅。4．通過認(rèn)識“世界上沒有真正的垃圾，只有放錯了地方的資源。在化學(xué)家看來，垃圾中的原子都可以轉(zhuǎn)化為有用的新物質(zhì)，關(guān)鍵是找到合適的轉(zhuǎn)化方法和條件”的化學(xué)思想，形成元素觀、變化觀等化學(xué)觀念。教學(xué)重點難點：教學(xué)重點：1．知道垃圾的處理方式及處理原則。2．利用銅的化學(xué)性質(zhì)設(shè)計實驗方案從廢舊電池銅帽中回收銅。教學(xué)難點：利用銅的化學(xué)性質(zhì)設(shè)計實驗方案從廢舊電池銅帽中回收銅并改進完善。教學(xué)方法：自主探究法、問題引領(lǐng)的探究式教學(xué)法、引發(fā)認(rèn)知沖突式教學(xué)法、、討論交流法。實驗用品：實驗儀器：大試管、小試管、膠頭滴管、燒杯（500ml）、酒精燈、火柴、試管架、試管夾、脫脂棉、醫(yī)用三通閥、醫(yī)用多通閥、注射器、三腳架、石棉網(wǎng)、空氣泵。實驗藥品：銅粉、氧化銅粉(由銅粉加熱制得)、不同濃度的稀硫酸（質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為5%、10%、15%、20%）、濃硫酸（1ml）、水、過氧化氫溶液。課前任務(wù)：第二課時后分組，小組合作查閱資料關(guān)于銅的性質(zhì)及廣泛用途并用廢銅導(dǎo)線等可回收物制作實用手工作品。資料A組：查閱：垃圾分類處理的流程、垃圾的處理方式、垃圾的處理原則。資料B組：查閱：全球銅礦的儲量及產(chǎn)量、廢銅回收的意義。實驗A組和B組：實驗室中如何模擬回收廢銅？結(jié)合智慧課堂中教師分享的與銅的化學(xué)性質(zhì)相關(guān)的資料設(shè)計實驗方案并進行實驗驗證。教學(xué)流程教學(xué)過程：環(huán)節(jié)一垃圾的處理方式與處理原則【激活舊知】回顧垃圾的分類。【問題串】分類后的垃圾去哪了？如何處理？遵循什么處理原則？【過渡】讓我們歡迎資料A組同學(xué)匯報展示他們小組查閱到的成果?！緟R報展示1-1】由資料A組小組合作查閱資料、討論、匯總，學(xué)生代表匯報展示。【歸納1-1】掌聲送給全體A組同學(xué)，謝謝你們清晰地為大家展示垃圾的處理方式、處理原則。設(shè)計意圖：開門見山，激活舊知引出新知，學(xué)生的認(rèn)知活動就是從已知到未知再到已知的過程，舊知是新知的基礎(chǔ)，新知是舊知的擴展與延伸，本環(huán)節(jié)以學(xué)生的舊知作鋪墊，找準(zhǔn)新舊知識點的銜接點，實現(xiàn)知識的正向遷移。由小組合作查閱資料、討論、匯總，學(xué)生代表匯報展示，鍛煉學(xué)生分工合作、信息提煉、語言表達等能力。環(huán)節(jié)二廢銅的華麗轉(zhuǎn)身（一）廢銅的華麗轉(zhuǎn)身之工業(yè)篇【過渡】通過第一課時調(diào)查知道同學(xué)們最想進一步了解可回收物中金屬類垃圾的處理方式，相比鐵、鋁，銅制品常出現(xiàn)在我們不容易見到的地方，銅在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用也非常廣泛。讓我們從資料B組同學(xué)的匯報中了解更多關(guān)于銅的數(shù)據(jù)、知識?！緟R報展示2-1】由資料B組小組合作查閱資料、討論、匯總，學(xué)生代表匯報展示。（學(xué)生不約而同給以熱烈掌聲）【歸納2-1】感謝B組同學(xué)們！從B組同學(xué)們的精彩展示中我們了解了2021年全球銅礦的儲量及產(chǎn)量，也從近年全球及中國礦山銅的產(chǎn)量統(tǒng)計中發(fā)現(xiàn)礦山銅的產(chǎn)量呈現(xiàn)增長趨勢，以及廢銅回收再利用的必然性和意義?！具^渡】實現(xiàn)對廢銅進行回收再利用，我們還得了解銅的性質(zhì)及銅在哪些行業(yè)領(lǐng)域有廣泛用途？下面由各組同學(xué)搶答展示?！拘〗M搶答展示2-2】舉手搶答銅的性質(zhì)及生產(chǎn)生活中銅的廣泛應(yīng)用【歸納過渡2-2】在同學(xué)們激烈的搶答中我們發(fā)現(xiàn)，銅的導(dǎo)電性能良好，廣泛用于電力、電子行業(yè)做銅導(dǎo)線，因此廢銅導(dǎo)線就是廢銅的重要來源之一，工業(yè)上如何回收廢銅導(dǎo)線？【播放視頻】工業(yè)上廢銅導(dǎo)線變成銅米。（視頻來自資料B組提供）【小結(jié)】與鐵等金屬相比，銅的金屬活動性弱抗腐蝕能力很強，因腐蝕而產(chǎn)生的損耗較小，因此廢銅原料是銅產(chǎn)業(yè)的重要來源，工業(yè)上通過儀器粉碎處理再分選，將廢銅導(dǎo)線中的銅華麗轉(zhuǎn)身變成銅米，實現(xiàn)廢銅的資源化。設(shè)計意圖：體會廢銅回收的重要性與必要性，通過匯報展示、搶答展示活動的開展，發(fā)展學(xué)生的綠色化學(xué)的理念，培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)觀念、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任的核心素養(yǎng)。感受到化學(xué)學(xué)習(xí)是一個“從生活走進化學(xué)、從化學(xué)走向社會”的過程，繼而真正領(lǐng)略到化學(xué)知識的實用價值。（二）廢銅的華麗轉(zhuǎn)身之實驗室篇【過渡】工業(yè)上可實現(xiàn)廢銅的華麗轉(zhuǎn)身，同學(xué)們在實驗室中能否模擬回收廢銅呢？讓我們把問題交給實驗A組和B組的同學(xué)，讓他們來為大家展示他們發(fā)現(xiàn)的有關(guān)廢舊電池銅帽中銅的回收的內(nèi)容?！緟R報展示2-3】由實驗A組、B組小組合作查閱資料、討論、設(shè)計方案，學(xué)生代表匯報展示。（學(xué)生自發(fā)的給以熱烈掌聲）【歸納2-3】實驗組的同學(xué)們善于利用我們常遇到的工藝流程習(xí)題中的資料，為我們帶來實驗室模擬回收廢銅將銅轉(zhuǎn)化為硫酸銅的方案。【問題串2-4】實驗組同學(xué)們?yōu)槭裁礇]有選擇銅與濃硫酸的反應(yīng)來回收銅？銅與濃硫酸反應(yīng)生成了什么物質(zhì)？是否符合綠色化學(xué)理念？【討論、回答2-4】學(xué)生討論、回答。【問題串2-5】開始實驗A組與B組一致選擇使用由銅加熱得到的氧化銅，再由氧化銅與稀硫酸反應(yīng)，發(fā)現(xiàn)有紅色的固體剩余，紅色固體是什么物質(zhì)？為什么會有紅色固體剩余？紅色固體的剩余是否符合綠色化學(xué)理念？【討論、回答2-5】學(xué)生討論、回答?！締栴}串2-6】實驗A組選擇銅與過氧化氫溶液、稀硫酸反應(yīng)將銅轉(zhuǎn)化為硫酸銅，發(fā)現(xiàn)常溫下這個反應(yīng)速率較慢，他們利用改變哪個外界條件使反應(yīng)速率加快的？你觀察到在反應(yīng)過程中產(chǎn)生了氣泡嗎？這是什么氣體？為什么會產(chǎn)生？A組同學(xué)查閱到第二單元中介紹除了二氧化錳還有哪種物質(zhì)也可做過氧化氫分解的催化劑？依據(jù)垃圾處理資源化的原則，產(chǎn)生的氣體可以如何利用？【討論、回答2-6】學(xué)生討論、回答。【問題串2-7】實驗B組查閱大量資料后，改用空氣氧化法由銅制硫酸銅，即向等質(zhì)量銅與等體積、不同濃度的稀硫酸（質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為5%、10%、15%、20%）混合物中利用同一空氣泵通入空氣并在70-80°C水浴加熱條件下反應(yīng)的原理。采用控制變量法探究適宜的硫酸濃度是多少?為什么濃度大的稀硫酸卻產(chǎn)生很淺的藍(lán)色溶液？【討論、回答2-7】學(xué)生討論、回答?！拘〗Y(jié)】實驗B組同學(xué)們查閱大量資料發(fā)現(xiàn)隨著硫酸濃度的增加，溶液的密度增大，黏度也隨之增加，使得反應(yīng)物中的銅粉不能充分地懸浮起來，減少了氣、液、固之間接觸幾率；同時，隨著硫酸濃度的增加，硫酸銅的溶解度隨之降低?！締栴}2-8】綜合實驗A組和B組同學(xué)的匯報展示，兩種方案各有哪些優(yōu)點？哪種方案更適合工業(yè)上回收廢銅轉(zhuǎn)變成硫酸銅？【討論2-8】學(xué)生討論、評價兩種方案?！締栴}2-9】流程中的硫酸銅與硫酸鋅混合液中，又如何將硫酸銅完全轉(zhuǎn)化為銅的同時得到硫酸鋅溶液？【討論2-9】從金屬的活動性方面考慮，如何將硫酸銅轉(zhuǎn)變成銅同時生成硫酸鋅？【歸納】歸納金屬回收利用的一般思路?！拘〗Y(jié)】實驗A組同學(xué)們從定性探究的角度改進藥品的選擇、改進裝置實現(xiàn)將銅轉(zhuǎn)化為硫酸銅，實驗B組同學(xué)們從定量探究的角度調(diào)控溫度、反應(yīng)物濃度實現(xiàn)將銅轉(zhuǎn)化為硫酸銅，后又討論將硫酸銅溶液轉(zhuǎn)化為銅，中間生成的氧氣還可以循環(huán)利用，使資源利用最大化，實現(xiàn)了廢銅帽中銅的華麗轉(zhuǎn)身。其實世界上沒有真正的垃圾，只有放錯了地方的資源。在化學(xué)家看來，垃圾中的原子都可以轉(zhuǎn)化為有用的新物質(zhì)，關(guān)鍵是找到合適的轉(zhuǎn)化方法和條件。設(shè)計意圖：通過查閱資料、匯報展示、分析討論，讓學(xué)生構(gòu)建從化學(xué)角度發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的認(rèn)知模型。由銅到硫酸銅再到銅的轉(zhuǎn)化方案設(shè)計中，體驗物質(zhì)觀、變化觀、元素觀，體會化學(xué)知識與方法在垃圾資源化中的重要作用。通過搜集信息討論、設(shè)計實驗方案、評價方案、分組實驗驗證、匯報展示等一系列活動，培養(yǎng)學(xué)生充分利用信息及所學(xué)知識遷移整合來尋找解決實際問題辦法的能力，讓學(xué)生參與到科學(xué)探究中來，發(fā)展學(xué)生科學(xué)思維、實踐能力等化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。（三）廢銅的華麗轉(zhuǎn)身之制作篇【展示】奧運會獎牌圖片及利用廢舊家電、廢舊手機中提煉金屬制得奧運獎牌的報道?！窘榻B】這是因疫情于2021年舉辦的2020年東京奧運會5000枚獎牌，它們都是用廢舊家電和廢舊手機中提煉得到的金屬制得?！具^渡】回收的廢金屬可制成奧運獎牌，在生活中呢？同學(xué)們能不能充分利用廢銅導(dǎo)線等可回收物制作實用的手工作品？【作品展示活動2-10】展示小組合作制作的實用手工作品，由小組代表介紹自己的作品，制作的思路或者過程?！拘〗Y(jié)】由此可見，混放是垃圾，分類就是資源，讓我們從一點一滴做起，將垃圾分一分，讓環(huán)境美十分！設(shè)計意圖：通過課前小組合作制作、課上展示交流活動的開展，讓學(xué)生親身參與到垃圾的回收利用中來，促進學(xué)生保護環(huán)境意識的提升，形成從自我做起，簡約適度和節(jié)約資源保護環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展意識。環(huán)節(jié)三暢談收獲與疑惑【提問】學(xué)完本節(jié)課，你學(xué)會了哪些知識？收獲了哪些方法？還有什么疑惑嗎？【交流】學(xué)生暢談收獲或疑惑。設(shè)計意圖：通過交流、展示，讓學(xué)生對本節(jié)課所學(xué)內(nèi)容有了更深的認(rèn)識，使學(xué)生的所學(xué)知識、方法及學(xué)科素養(yǎng)得到升華。板書設(shè)計教學(xué)反思本節(jié)課圍繞“分類后的垃圾去哪了”展開，通過資料組和實驗組同學(xué)課前查閱資料、實驗探究、課上匯報展示貫穿整節(jié)課。從近年全球銅礦儲量和產(chǎn)量的數(shù)據(jù)中，讓學(xué)生直觀的了解銅礦有限并在不斷消耗，形成國際化視野和人類命運共同體的意識，強化社會責(zé)任感。通過工業(yè)篇和實驗室篇對廢銅的回收利用的一系列活動的開展，使學(xué)生形成元素觀，科學(xué)思維與創(chuàng)新意識。其中實驗室篇由兩組學(xué)生分別從定性和定量兩個角度創(chuàng)新改進實驗，啟迪創(chuàng)造性思維。通過制作篇中課前小組合作開展制作活動，課上展示交流，培養(yǎng)學(xué)生合作意識、增強實踐能力。整節(jié)課學(xué)生積極參與討論活動、匯報展示活動，在動腦和動手的過程中發(fā)展科學(xué)思維、增強實踐能力。十三、教學(xué)評價創(chuàng)設(shè)情境，引發(fā)學(xué)生認(rèn)知沖突由實驗過程中與預(yù)期現(xiàn)象不一致的沖突，能夠有效提供激起矛盾的新刺激，有助于學(xué)生形成思維，讓學(xué)生在解決認(rèn)知矛盾過程中，更新自身的知識結(jié)構(gòu)，不斷提高思維水平。創(chuàng)新實驗設(shè)計，啟迪創(chuàng)造性思維充分利用濃硫酸溶于水放出的熱量使氧化銅與稀硫酸的反應(yīng)、銅與過氧化氫溶液及稀硫酸溶液反應(yīng)的速率加快、創(chuàng)新選擇多通閥裝置實現(xiàn)實驗簡便化、微量化、一體化。利用一團脫脂棉快速解決影響觀察溶液顏色的粉末狀固體，運用控制變量法的思路，設(shè)計不同濃度稀硫酸的對比組實驗，從定量實驗的角度完成銅轉(zhuǎn)變成硫酸銅的方案中適宜硫酸濃度的探究。3.問題引領(lǐng)，自主探究式教學(xué)始終