7.2.1化石能源的合理利用（課時1：化石能源的利用）教學(xué)設(shè)計(jì)密山市承紫河鄉(xiāng)中學(xué)高澤宇教學(xué)設(shè)計(jì)理念《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》（以下簡稱化學(xué)新課標(biāo)）中提出化學(xué)需要落實(shí)立德樹人為根本任務(wù)，同時化學(xué)學(xué)科還是能源科學(xué)等現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的重要基礎(chǔ)。那么如何在化學(xué)學(xué)科的授課中進(jìn)行課程思政教育呢？化學(xué)新課標(biāo)在課程理念中提出了化學(xué)課程傳承中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化，同時厚植愛國主義情懷，進(jìn)而樹立實(shí)現(xiàn)民族偉大復(fù)興的崇高追求。有鑒于課程思政內(nèi)容在教學(xué)過程中的重要性，因此課程內(nèi)容在設(shè)計(jì)的過程通過傳統(tǒng)文化內(nèi)容、革命文化內(nèi)容的挖掘，更加深入讓學(xué)生通過本課時的學(xué)習(xí)內(nèi)容體會到我國具有光輝燦爛的化石能源的利用史，同時我國也在近代因?yàn)樨S富的化石能源所遭遇到掠奪，激發(fā)學(xué)生對于愛國主義的教育。最后通過化石能源的相關(guān)知識體會到我國人民在從近代到社會主義的過程中建設(shè)的不容易，從而激發(fā)學(xué)生以知識報效祖國愿望與決心。一、課標(biāo)內(nèi)容分析本課時內(nèi)容屬于《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》中的學(xué)習(xí)主題五化學(xué)與社會·跨學(xué)科實(shí)踐的相關(guān)內(nèi)容。在化學(xué)與可持續(xù)發(fā)展的大概念中，認(rèn)識化學(xué)在解決能源問題的作用，同時主動踐行節(jié)約資源、環(huán)境友好的生活方式。從重點(diǎn)知識可以看出，本課時重點(diǎn)內(nèi)容在于認(rèn)識化石能源的綜合利用。本課時學(xué)習(xí)主題中的思路與方法仍然是在通過實(shí)驗(yàn)活動初步形成應(yīng)用化學(xué)觀念解決問題的思路。同時本課時學(xué)生需要從積極的方面認(rèn)識化石能源對于社會的貢獻(xiàn)與作用，從而辯證的認(rèn)識化石能源。二、教材內(nèi)容分析本課時開篇就向?qū)W生介紹現(xiàn)實(shí)生活中的能量來源是化石能源，并介紹常見的化石燃料煤、石油、天然氣。通過介紹拉進(jìn)課堂內(nèi)容與社會之間的關(guān)系，進(jìn)而引出本課題的探究問題“化石能源是如何被利用的？”與“如何在利用化石能源的同時保護(hù)好我們的生存環(huán)境？”這兩個探究問題正好與本課題的兩個課時的主題遙相呼應(yīng)，讓學(xué)生帶著探究問題進(jìn)行思考，加深學(xué)生對于這部分知識的理解。進(jìn)入正文部分，教材首先簡要介紹化石能源的形成，并通過形成過程判斷化石能源為不可再生能源。然后分成兩部分介紹，第一部分為煤和石油，首先介紹煤的物質(zhì)分類、元素組成與燃燒的應(yīng)用，讓學(xué)生對煤有一個簡單的認(rèn)識。然后再利用煤的綜合利用，介紹出反應(yīng)的產(chǎn)物并著重的介紹煤氣的成分與用途，讓學(xué)生體會到煤的綜合利用過程與生活的聯(lián)系進(jìn)而消除學(xué)生對這部分知識的陌生感。之后介紹石油的物質(zhì)分類、元素組成與綜合利用并著重介紹液化石油氣的利用，同樣也是拉進(jìn)化學(xué)課本與生活知識的距離，讓學(xué)生體會到化學(xué)與生活的聯(lián)系，之后教材利用注意事項(xiàng)提醒學(xué)生液化石油氣的安全問題，體現(xiàn)新課程標(biāo)準(zhǔn)對于學(xué)生思想政治教育的滲透。最后這部分的結(jié)尾通過資料卡片對于正文部分煤和石油的綜合利用內(nèi)容進(jìn)行進(jìn)一步深化，適合那些學(xué)有余力學(xué)生以及對這部分知識感興趣的學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)。體現(xiàn)了新課改對于學(xué)生的分層教育。第二部分為天然氣，首先介紹天然氣的主要成分，并且重點(diǎn)介紹最主要的成分甲烷，之后教材利用《天工開物》中的天然氣熬制井鹽與我國兩大油田的海洋油氣生產(chǎn)作為插圖，一方面體現(xiàn)了我國使用天然氣的悠久歷史，體現(xiàn)了新課改中對于學(xué)生文化自信的培養(yǎng)；另一方面通過我國現(xiàn)代海洋油氣生產(chǎn)過程也讓學(xué)生體會到我國在科技領(lǐng)域的進(jìn)步，增強(qiáng)學(xué)生對于利用化學(xué)報效祖國意識的培養(yǎng)。之后教材通過燃燒的實(shí)驗(yàn)補(bǔ)足甲烷的元素組成，并通過實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生建構(gòu)甲烷燃燒的化學(xué)方程式的書寫，體現(xiàn)新課標(biāo)對于學(xué)生實(shí)驗(yàn)觀察與證據(jù)獲取能力的培養(yǎng)，接下來教材利用沼氣與可燃冰的介紹進(jìn)一步加深學(xué)生對于甲烷的理解。并通過可燃冰的開采中的利與弊讓學(xué)生開始體會到燃料除了帶來能量也會對環(huán)境造成一定的危害。同時教材給出化石能源的儲量與年開采量的對比圖，讓學(xué)生直觀地感受到化石能源的不可再生，加深學(xué)生社會重要議題的關(guān)注程度。最后教材通過調(diào)查與研究欄目與本章節(jié)末尾的跨學(xué)科實(shí)踐活動相結(jié)合，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中可以提前對于實(shí)踐活動進(jìn)行安排。第一課時教材通過介紹三種化石燃料的成分與利用，并且通過傳統(tǒng)文化與現(xiàn)代科技技術(shù)提升化學(xué)知識的思政內(nèi)容，進(jìn)而提升學(xué)生的民族自豪感。三、學(xué)情分析八年級學(xué)生已經(jīng)在生活中或多或少的接觸過煤、石油及天然氣及其相關(guān)產(chǎn)物，例如很多學(xué)生都在家庭或者外出接觸過煤，部分家里有車的學(xué)生知道汽油或者柴油可以作為燃料，部分利用燃?xì)庾鲲埖募彝ダ锏膶W(xué)生了解到天然氣，除此之外學(xué)生此時也通過各種渠道認(rèn)識了塑料、石蠟、瀝青等石油的產(chǎn)物，因此學(xué)生可以很容易的體會煤、石油和天然氣的存在與用途，同時對于煤與石油的綜合利用也有所體會，但是學(xué)生對于這部分的內(nèi)容的具體原理卻知之甚少，因此通過課標(biāo)內(nèi)容分析，本次針對于學(xué)生對于煤和石油的綜合利用原理等學(xué)生薄弱地方進(jìn)行有針對性的突破。四、核心素養(yǎng)目標(biāo)通過對課標(biāo)與教材的分析，本課時的核心素養(yǎng)目標(biāo)如下：化學(xué)觀念：理解煤、石油、天然氣的元素組成，體會探究物質(zhì)的元素組成的方法，了解煤、石油、天然氣的性質(zhì)與用途。科學(xué)思維：通過分析、歸納的方式方法來體會探究天然氣的元素組成的科學(xué)探究過程與方法?？茖W(xué)探究與實(shí)踐：讓學(xué)生能通過探究天然氣的元素組成的方法，并鍛煉學(xué)生提出解決實(shí)際問題初步方案的能力?？茖W(xué)態(tài)度與責(zé)任：具有嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度，敢于提出并堅(jiān)持自己的見解，勇于修正或放棄錯誤觀點(diǎn)。五、教學(xué)重難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)：煤、石油、天然氣的元素組成與應(yīng)用教學(xué)難點(diǎn)：天然氣的元素組成的實(shí)驗(yàn)探究六、教學(xué)過程教學(xué)流程教學(xué)內(nèi)容師生活動與方法課程目標(biāo)化學(xué)觀念：理解煤、石油、天然氣的元素組成，體會探究物質(zhì)的元素組成的方法，了解煤、石油、天然氣的性質(zhì)與用途?？茖W(xué)思維：通過分析、歸納的方式方法來體會探究天然氣的元素組成的科學(xué)探究過程與方法?？茖W(xué)探究與實(shí)踐：讓學(xué)生能通過探究天然氣的元素組成的方法，并鍛煉學(xué)生提出解決實(shí)際問題初步方案的能力?？茖W(xué)態(tài)度與責(zé)任：具有嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度，敢于提出并堅(jiān)持自己的見解，勇于修正或放棄錯誤觀點(diǎn)。教師提出，學(xué)生進(jìn)行體會與朗讀。課程導(dǎo)入猜猜看，它們都是什么燃料？1.西山石為薪，黝黑驚射目。方熾絕可邇，將盡還自續(xù)。2.高奴縣有洧水，其上的肥質(zhì)可燃，且易于取用。——《水經(jīng)注》3.天封苑火井廟，火從地中出?！端?jīng)注》提示：一種氣體燃料教師提問，學(xué)生根據(jù)生活常識進(jìn)行做答。設(shè)計(jì)目的：通過古代文化典籍的使用，讓學(xué)生在通過典籍的利用與品讀的同時，也能初步理解燃料的使用與用途，從而為下面的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)，同時利用古代文化典籍作為背景，體現(xiàn)了中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化在課堂教學(xué)的融合，提高了學(xué)生的文化自信心，增進(jìn)了課堂內(nèi)容的思想性?！窘虒W(xué)活動1】古往今來話煤炭【初識煤炭】通過剛才對于煤炭的詩句，你能得到哪些關(guān)于煤炭的性質(zhì)呢？學(xué)生：通過煤炭的詩句，我可以得到煤炭是一種黑色固體，并且煤炭具有可燃性。【再探煤炭】通過煤爐煮茶的過程，建構(gòu)煤炭的物質(zhì)分類與元素組成。1.煤爐煮茶的過程中，需要開窗通風(fēng)，防止一氧化碳中毒。2.煤爐煮茶的過程中，常常有刺激性氣味氣體，經(jīng)過檢測這種氣體是二氧化硫。3.煤爐煮茶結(jié)束后，會產(chǎn)生一定的爐灰。4.不同的煤的著火點(diǎn)、密度與硬度有所差別。【學(xué)生討論】通過對于煤爐煮茶的研究，你能得到哪些關(guān)于煤的知識煤的物質(zhì)分類：混合物，原因：性質(zhì)不同，燃燒后產(chǎn)物也不同。煤的元素組成：含有碳元素和硫元素。【教師講解】通過煤爐煮茶的過程中我們發(fā)現(xiàn)，煤是一種混合物，其中除了我們得到的碳元素和硫元素以外還含有氫元素和氮元素，其中碳元素的含量最高。同時煤的燃燒主要是碳與氧氣所產(chǎn)生的能量?！旧罨J(rèn)識】了解日本對東北地區(qū)煤炭資源的掠奪。1933年1月初，日本侵略者占領(lǐng)了雞西地區(qū)。從1935年起，就大肆在雞西地區(qū)掠奪式開采煤炭資源，到1945年共從雞西掠奪煤炭1600多萬噸。1905年日俄戰(zhàn)爭后，日本獲得了撫順西露天礦的開采權(quán)。至1945年日本投降，共掠奪超過8000萬噸的優(yōu)質(zhì)煤炭。高強(qiáng)度的開采導(dǎo)致數(shù)萬礦工因瓦斯爆炸、塌方和壓迫而喪生。我國人民的反抗1929年春節(jié)，撫順煤礦的工人奮起反抗，打傷日本人。并通過罷工使煤礦陷入完全癱瘓狀態(tài)。1935年1月16日，撫順煤礦800余名工人，因反對礦方毆打工人舉行了大罷工。1940年8月，八路軍襲擊并占領(lǐng)井陘煤礦。1943年恒山煤礦工人就在小隊(duì)長的帶領(lǐng)下舉行了逃亡和罷工活動，沉重的打擊與破壞了侵略者掠奪礦產(chǎn)的企圖?？偨Y(jié)：日本侵略者對于我國的煤炭資源的掠奪除了作為燃料，還利用我國的煤炭資源進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)，從而達(dá)到以戰(zhàn)養(yǎng)戰(zhàn)的目的。那么煤炭除了可以作為燃料，還有什么用途呢？在18世紀(jì)由英國人最早利用焦炭煉鐵之后，隨著工業(yè)革命的發(fā)展，以煤炭為原料的煤的綜合利用也開始出現(xiàn)。煤的綜合利用可以通過將煤隔絕空氣加強(qiáng)熱或者與其他物質(zhì)反應(yīng)來實(shí)現(xiàn)。認(rèn)識煤的綜合利用產(chǎn)物。煤氣：由一氧化碳、甲烷和氫氣等組成的混合氣體，可用作生活燃?xì)夂突ぴ稀Ｃ航褂停褐匾幕ぴ?。焦炭：可以用于煉鐵教師講解建構(gòu)，學(xué)生進(jìn)行討論與總結(jié)設(shè)計(jì)意圖：通過煤炭的相關(guān)詩句、煤爐煮茶和日本人掠奪煤炭資源的歷史事實(shí)，在真實(shí)的情境下。讓學(xué)生了解煤炭資源的重要性，強(qiáng)調(diào)煤炭的工業(yè)化利用，同時通過思政內(nèi)容厚植愛國主義情感。【教學(xué)活動2】工業(yè)血液知石油【初識石油】認(rèn)識古代典籍中的石油。體會石油的性質(zhì)和用途。1.明代《物理小識》(卷二)還述道：石油如脂膏，“人取燃燈，或作油漆用”。2.《夢溪筆談》：“（石油）燃之如麻，但煙甚濃，所潔帷幕皆黑。予疑其煙可用，試掃其煤以為墨，黑光如漆，松墨不及也，遂大為之?！?.《本草綱目》卷九：“主治小兒驚風(fēng)、化涎?！薄緦W(xué)生總結(jié)】通過古代典籍可知，石油具有潤滑性、可燃性，石油的用途是作為照明油燈、制備油漆、潤滑劑制墨與入藥。【教師總結(jié)】通過科學(xué)家的研究，石油主要含有碳和氫兩種元素。如果同學(xué)們仔細(xì)觀察生活中發(fā)現(xiàn)，我們現(xiàn)在不是直接利用石油，而是使用汽油、柴油、潤滑油。在近代的電視劇中也用的是煤油做油燈，而不是石油。那么汽油、柴油、潤滑油與我們所接觸的石油有什么樣的關(guān)系呢？我們接下來再次研究石油?！驹偬绞汀客ㄟ^閱讀陜甘寧邊區(qū)的石油敘述，思考一下石油的產(chǎn)物都有哪些？1935年，中央紅軍在陜北的戰(zhàn)火中迎來了轉(zhuǎn)折，延長石油為中國人民抗日戰(zhàn)爭提供了至關(guān)重要的能源支持，并通過技術(shù)創(chuàng)新，展示了堅(jiān)韌不拔的民族精神。工人用石碾替代了破碎機(jī)，通過土法提煉汽油來驅(qū)動軍車。他們成功研制出汽油、煤油、蠟燭等多種石油產(chǎn)品，為前線提供了有力的支援。從1939年到1946年，延長石油廠共生產(chǎn)原油3155噸，汽油163.943噸，煤油1512.33噸，蠟燭5760箱，臘片3894公斤?！緦W(xué)生總結(jié)】石油的產(chǎn)物包括汽油、煤油、石蠟等產(chǎn)品?！窘處熝a(bǔ)充】將石油加熱并使用催化劑煉制，再利用各成分沸點(diǎn)不同進(jìn)行分離，可得到液化石油氣、汽油、煤油、柴油等燃料以及重要的化工原料。設(shè)計(jì)意圖：通過對于古代典籍中的石油的描述與我黨在陜甘寧邊區(qū)發(fā)展石油工業(yè)所產(chǎn)生的成果的認(rèn)識，一方面可以讓學(xué)生體會到我國古代優(yōu)秀燦爛的文化，從而達(dá)到文化自信；另一方面，通過革命年代工人在艱苦的條件下不斷努力，奮發(fā)圖強(qiáng)，為了我國的革命事業(yè)所貢獻(xiàn)出的力量的科學(xué)家與工匠精神，激勵學(xué)生更好地將精力投入到學(xué)習(xí)科學(xué)文化知識報效祖國中去?！窘虒W(xué)活動3：神神秘火井天然氣】【初識天然氣】認(rèn)識古代典籍中的“天然氣”。體會“天然氣”的性質(zhì)和用途。1.張華《博物志》載：“臨耶有火井深六十余丈，火光上出，人以筒盛火，行百余里，猶可燃也?！?.《華陽國志·蜀志》又載：“取井火煮之，一斛水得五斗鹽，家火煮之，得無幾也。”3.《天工開物》“西川有火井，事奇甚。其井居然冷水，絕無火氣，但以長竹剖開去節(jié)，合縫漆布，一頭插入井底，其上曲接，以口緊對釜臍，注鹵水釜中，只見火意烘烘，水即滾沸，啟竹而視之，絕無半點(diǎn)焦炎意?！薄緦W(xué)生總結(jié)】通過《天工開物》中對于火井的記載，我們可以發(fā)現(xiàn)這種氣體密度比空氣?。◤木淄仙?，不溶于水（從冷水底部產(chǎn)生），具有可燃性（井中有火）。用途可以用來煮鹽?！窘處熆偨Y(jié)】我國從三國時期就已經(jīng)開始在四川地區(qū)利用天然氣進(jìn)行煮鹽，是世界上最早使用天然氣的地方，明代的《天工開物》也詳細(xì)記載了我國利用竹筒將井中的天然氣引用到地面上進(jìn)行熬制井鹽的過程。那么根據(jù)天然氣具有可燃性，我們能否驗(yàn)證天然氣是由哪些元素組成的呢？【再探天然氣】觀察視頻中的實(shí)驗(yàn)，體會天然氣的元素組成。點(diǎn)燃?xì)怏w，在火焰的上方罩一個干冷的燒杯，過一會觀察到什么現(xiàn)象？迅速將燒杯倒過來，向燒杯注入少量澄清石灰水，振蕩，有什么現(xiàn)象?！緦W(xué)生回答】干冷的燒杯內(nèi)壁有水珠產(chǎn)生，澄清石灰水變渾濁?！窘處熖釂枴客ㄟ^化學(xué)反應(yīng)前后所遵循的質(zhì)量守恒定律定律，再結(jié)合上述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，我們能得出什么結(jié)論。【學(xué)生總結(jié)】根據(jù)干冷的燒杯內(nèi)壁有水珠產(chǎn)生，說明反應(yīng)有水生成，說明天然氣中含有氫元素；根據(jù)澄清石灰水變渾濁，說明反應(yīng)生成二氧化碳，說明天然氣中含有碳元素?！窘處熆偨Y(jié)】天然氣中含有碳元素與氧元素，因此我們可以知道天然氣是一種主要含有碳和氫元素組成的氣態(tài)碳?xì)浠衔?，其中最主要的成分是甲烷?！具^渡】那么古代人民發(fā)現(xiàn)除了井里會出現(xiàn)“火井”，在其他的典籍中又發(fā)現(xiàn)了其他能燃燒的氣體，這些氣體又有什么應(yīng)用呢？《易經(jīng)》記載有“澤中有火”“上火下澤”?！窘處熤v解】“澤”，一般指湖泊池沼。如果池沼中產(chǎn)生的可燃性氣體，我們一般稱之為沼氣。同時在下水道等也會有沼氣?！疽曨l播放】播放將鞭炮放入井蓋里引發(fā)爆炸的視頻?！窘處熤v解】其實(shí)沼氣的主要成分與天然氣相同，因