第頁人教版九年級(jí)化學(xué)上冊(cè)《跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)6：調(diào)查家用燃料的變遷與合理使用》教學(xué)設(shè)計(jì)一、知識(shí)目標(biāo)1.運(yùn)用調(diào)查研究的方法收集資料，了解家用燃料從柴火、煤炭、液化石油氣到天然氣等的變遷歷程。2.基于家用需求，從燃燒效果、儲(chǔ)存、環(huán)境保護(hù)、成本等角度理解家用燃料變遷的原因。3.結(jié)合燃料的性質(zhì)與燃燒的條件，理解改變?nèi)剂霞庸し绞健⒏倪M(jìn)燃燒裝置等對(duì)燃料合理使用的意義，能對(duì)家用燃料的選擇與合理使用提出改進(jìn)建議。二、核心素養(yǎng)目標(biāo)1.化學(xué)觀念：了解家用燃料的種類、用途和變遷，并能從元素組成等角度分析燃料的組成、燃燒反應(yīng)及對(duì)環(huán)境的影響。2.科學(xué)思維：通過對(duì)家用燃料相關(guān)數(shù)據(jù)資料的分析，推理家用燃料變遷的原因，建立綜合考慮多種因素選擇家用燃料的模型。3.科學(xué)探究與實(shí)踐：通過調(diào)查、采訪、網(wǎng)絡(luò)查詢等實(shí)踐活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力；鼓勵(lì)學(xué)生對(duì)家用燃料未來的發(fā)展提出創(chuàng)新性的想法。4.科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：認(rèn)識(shí)到合理使用家用燃料對(duì)環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展的重要性，培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保意識(shí)和社會(huì)責(zé)任感。一、教學(xué)重點(diǎn)1.家用燃料的變遷歷程及原因。2.常見家用燃料的性質(zhì)、燃燒反應(yīng)、優(yōu)缺點(diǎn)及對(duì)環(huán)境的影響。3.燃料合理使用的方法及意義。二、教學(xué)難點(diǎn)1.綜合多種因素分析家用燃料變遷的原因。2.對(duì)家用燃料未來發(fā)展的討論與分析。本節(jié)教學(xué)內(nèi)容源自人教版2024版九年級(jí)化學(xué)上冊(cè)第七單元“能源的合理利用與開發(fā)”中的跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)“調(diào)查家用燃料的變遷與合理使用”。這一內(nèi)容緊密聯(lián)系生活實(shí)際，是化學(xué)知識(shí)與社會(huì)生活的重要結(jié)合點(diǎn)，對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)核心素養(yǎng)、提高學(xué)生解決實(shí)際問題的能力具有重要意義。該活動(dòng)圍繞家用燃料展開，包括調(diào)查家用燃料、了解家用燃料變遷以及展望未來家用燃料三部分內(nèi)容。教材引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用調(diào)查研究的方法收集資料，從燃燒效果、儲(chǔ)存、環(huán)境保護(hù)、成本等多個(gè)角度理解家用燃料的變遷，這有助于學(xué)生建立起化學(xué)與生活的聯(lián)系，認(rèn)識(shí)到化學(xué)在能源利用和環(huán)境保護(hù)方面的重要作用。同時(shí)，結(jié)合燃料的性質(zhì)與燃燒條件，讓學(xué)生理解改變?nèi)剂霞庸し绞?、改進(jìn)燃燒裝置等對(duì)燃料合理使用的意義，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和實(shí)踐能力。教材還通過多種活動(dòng)和實(shí)例，如分析煤炭燃燒產(chǎn)物、比較不同燃料的碳排放等，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注能源問題和環(huán)境問題，樹立可持續(xù)發(fā)展的觀念。教學(xué)對(duì)象是九年級(jí)的學(xué)生，經(jīng)過一段時(shí)間的化學(xué)學(xué)習(xí)，他們已經(jīng)具備了一定的化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)，如常見物質(zhì)的性質(zhì)、化學(xué)反應(yīng)等，但對(duì)于化學(xué)知識(shí)與實(shí)際生活的聯(lián)系還缺乏深入的理解。在思維方面，九年級(jí)學(xué)生正處于從形象思維向抽象思維過渡的階段，他們對(duì)直觀、生動(dòng)的事物比較感興趣，喜歡通過自主探究和實(shí)踐活動(dòng)來獲取知識(shí)。然而，他們的自主學(xué)習(xí)能力和綜合分析問題的能力還有待提高。在本課題的學(xué)習(xí)中，學(xué)生對(duì)于家用燃料有一定的生活經(jīng)驗(yàn)，但對(duì)于燃料的變遷原因、不同燃料的優(yōu)缺點(diǎn)以及燃料的合理使用等方面缺乏系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)。因此，在教學(xué)過程中，教師應(yīng)充分利用學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生通過調(diào)查、采訪、查閱資料等方式自主探究家用燃料的相關(guān)知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和實(shí)踐能力。同時(shí)，教師要注重引導(dǎo)學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行分析和總結(jié)，幫助學(xué)生建立起知識(shí)體系，提高學(xué)生的綜合分析問題的能力。此外，由于活動(dòng)涉及跨學(xué)科知識(shí)，教師還應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生將化學(xué)知識(shí)與其他學(xué)科知識(shí)相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生的跨學(xué)科思維能力。教學(xué)環(huán)節(jié)一新課導(dǎo)入【引入】同學(xué)們，在本單元的學(xué)習(xí)中，我們了解了能源的合理利用與開發(fā)，燃料的燃燒需要氧氣、需要溫度達(dá)到著火點(diǎn)，同時(shí)燃料燃燒過程中會(huì)產(chǎn)生能量，供人類使用。在日常生活中，我們也需要很多能量的支持，那么在以家庭為單位的生產(chǎn)關(guān)系中，我們使用的燃料有哪些呢？大家能說一說自己家里現(xiàn)在用的是什么燃料嗎？（給學(xué)生時(shí)間分享，可能會(huì)提到天然氣、液化石油氣等）【講述燃料變遷故事】大家說得都很對(duì)。其實(shí)，家用燃料的變遷就像一部生動(dòng)的歷史劇。在過去，人們主要使用柴火來做飯、取暖。那時(shí)候，家家戶戶都有一個(gè)大大的柴房，人們要花費(fèi)很多時(shí)間去收集和儲(chǔ)存柴火。隨著時(shí)代的發(fā)展，煤球逐漸走進(jìn)了人們的生活，它比柴火更耐燒，能提供更多的熱量。但煤球也有它的問題，比如燃燒時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的煙塵和有害氣體。再后來，液化石油氣和天然氣出現(xiàn)了，它們使用起來更加方便、清潔。從柴火到煤球，再到液化石油氣和天然氣，家用燃料的變遷反映了人類社會(huì)的進(jìn)步和科技的發(fā)展。那么，是什么原因?qū)е铝思矣萌剂系倪@些變遷呢？未來的家用燃料又會(huì)是什么樣的呢？讓我們帶著這些問題，一起走進(jìn)今天的學(xué)習(xí)——“調(diào)查家用燃料的變遷與合理使用”。【設(shè)計(jì)意圖】1.激發(fā)學(xué)生興趣：通過讓學(xué)生分享自己家里使用的燃料，喚起他們對(duì)生活中常見事物的關(guān)注，激發(fā)他們的表達(dá)欲望和學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生主動(dòng)參與到課堂中來。2.聯(lián)系生活實(shí)際：講述家用燃料的變遷故事，將化學(xué)知識(shí)與生活實(shí)際緊密聯(lián)系起來，讓學(xué)生感受到化學(xué)就在我們身邊，提高學(xué)生對(duì)化學(xué)學(xué)科的認(rèn)同感和學(xué)習(xí)積極性。3.引發(fā)思考，導(dǎo)入新課：由家用燃料的變遷引出關(guān)于變遷原因和未來發(fā)展的問題，自然地過渡到本節(jié)課的主題，讓學(xué)生明確學(xué)習(xí)方向，帶著問題去探索新知識(shí)，提高學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性。教學(xué)環(huán)節(jié)二調(diào)查家用燃料【引入】同學(xué)們，在我們的日常生活中，燃料無處不在，從照明到烹飪食物，再到取暖，都離不開燃料。同學(xué)們家里現(xiàn)在用的是什么燃料來完成這些事情呢？【學(xué)生活動(dòng)1】請(qǐng)大家拿出自己課前的調(diào)查結(jié)果，說一說家中目前使用的燃料及其用途。【設(shè)計(jì)意圖】通過讓學(xué)生自主填寫調(diào)查表，培養(yǎng)學(xué)生的觀察和總結(jié)能力，同時(shí)讓學(xué)生對(duì)家中現(xiàn)有的燃料及用途有更清晰的認(rèn)識(shí)?！編熒顒?dòng)】教師：隨機(jī)抽取幾位學(xué)生進(jìn)行分享。例如學(xué)生甲：“我家目前使用的主要燃料是天然氣，主要用途是做飯和燒熱水?！苯處煟簩?duì)學(xué)生的回答進(jìn)行總結(jié)和點(diǎn)評(píng)，強(qiáng)調(diào)燃料在生活中的重要性?！驹O(shè)計(jì)意圖】促進(jìn)學(xué)生之間的交流，讓大家了解不同家庭的燃料使用情況。教學(xué)環(huán)節(jié)三調(diào)查家用燃料的變遷任務(wù)一：家用燃料變遷的調(diào)查【引入】大家已經(jīng)了解了家中目前使用的燃料，那你們知道在過去，人們都使用過哪些燃料嗎？這些燃料又是如何變遷的呢？【學(xué)生活動(dòng)2】請(qǐng)同學(xué)們展示另一項(xiàng)課前任務(wù)，通過采訪、網(wǎng)絡(luò)查詢等方式，對(duì)燃料種類、使用年份、運(yùn)輸方式、燃燒裝置等變遷進(jìn)行調(diào)查。燃料種類主要成分使用年份運(yùn)輸方式燃燒裝置熱值【師生活動(dòng)】教師：讓學(xué)生分組展示調(diào)查結(jié)果，并分享調(diào)查過程中的發(fā)現(xiàn)和體會(huì)。例如小組代表甲：“我們通過采訪長輩和網(wǎng)絡(luò)查詢了解到，在1978年以前，主要使用的燃料是柴火，其主要成分是纖維素[(C?H??O?)n]，運(yùn)輸方式是人力背送，燃燒裝置是土灶，熱值為12MJ/kg。”教師：對(duì)各小組的展示進(jìn)行評(píng)價(jià)和補(bǔ)充，講解不同燃料的特點(diǎn)和變遷原因。燃料種類主要成分使用年份運(yùn)輸方式燃燒裝置熱值（MJ/kg）柴火纖維素[(C6H10O5)n]1978年以前人力背送土灶12煤炭碳（C）板車運(yùn)輸煤爐29液化石油氣丙烷（C3H8）丁烷（C4H10）1978年以后氣罐液化氣灶36管道煤氣一氧化碳（CO）1985-2015年管道煤氣灶35~42天然氣甲烷（CH4）2004年至今管道燃?xì)庠?5~50【設(shè)計(jì)意圖】鍛煉學(xué)生的數(shù)據(jù)整理能力和表達(dá)能力，讓學(xué)生在分享中加深對(duì)燃料變遷的理解?！窘處熖釂枴繌恼{(diào)查結(jié)果中，同學(xué)們能否簡單描述家用燃料的狀態(tài)、儲(chǔ)存運(yùn)輸、使用感受等方面發(fā)生的變化？【學(xué)生回答】固體燃料逐漸發(fā)展為液體燃料和氣體燃料；隨著技術(shù)進(jìn)步，家用燃料的儲(chǔ)運(yùn)方式的安全性、便捷性均不斷優(yōu)化。燃料的點(diǎn)燃方式、燃燒裝置及利用方式也在發(fā)生變化。且選用的燃料的熱值逐漸增大。任務(wù)二：家用燃料變遷的原因【過渡】家用燃料的這些變化究竟與哪些因素有關(guān)呢？下面，讓我們一起探討家用燃料變遷之路?！締栴}】人們最早使用柴火燃料，請(qǐng)結(jié)合資料及調(diào)查，說明木柴等柴火作燃料有哪些優(yōu)缺點(diǎn)？【學(xué)生回答】柴火主要是農(nóng)業(yè)廢棄物火木材等，來源廣、方便取材，且價(jià)格便宜等；但大量的木柴燃燒，產(chǎn)生濃煙，容易造成空氣污染，從而影響環(huán)境。木柴燃燒熱值低，燃燒效率低，造成極大的資源浪費(fèi)，等等?！窘處熤v解】從同學(xué)們的回答來看，柴火燃料主要存在的問題是，本身性能存在安全性低，熱值低，焚燒會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染等，不利于可持續(xù)發(fā)展。不可否認(rèn)，柴火燃料的使用在燃料的發(fā)展史上曾是一個(gè)重要階段，在人類文明和社會(huì)發(fā)展中做出重要貢獻(xiàn)。但是它的問題，也決定了人類需要尋找高熱值與安全性燃料，柴薪逐漸化石燃料取代?！締栴}】勞動(dòng)人民在使用柴火的過程中，進(jìn)行了多方便的燃燒調(diào)控處理，如進(jìn)行劈柴、柴火架空、風(fēng)箱鼓風(fēng)等操作，請(qǐng)同學(xué)們分析這些操作能使柴火充分燃燒的原理?！緦W(xué)生回答】劈柴和架空都可以增大柴火與氧氣的接觸面積，而鼓風(fēng)可以給柴火的燃料提供充足的氧氣?！具^渡】在世界能源革命背景下，中國家庭燃料也慢慢進(jìn)入了“煤”的時(shí)代?！締栴}】請(qǐng)結(jié)合資料及調(diào)查，說明蜂窩煤作燃料有哪些優(yōu)缺點(diǎn)？【學(xué)生回答】煤炭資源豐富，熱值較高，且燃燒過程中相較于柴草產(chǎn)生的煙塵灰渣較少。但蜂窩煤得存儲(chǔ)也占空間，且使用時(shí)不易引燃，會(huì)產(chǎn)生大量的空氣污染物等。【教師講解】中國的煤炭儲(chǔ)量居世界第三位，資源豐富，新中國成立后，尤其是改革開放以來，煤炭產(chǎn)量一路增長，到今天中國已經(jīng)成為煤炭產(chǎn)量世界第一。另外相較于柴火，煤炭的熱值更高，且產(chǎn)生的煙塵灰渣比柴草更少。但在之前學(xué)習(xí)化石能源的時(shí)候我們就了解到，煤炭是不可再生能源，燃燒過程中會(huì)產(chǎn)生二氧化硫、一氧化碳等空氣污染物，煤炭的使用對(duì)環(huán)境有很大的壞處。所以煤炭的使用存在很大的問題，在“碳中和”等環(huán)境問題的要求下，需作出大的調(diào)整。【問題】煤炭一般是固體，而勞動(dòng)人民在使用過程中會(huì)將煤炭搗碎或做成我們熟悉的蜂窩煤，請(qǐng)同學(xué)們分析這些操作能使煤炭充分燃燒的原理?！緦W(xué)生回答】搗碎或做成蜂窩狀，可以增大煤炭與氧氣的接觸面積，使其充分燃燒。【學(xué)生活動(dòng)3】根據(jù)煤炭的元素組成分析其燃燒產(chǎn)物，預(yù)測燃煤造成的環(huán)境問題及防治措施。（已知煤炭主要由C、H、O、S、N等元素組成）【學(xué)生回答】【教師介紹】脫硫脫氮的確為煤炭的清潔發(fā)展策略。具體方式可運(yùn)用化學(xué)方法如熱解、氣化等，通過加熱或氣化過程，使煤炭中的硫和氮元素轉(zhuǎn)化為氣體或液體形態(tài)，然后通過冷凝和分離技術(shù)去除。【過渡】90年代的中國廚房，改用了罐裝液化石油氣。液化石油氣是石油化工的重要產(chǎn)品?！締栴}】液化石油氣作為家庭燃料又有哪些優(yōu)勢呢？【學(xué)生回答】液化石油氣體積更小、質(zhì)量更輕，儲(chǔ)存運(yùn)輸更方便，且燃燒熱值更高。【教師講解】液化石油氣是石油分餾的產(chǎn)物之一，其主要成分是丙烷和丁烷，兩者充分燃燒的產(chǎn)物也都是二氧化碳和水。液化石油氣相較于煤炭，在燃燒過程中不會(huì)產(chǎn)生粉塵污染，更潔凈；石油氣的燃燒熱值更高，且可通過加壓轉(zhuǎn)化為液態(tài)儲(chǔ)存在鋼瓶中，體積更小，便于運(yùn)輸，使用也更方便。但液化石油氣也有很致命的缺點(diǎn)，可燃性氣體是易燃易爆物，所以液化石油氣在使用過程中易產(chǎn)生安全事故，且它也會(huì)引起人體中毒，對(duì)于人類不夠友好，以至于逐漸被天然氣等燃料替代。【過渡】“綠水青山就是金山銀山”，國家對(duì)于環(huán)境的重視，讓天然氣走近千家萬戶。國家頒布政策，推動(dòng)天然氣利用，大力建設(shè)天然氣管道，制定西氣東輸政策等?！締栴}】分析天然氣能夠取代液化石油氣被推廣的原因？【學(xué)生回答】天然氣的熱值高，使用更方便，且天然氣在化石能源中屬于較清潔能源?！窘處熤v解】同學(xué)們上述原因都說的非常正確，但天然氣也存在一定缺點(diǎn)，如不可再生，也屬于易燃易爆物等，使用過程中存在安全隱患?！締栴}】天然氣和液化石油氣一般都是通過燃?xì)庠畹妊b置進(jìn)行使用，使用過程中若出現(xiàn)火焰呈黃色的狀況，可通過調(diào)大進(jìn)風(fēng)口，請(qǐng)同學(xué)們分析這樣操作能使天然氣充分燃燒的原理。【學(xué)生回答】調(diào)大進(jìn)風(fēng)口可給燃料提供充足的氧氣，以提高燃料燃燒的效率，使燃料燃燒更充分。【學(xué)生活動(dòng)4】通過計(jì)算比較等質(zhì)量的石油氣（主要成分丁烷）和天然氣（主要成分甲烷）完全燃燒的二氧化碳排放量。【學(xué)生回答】【教師總結(jié)】通過化學(xué)方程式計(jì)算進(jìn)行對(duì)比可知，等質(zhì)量的丁烷燃燒產(chǎn)生的二氧化碳比甲烷要多，所以天然氣燃燒過程中的碳排放相對(duì)較小，屬于較清潔能源。除此之外，還可以從兩種物質(zhì)的含碳量角度進(jìn)行比較，丁烷含碳量高于甲烷，排放的二氧化碳較多?！緦W(xué)生活動(dòng)5】分析下面的數(shù)據(jù)資料，說一說用天然氣代替石油氣的原因。燃料種類石油氣天然氣密度（空氣密1.29kg/m3）2.35kg/m30.75kg/m3爆炸極限1.5%~9.5%5%~15%成本每1000kcal熱值的價(jià)格約為0.3元每1000kcal熱值的價(jià)格約為0.5元【學(xué)生回答】關(guān)注到石油氣的密度比天然氣大，爆炸極限范圍低。意味著一旦發(fā)生泄漏，天然氣會(huì)迅速向上擴(kuò)散，減少了聚集引發(fā)爆炸的可能性。液化石油氣易在地面形成可燃?xì)庠?，且更少的石油氣聚集就?huì)導(dǎo)致發(fā)生火災(zāi)或爆炸事故。并且，再結(jié)合成本數(shù)據(jù)，天然氣在均更有優(yōu)勢?！窘處熤v解】很好，總而言之，天然氣逐漸取代液化石油氣，是對(duì)更低含碳量和碳排放量，更高安全性、經(jīng)濟(jì)性的優(yōu)化。而天然氣經(jīng)濟(jì)性高則與近年國家的政策支持、資源豐富性及較低的開采和運(yùn)輸成本息息相關(guān)?！窘處熆偨Y(jié)】多種因素分析家用燃料變遷的原因。教學(xué)環(huán)節(jié)四展望未來的家用燃料【學(xué)生活動(dòng)6】試著從環(huán)保、經(jīng)濟(jì)成本、安全性、燃料熱值、操作便利等角度討論分析家用燃料未來的發(fā)展?！緦W(xué)生回答】未來燃料的發(fā)展方向：燃料更低碳環(huán)保、經(jīng)濟(jì)價(jià)值更高、更安全高效、操作更方便等?！窘處熤v解】“十四五”以來，我國堅(jiān)持“碳達(dá)峰”、“碳中和”這一目標(biāo)，國家綠色可再生能源體系構(gòu)建工程不斷推進(jìn)，我國家用清潔能源市場加速擴(kuò)容。如太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮艿惹鍧嵞茉匆验_始拓展使用，另外，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，越來越多的新能源得到開發(fā)，如生物天然氣和合成天然氣，均可實(shí)現(xiàn)可再生。其中，生物天然氣是一種以養(yǎng)殖業(yè)等有機(jī)廢棄物為原料，通過厭氧發(fā)酵和凈化提純產(chǎn)生的可再生天然氣。而合成天然氣是由二氧化碳與氫氣作為原料，在一定條件下生成甲烷。甲烷燃燒時(shí)排放二氧化碳，但如果從發(fā)電站和工廠等回收的二氧化碳作為生產(chǎn)甲烷的原料，則可實(shí)現(xiàn)二氧化碳排放和回收相抵消，實(shí)現(xiàn)“凈零碳”。跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)6調(diào)查家用燃料的變遷與合理使用1.燃料變遷：柴火→蜂窩煤→液化石油氣→管道煤氣→天然氣2.燃料變遷的影響因素：經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、燃料熱值、操作便利性、安全性3.未來燃料：綠色低碳、可持續(xù)發(fā)展1．同學(xué)們利用課余時(shí)間對(duì)家用燃料的變遷與合理利用進(jìn)行了調(diào)查，家用燃料的變遷過程為木材→蜂窩煤→液化石油氣→天然氣，下列說法正確的是（）A．木材架空燃燒更容易產(chǎn)生COB．蜂窩設(shè)計(jì)增大了煤與空氣的接觸面積C．液化石油氣屬于可再生燃料D．天然氣