化學(xué)高一《來自石油和煤的兩種基本化工原料》教學(xué)設(shè)計一、教學(xué)內(nèi)容分析1.課程標(biāo)準(zhǔn)解讀本節(jié)課聚焦《來自石油和煤的兩種基本化工原料》，是高中化學(xué)有機化學(xué)模塊的核心內(nèi)容之一，旨在構(gòu)建學(xué)生對化石燃料化工應(yīng)用的系統(tǒng)性認(rèn)知。依據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)，教學(xué)目標(biāo)需貫穿三維核心素養(yǎng)，具體如下：知識與技能維度：識記石油、煤的核心組成元素及關(guān)鍵物理、化學(xué)性質(zhì)；理解石油分餾、裂化、裂解及煤干餾的原理與工業(yè)價值；應(yīng)用烴類燃燒規(guī)律及化工轉(zhuǎn)化原理解釋生產(chǎn)生活現(xiàn)象；綜合分析化石燃料利用的生態(tài)與經(jīng)濟雙重影響，提出合理化利用方案。過程與方法維度：通過對比實驗探究石油、煤的燃燒特性與成分差異；借助模型建構(gòu)、圖表分析等方式具象化抽象化工過程；通過小組合作討論深化對資源與環(huán)境關(guān)系的辯證認(rèn)知。情感·態(tài)度·價值觀、核心素養(yǎng)維度：培育科學(xué)探究精神，體會化工技術(shù)發(fā)展的創(chuàng)新價值；樹立"綠色化工"理念，強化資源保護與環(huán)境保護意識；增強社會責(zé)任感，關(guān)注化石燃料替代能源的發(fā)展趨勢。2.學(xué)情分析已有基礎(chǔ)：學(xué)生已掌握物質(zhì)組成與分類、基本化學(xué)反應(yīng)類型、烴類（甲烷、乙烯）的初步性質(zhì)等知識，具備基礎(chǔ)實驗操作與觀察能力。生活關(guān)聯(lián)：通過日常能源使用、化工產(chǎn)品（塑料、汽油等）接觸，對石油和煤有感性認(rèn)知，但缺乏對其化工轉(zhuǎn)化過程的深層理解。認(rèn)知痛點：石油、煤的組成復(fù)雜性與化工轉(zhuǎn)化過程的抽象性，導(dǎo)致理解困難；對"原料加工產(chǎn)品"的產(chǎn)業(yè)鏈邏輯缺乏系統(tǒng)性梳理；對化石燃料使用的環(huán)境影響認(rèn)知片面，可持續(xù)發(fā)展理念薄弱。教學(xué)適配策略：采用"宏觀現(xiàn)象微觀結(jié)構(gòu)符號表征"三重表征教學(xué)法，降低抽象概念難度；結(jié)合生活實例與工業(yè)案例，建立知識與實際的關(guān)聯(lián)；設(shè)計分層任務(wù)與階梯式問題，適配不同認(rèn)知水平學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。二、教學(xué)目標(biāo)1.知識目標(biāo)識記：石油（烴類混合物，通式可表示為\ce{C_{n}H_{2n+2}}、\ce{C_{n}H_{2n}}等）、煤（復(fù)雜有機物與無機物混合物，組成通式可表示為\ce{C_{x}H_{y}S_{z}N_{w}}）的核心組成元素及可燃性、還原性等化學(xué)性質(zhì)；理解：石油分餾（物理變化）、裂化（\ce{C_{16}H_{34}\xlongequal[\Delta]{催化劑}C_{8}H_{18}+C_{8}H_{16}}）、裂解（\ce{C_{2}H_{6}\xlongequal{高溫}C_{2}H_{4}+H_{2}}）及煤干餾的原理與化學(xué)變化本質(zhì)；應(yīng)用：列舉3種以上石油、煤衍生的化工產(chǎn)品（如聚乙烯、滌綸、合成橡膠等），并說明其生產(chǎn)原料關(guān)聯(lián)；分析：對比化石燃料利用的優(yōu)勢（能量密度高、加工技術(shù)成熟）與劣勢（環(huán)境污染、資源枯竭），探討可持續(xù)利用路徑；綜合：基于化工轉(zhuǎn)化原理，繪制簡單"原料中間產(chǎn)物終端產(chǎn)品"關(guān)聯(lián)圖。2.能力目標(biāo)實驗探究：能規(guī)范完成石油、煤的燃燒對比實驗，準(zhǔn)確記錄實驗現(xiàn)象（如火焰顏色、產(chǎn)物檢驗結(jié)果）并分析推理；信息處理：能從圖表、文獻中提取石油加工工藝、環(huán)境影響等關(guān)鍵數(shù)據(jù)，進行歸納與解讀；邏輯推理：能基于烴類燃燒通式（\ce{C_{x}H_{y}+(x+\frac{y}{4})O_{2}\xlongequal{點燃}xCO_{2}+\frac{y}{2}H_{2}O}），推導(dǎo)化石燃料燃燒的產(chǎn)物規(guī)律與耗氧量關(guān)系。3.情感態(tài)度與價值觀目標(biāo)科學(xué)精神：感受化工技術(shù)從"粗放利用"到"精準(zhǔn)轉(zhuǎn)化"的發(fā)展歷程，體會科學(xué)家的探究精神與創(chuàng)新思維；人文情懷：了解化石燃料在人類工業(yè)文明進程中的核心作用，增強對化學(xué)學(xué)科價值的認(rèn)同；社會責(zé)任：樹立"既要發(fā)展又要環(huán)保"的可持續(xù)發(fā)展理念，主動關(guān)注綠色化工技術(shù)與新能源替代方案。4.科學(xué)思維目標(biāo)模型建構(gòu)：基于實驗現(xiàn)象與分子結(jié)構(gòu)，構(gòu)建"原料組成反應(yīng)類型產(chǎn)品性質(zhì)"的關(guān)聯(lián)模型；實證研究：通過設(shè)計對比實驗（如石油與煤燃燒產(chǎn)物中\(zhòng)ce{SO_{2}}、\ce{CO_{2}}的檢驗），驗證假設(shè)并得出結(jié)論；系統(tǒng)分析：從"開采加工使用廢棄"全鏈條，分析化石燃料對生態(tài)系統(tǒng)、經(jīng)濟發(fā)展的系統(tǒng)性影響。5.科學(xué)評價目標(biāo)元認(rèn)知：能自主反思實驗操作、知識理解中的不足，提出針對性改進措施；自我監(jiān)控：能依據(jù)知識目標(biāo)與評價標(biāo)準(zhǔn)，自主檢測核心知識點的掌握情況；同伴評價：能基于實驗報告的完整性、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性、結(jié)論合理性，對同伴作品進行客觀評價并提出改進建議。三、教學(xué)重點、難點1.教學(xué)重點核心組成與轉(zhuǎn)化：石油、煤的化學(xué)組成特點，及其在化工生產(chǎn)中的關(guān)鍵轉(zhuǎn)化反應(yīng)（裂化、裂解、干餾）原理；產(chǎn)品關(guān)聯(lián)：主要化工產(chǎn)品（聚乙烯、合成纖維等）的生產(chǎn)原料與反應(yīng)邏輯（如乙烯聚合：\ce{nCH_{2}=CH_{2}\xlongequal{催化劑}?[?CH_{2}?CH_{2}?]?_{n}}）；生態(tài)關(guān)聯(lián)：化石燃料開發(fā)利用與環(huán)境保護的辯證關(guān)系，可持續(xù)發(fā)展理念的實踐路徑。2.教學(xué)難點抽象過程具象化：石油裂化、裂解及煤干餾的微觀反應(yīng)機理與工業(yè)流程的理解；多步反應(yīng)邏輯鏈：從原料到終端產(chǎn)品的多步轉(zhuǎn)化關(guān)系（如煤→焦炭→電石→乙炔→聚氯乙烯）的梳理；綜合決策能力：資源利用效率與環(huán)境代價的平衡分析，提出兼具科學(xué)性與可行性的解決方案。四、教學(xué)準(zhǔn)備清單多媒體課件：包含石油/煤組成微觀模型、加工工藝動畫、環(huán)境影響數(shù)據(jù)圖表等；教具：烴類分子結(jié)構(gòu)模型（甲烷、乙烯、苯）、石油分餾裝置簡易模型；實驗器材：石油樣品、煤樣品、燒杯、酒精燈、導(dǎo)管、澄清石灰水、品紅溶液、稀鹽酸、試管、橡膠塞等；音頻視頻資料：化石燃料開采現(xiàn)場視頻、化工企業(yè)生產(chǎn)流程紀(jì)錄片；任務(wù)單：預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)案（含核心概念填空、預(yù)習(xí)疑問記錄）、課堂探究活動任務(wù)卡；評價表：實驗操作評分標(biāo)準(zhǔn)（含操作規(guī)范性、現(xiàn)象記錄、結(jié)論推理3個維度）、課堂參與度評價表；預(yù)習(xí)資料：教材對應(yīng)章節(jié)文本、化石燃料化工應(yīng)用科普短文；學(xué)習(xí)用具：筆記本、繪圖工具、計算器（用于燃燒反應(yīng)相關(guān)計算）；教學(xué)環(huán)境：小組合作式座位排列（4人一組）、黑板分區(qū)板書框架（知識體系區(qū)、實驗現(xiàn)象區(qū)、核心方程式區(qū)）。五、教學(xué)過程第一、導(dǎo)入環(huán)節(jié)（5分鐘）創(chuàng)設(shè)情境：展示"生活中的化工產(chǎn)品溯源圖"（如塑料袋→聚乙烯→乙烯→石油），提問："這些日常用品的'源頭'是什么？它們?nèi)绾螐氖汀⒚恨D(zhuǎn)化而來？"呈現(xiàn)沖突：播放兩段視頻（石油燃燒提供能源的便利場景vs煤燃燒導(dǎo)致霧霾的環(huán)境問題），引發(fā)思考："石油和煤是'天使'還是'魔鬼'？我們該如何正確看待它們的作用？"明確任務(wù)：提出本節(jié)課核心探究任務(wù)："揭秘石油和煤的組成與性質(zhì)，探索其化工轉(zhuǎn)化路徑，尋找資源利用與環(huán)境保護的平衡之道。"回顧舊知：引導(dǎo)學(xué)生回憶烴類燃燒規(guī)律、物質(zhì)組成與性質(zhì)的關(guān)聯(lián)等知識點，為新知學(xué)習(xí)鋪墊。第二、新授環(huán)節(jié)（30分鐘）任務(wù)一：石油和煤的組成與性質(zhì)（8分鐘）教學(xué)目標(biāo)：知識：掌握石油、煤的組成元素與核心性質(zhì)；能力：提升觀察、對比分析與歸納能力；素養(yǎng)：培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)求實的科學(xué)態(tài)度。教師活動：展示石油（黏稠液體，分不同顏色）、煤（黑色固體，分煙煤、無煙煤）樣品，引導(dǎo)學(xué)生觀察外觀并記錄；組織對比實驗：分別點燃少量石油和煤，用干冷燒杯檢驗水生成，用澄清石灰水檢驗\ce{CO_{2}}，用濕潤的品紅試紙檢驗\ce{SO_{2}}；提出問題鏈："兩種物質(zhì)燃燒的火焰顏色、產(chǎn)物有何差異？差異源于組成上的什么不同？"引導(dǎo)學(xué)生歸納組成與性質(zhì)，用表格形式呈現(xiàn)核心結(jié)論。學(xué)生活動：觀察樣品外觀，記錄狀態(tài)、顏色、光澤等物理特征；規(guī)范操作實驗，記錄實驗現(xiàn)象（如下表）；小組討論，結(jié)合實驗現(xiàn)象推導(dǎo)組成元素，歸納化學(xué)性質(zhì)；分享討論結(jié)果，完善認(rèn)知。物質(zhì)物理外觀燃燒現(xiàn)象產(chǎn)物檢驗結(jié)果核心組成元素推測石油黏稠液體，棕黑色/淡黃色火焰明亮，無煙或少量煙燒杯內(nèi)壁有水霧，澄清石灰水變渾濁，品紅試紙不變色C、H（主要）煤黑色固體，質(zhì)地疏松/致密火焰呈黃色，煙量大燒杯內(nèi)壁有水霧，澄清石灰水變渾濁，品紅試紙褪色C、H、S（主要）即時評價標(biāo)準(zhǔn)：物理特征描述準(zhǔn)確，實驗現(xiàn)象記錄完整；能基于產(chǎn)物檢驗結(jié)果合理推導(dǎo)組成元素；實驗操作規(guī)范，小組合作高效。任務(wù)二：石油和煤的加工過程（8分鐘）教學(xué)目標(biāo)：知識：理解石油分餾、裂化、裂解及煤干餾的原理與目的；能力：提升圖表分析與邏輯歸納能力；素養(yǎng)：培養(yǎng)對化工技術(shù)的探究興趣。教師活動：展示石油加工工藝對比表（如下），引導(dǎo)學(xué)生分析不同工藝的差異；播放石油分餾與裂化的微觀動畫，具象化分子變化過程；提出問題："為什么要對石油進行裂化和裂解？兩者的產(chǎn)物有何不同用途？"簡要介紹煤干餾的工業(yè)流程與產(chǎn)物（焦炭、煤焦油、焦?fàn)t氣）。學(xué)生活動：分析工藝對比表，歸納變化類型、反應(yīng)條件與核心目的；結(jié)合動畫理解分子層面的轉(zhuǎn)化規(guī)律；小組討論并回答問題，明確加工工藝與產(chǎn)品用途的關(guān)聯(lián)。加工工藝變化類型核心反應(yīng)示例反應(yīng)條件主要目的分餾物理變化加熱、分餾塔分離不同沸點的烴（如汽油、柴油）裂化化學(xué)變化\ce{C_{16}H_{34}\xlongequal[\Delta]{催化劑}C_{8}H_{18}+C_{8}H_{16}}加熱、催化劑提高輕質(zhì)油（汽油）產(chǎn)量裂解化學(xué)變化\ce{C_{2}H_{6}\xlongequal{高溫}C_{2}H_{4}+H_{2}}高溫（7001000℃）生產(chǎn)短鏈烯烴（乙烯、丙烯），作為化工原料即時評價標(biāo)準(zhǔn)：能準(zhǔn)確區(qū)分不同加工工藝的變化類型；能闡述裂化與裂解的目的差異；能結(jié)合反應(yīng)方程式說明產(chǎn)物與原料的關(guān)聯(lián)。任務(wù)三：石油和煤在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用（7分鐘）教學(xué)目標(biāo)：知識：掌握石油、煤衍生化工產(chǎn)品的生產(chǎn)邏輯；能力：提升知識遷移與應(yīng)用創(chuàng)新能力；素養(yǎng)：強化社會責(zé)任感與可持續(xù)發(fā)展意識。教師活動：展示"化石燃料中間產(chǎn)物終端產(chǎn)品"關(guān)聯(lián)圖（文字描述：石油→乙烯→聚乙烯（塑料袋）；煤→焦炭→電石→乙炔→聚氯乙烯（PVC管））；提出問題："除了塑料，你還知道哪些由石油、煤制成的化工產(chǎn)品？它們的生產(chǎn)原料是什么？"引導(dǎo)學(xué)生分析產(chǎn)品應(yīng)用的利弊（如塑料便利與白色污染）。學(xué)生活動：梳理關(guān)聯(lián)邏輯，記憶典型產(chǎn)品的轉(zhuǎn)化路徑；結(jié)合生活經(jīng)驗列舉化工產(chǎn)品，小組內(nèi)交流分享；討論產(chǎn)品應(yīng)用的雙面性，初步建立"綠色消費"意識。即時評價標(biāo)準(zhǔn)：能準(zhǔn)確列舉3種以上關(guān)聯(lián)產(chǎn)品及對應(yīng)原料；能辯證分析產(chǎn)品應(yīng)用的利弊；小組交流積極，觀點表達(dá)清晰。任務(wù)四：資源利用與環(huán)境保護（7分鐘）教學(xué)目標(biāo)：知識：理解資源利用與環(huán)境保護的辯證關(guān)系，掌握可持續(xù)發(fā)展核心內(nèi)涵；能力：提升綜合分析與決策能力；素養(yǎng)：增強全球視野與環(huán)境責(zé)任感。教師活動：展示"化石燃料燃燒污染物排放占比柱狀圖"（文字描述：\ce{CO_{2}}占比60%，\ce{SO_{2}}占比25%，氮氧化物占比10%，其他5%）；提出討論題："如何平衡化石燃料的利用與環(huán)境保護？可以從哪些層面（技術(shù)、政策、個人）提出解決方案？"介紹綠色化工技術(shù)（如脫硫脫硝技術(shù)、碳捕獲與封存技術(shù)）與新能源替代路徑（太陽能、風(fēng)能）。學(xué)生活動：分析數(shù)據(jù)圖表，認(rèn)識化石燃料的環(huán)境影響程度；小組討論，從技術(shù)創(chuàng)新、政策監(jiān)管、個人行為等角度提出解決方案；分享討論成果，深化對可持續(xù)發(fā)展理念的理解。即時評價標(biāo)準(zhǔn)：能準(zhǔn)確描述資源與環(huán)境的辯證關(guān)系；提出的解決方案具有科學(xué)性與可行性；小組討論邏輯清晰，貢獻度均衡。第三、鞏固訓(xùn)練（10分鐘）基礎(chǔ)鞏固層寫出石油中烷烴的通式______，煤的核心組成元素有______（至少3種）；下列屬于石油化學(xué)變化的加工工藝是（）A.分餾B.裂化C.蒸餾D.過濾寫出乙烯聚合生成聚乙烯的化學(xué)方程式______；列舉2種石油衍生的化工產(chǎn)品：、；化石燃料燃燒產(chǎn)生的主要環(huán)境問題有______（至少2種）。綜合應(yīng)用層設(shè)計實驗方案，檢驗煤燃燒產(chǎn)物中含有\(zhòng)ce{CO_{2}}、\ce{SO_{2}}和\ce{H_{2}O}（簡要說明實驗步驟、試劑選擇與現(xiàn)象預(yù)期）；分析乙烯作為"石化工業(yè)之母"的原因，結(jié)合其用途說明石油化工的重要性；結(jié)合我國"雙碳"目標(biāo)，探討化石燃料可持續(xù)利用的技術(shù)路徑與政策建議。拓展挑戰(zhàn)層基于石油裂解產(chǎn)物乙烯和丙烯，設(shè)計一種新型復(fù)合材料的合成思路（說明原料、核心反應(yīng)與產(chǎn)品用途）；調(diào)研某地區(qū)化石燃料開采對土壤、水體的影響，提出針對性治理方案（需包含技術(shù)原理與實施步驟）。即時反饋教師針對典型錯誤（如化學(xué)方程式配平、實驗方案邏輯）進行集中點評；小組內(nèi)互換作業(yè)，依據(jù)評價標(biāo)準(zhǔn)進行互評打分；展示優(yōu)秀作業(yè)與典型錯誤案例，引導(dǎo)學(xué)生對比反思；利用多媒體投影快速呈現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)答案，答疑解惑。第四、課堂小結(jié)（5分鐘）知識體系建構(gòu)：引導(dǎo)學(xué)生用思維導(dǎo)圖梳理"組成性質(zhì)加工應(yīng)用環(huán)保"的核心邏輯鏈，回扣導(dǎo)入環(huán)節(jié)的核心問題；方法提煉：總結(jié)本節(jié)課用到的科學(xué)思維方法（對比分析、模型建構(gòu)、實證探究、系統(tǒng)思維）；懸念設(shè)置："除了石油和煤，還有哪些化石燃料？它們的化工應(yīng)用與石油、煤有何異同？下節(jié)課我們將進一步探索。"小結(jié)展示：邀請23名學(xué)生展示自己的知識梳理成果，分享學(xué)習(xí)心得。六、作業(yè)設(shè)計基礎(chǔ)性作業(yè)（1520分鐘）規(guī)范書寫石油裂化（十六烷）、乙烯燃燒的化學(xué)方程式，并注明反應(yīng)類型；繪制石油分餾與裂化的工藝對比表（包含變化類型、條件、目的、產(chǎn)物）；簡述化石燃料利用與環(huán)境保護的關(guān)系，列舉1種綠色化工技術(shù)的原理。拓展性作業(yè)（2030分鐘）設(shè)計完整實驗方案，驗證石油的可燃性與含氫元素的性質(zhì)（包含實驗裝置圖、操作步驟、安全注意事項）；分析塑料包裝的"生產(chǎn)使用廢棄"全鏈條對環(huán)境的影響，提出減少白色污染的個人行動方案；撰寫短文《化石燃料與人類文明》（300字左右），闡述化石燃料在工業(yè)發(fā)展中的作用與挑戰(zhàn)。探究性/創(chuàng)造性作業(yè)（3045分鐘）查閱文獻，了解"煤制油"技術(shù)的原理與發(fā)展現(xiàn)狀，撰寫一份技術(shù)可行性分析報告（包含反應(yīng)原理、優(yōu)缺點、應(yīng)用前景）；結(jié)合新能源技術(shù)（如氫能、太陽能），設(shè)計"化石燃料新能源"過渡階段的能源利用方案（需說明能量轉(zhuǎn)化路徑與環(huán)保優(yōu)勢）；創(chuàng)作科普海報《石油和煤的"前世今生"》，以圖文結(jié)合形式呈現(xiàn)其組成、加工與應(yīng)用，突出可持續(xù)發(fā)展理念。七、本節(jié)知識清單及拓展組成特性：石油是烴類混合物（烷烴、烯烴、芳香烴等），煤是有機物與無機物的復(fù)雜混合物，核心元素為C、H，含少量S、N、O；物理性質(zhì)：石油（密度0.80.9g/cm3，不溶于水，沸點范圍寬），煤（密度1.11.5g/cm3，不溶于水，無固定熔點沸點）；化學(xué)性質(zhì)：可燃性（\ce{C_{x}H_{y}+(x+\frac{y}{4})O_{2}\xlongequal{點燃}xCO_{2}+\frac{y}{2}H_{2}O}）、還原性（可與\ce{CO_{2}}反應(yīng)：\ce{C+CO_{2}\xlongequal{高溫}2CO}）；加工工藝：分餾（物理分離）、裂化（輕質(zhì)油增產(chǎn)）、裂解（化工原料生產(chǎn)）、干餾（煤的深度加工）；產(chǎn)品關(guān)聯(lián)：乙烯→聚乙烯（塑料）、丙烯→聚丙烯（纖維）、苯→甲苯→炸藥/染料；利弊分析：優(yōu)勢（能量密度高、加工技術(shù)成熟、產(chǎn)品種類豐富），劣勢（溫室氣體排放、酸雨成因、資源不可再生）；環(huán)保路徑：脫硫脫硝技術(shù)（去除\ce{SO_{2}}、\ce{NO_{x}}）、碳捕獲與封存（CCS）、循環(huán)經(jīng)濟模式（產(chǎn)品回收再利用）；可持續(xù)發(fā)展：核心是"代際公平"，關(guān)鍵路徑為"降耗、減排、替代、循環(huán)"；學(xué)科關(guān)聯(lián)：化學(xué)平衡與生態(tài)平衡的共性（系統(tǒng)穩(wěn)定性、動態(tài)平衡），化工技術(shù)與材料科學(xué)、環(huán)境科學(xué)的交叉應(yīng)用；技術(shù)創(chuàng)新：催化裂化催化劑（分子篩）、煤的氣化液