高中化學(xué)資源開發(fā)利用教學(xué)設(shè)計(jì)方案一、教學(xué)背景與設(shè)計(jì)理念化學(xué)學(xué)科以物質(zhì)轉(zhuǎn)化與資源利用為研究核心，其教學(xué)需回應(yīng)“資源如何科學(xué)開發(fā)、高效利用、綠色轉(zhuǎn)化”的現(xiàn)實(shí)命題?！镀胀ǜ咧谢瘜W(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》明確要求，教學(xué)應(yīng)立足真實(shí)問題情境，發(fā)展學(xué)生“科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任”“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)”等核心素養(yǎng)。本教學(xué)設(shè)計(jì)以“資源開發(fā)利用”為主線，整合教材知識(shí)、生活實(shí)例、數(shù)字化工具與社會(huì)資源，構(gòu)建“情境—探究—應(yīng)用”的教學(xué)閉環(huán)，引導(dǎo)學(xué)生從化學(xué)視角理解資源的價(jià)值與可持續(xù)利用路徑。二、教學(xué)目標(biāo)設(shè)定（一）知識(shí)與技能目標(biāo)1.梳理金屬礦物（如鋁土礦、赤鐵礦）、海水資源、化石燃料的開發(fā)利用原理，掌握電解法、氧化還原反應(yīng)、分離提純等核心技術(shù)的化學(xué)本質(zhì)。2.理解綠色化學(xué)理念（如原子經(jīng)濟(jì)性、零排放）在資源利用中的實(shí)踐，能分析典型化工流程的環(huán)境效益與經(jīng)濟(jì)效益。（二）過程與方法目標(biāo)1.通過“問題鏈驅(qū)動(dòng)+實(shí)驗(yàn)探究”，提升從復(fù)雜情境中提取化學(xué)問題、設(shè)計(jì)解決方案的能力（如模擬海水提溴的微型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)）。2.借助數(shù)字化資源（如化工流程虛擬仿真），發(fā)展“宏觀現(xiàn)象—微觀反應(yīng)—符號(hào)表達(dá)”的三重表征思維。（三）情感態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo)1.體會(huì)化學(xué)技術(shù)對(duì)資源可持續(xù)利用的關(guān)鍵作用，樹立“資源有限、創(chuàng)新無(wú)限”的發(fā)展觀。2.關(guān)注資源開發(fā)中的環(huán)境倫理問題，形成綠色化學(xué)的責(zé)任意識(shí)（如討論廢舊電池回收的社會(huì)價(jià)值）。三、教學(xué)內(nèi)容分析高中化學(xué)“資源開發(fā)利用”主題涵蓋必修模塊（如《化學(xué)2》“化學(xué)與可持續(xù)發(fā)展”）與選修模塊（如《化學(xué)反應(yīng)原理》“電化學(xué)”、《化學(xué)與技術(shù)》“資源綜合利用”）的核心內(nèi)容，知識(shí)脈絡(luò)呈現(xiàn)“基礎(chǔ)原理—技術(shù)應(yīng)用—社會(huì)價(jià)值”的進(jìn)階邏輯：核心知識(shí)點(diǎn)：金屬冶煉的熱還原法/電解法、海水提鎂/提溴/提碘的化學(xué)原理、石油分餾與裂化/煤的干餾與氣化、綠色化學(xué)的12條原則（如原子利用率計(jì)算）。重點(diǎn)與難點(diǎn)：化工流程中“反應(yīng)條件優(yōu)化”（如電解氧化鋁的熔融冰晶石作用）、“物質(zhì)循環(huán)利用”（如侯氏制堿法的母液處理）的化學(xué)邏輯；綠色化學(xué)理念與工業(yè)生產(chǎn)實(shí)際的平衡分析。四、教學(xué)資源開發(fā)策略（一）文本資源的深度挖掘教材是核心資源，但需拓展“資源利用”的廣度。例如，結(jié)合《化學(xué)與技術(shù)》中“海水淡化與綜合利用”的案例，補(bǔ)充我國(guó)“海水稻”種植對(duì)鹽堿地資源的開發(fā)案例，引導(dǎo)學(xué)生分析“化學(xué)改良土壤”的原理（如離子交換樹脂的應(yīng)用）。同時(shí)，推薦《綠色化學(xué)導(dǎo)論》等科普文獻(xiàn)，讓學(xué)生自主梳理“原子經(jīng)濟(jì)反應(yīng)”的典型實(shí)例（如環(huán)氧乙烷的綠色合成）。（二）實(shí)驗(yàn)資源的創(chuàng)新設(shè)計(jì)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)側(cè)重驗(yàn)證性，需轉(zhuǎn)化為探究性資源。例如，將“海帶提碘”實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)化為微型化、生活化設(shè)計(jì)：用家庭常見的食用海帶（替代干海帶），以白醋（替代稀硫酸）酸化，雙氧水（替代氯水）氧化，淀粉試紙檢驗(yàn)，既降低操作難度，又強(qiáng)化“生活資源化學(xué)化”的認(rèn)知。此外，開發(fā)“廢舊電池中鋅、銅的回收”實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生設(shè)計(jì)“溶解—除雜—電解”的流程，體會(huì)資源循環(huán)的價(jià)值。（三）數(shù)字化資源的整合應(yīng)用利用虛擬仿真技術(shù)突破工業(yè)流程的教學(xué)難點(diǎn)。例如，借助“化工流程3D仿真平臺(tái)”，讓學(xué)生模擬“合成氨工廠”的壓強(qiáng)、溫度調(diào)控，觀察轉(zhuǎn)化率與反應(yīng)速率的動(dòng)態(tài)變化，理解“平衡移動(dòng)原理”在資源高效利用中的應(yīng)用。同時(shí)，引入“中國(guó)資源衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)”（如鋁土礦分布熱力圖），通過數(shù)據(jù)分析，培養(yǎng)學(xué)生“資源分布—開發(fā)成本—技術(shù)需求”的關(guān)聯(lián)思維。（四）生活與社會(huì)資源的聯(lián)結(jié)挖掘生活中的資源利用案例，如“廚余垃圾制沼氣”的家庭實(shí)驗(yàn)（用塑料瓶模擬沼氣池，記錄產(chǎn)氣速率與溫度的關(guān)系），或調(diào)研社區(qū)“垃圾分類中的資源回收”（如廢舊金屬、塑料的再利用途徑）。此外，邀請(qǐng)化工企業(yè)工程師開展“線上講座”，分享“工業(yè)廢水零排放”的技術(shù)創(chuàng)新，讓學(xué)生感知化學(xué)技術(shù)的社會(huì)價(jià)值。五、教學(xué)實(shí)施過程（以“海水資源的綜合利用”為例）（一）情境導(dǎo)入：矛盾中激發(fā)探究欲播放新聞片段：“我國(guó)沿海地區(qū)面臨‘缺水’與‘海水資源豐富’的矛盾，如何破解？”展示海水成分表（含Na?、Mg2?、Br?、I?等），提出驅(qū)動(dòng)性問題：“從化學(xué)視角，海水能轉(zhuǎn)化為哪些可利用的資源？轉(zhuǎn)化的核心障礙是什么？”（如Mg2?濃度低、Br?易揮發(fā)）。（二）知識(shí)建構(gòu)：?jiǎn)栴}鏈引導(dǎo)深度思考1.海水提鎂：呈現(xiàn)“貝殼—石灰乳—Mg(OH)?—MgCl?—Mg”的流程，追問：“為何用石灰乳沉淀Mg2?而非NaOH？如何從MgCl?溶液獲得無(wú)水MgCl?？”（引導(dǎo)分析“水解平衡”與“電解條件”）。2.海水提溴：對(duì)比教材“吹出法”流程（Cl?氧化→熱空氣吹出→SO?吸收→再氧化），小組討論：“每一步的化學(xué)原理是什么？如何提高溴的提取率？”（滲透“循環(huán)利用”思想）。（三）實(shí)驗(yàn)探究：微型化設(shè)計(jì)突破難點(diǎn)分組完成“微型海水提溴”實(shí)驗(yàn)：用含Br?的模擬海水（加KBr溶液），滴加稀氯水（氧化），振蕩后加CCl?萃取（宏觀現(xiàn)象）；再向水層通SO?（模擬吸收），加氯水（再氧化），觀察顏色變化。實(shí)驗(yàn)后反思：“工業(yè)生產(chǎn)中如何放大實(shí)驗(yàn)效率？綠色化學(xué)的要求是什么？”（四）拓展應(yīng)用：真實(shí)情境中踐行責(zé)任展示“海水淡化廠濃鹽水的處理難題”，小組設(shè)計(jì)“濃鹽水提鉀、提溴的耦合工藝”，要求：①畫出流程示意圖；②標(biāo)注核心反應(yīng)的化學(xué)方程式；③分析工藝的環(huán)境效益（如減少濃鹽水排放）。此環(huán)節(jié)培養(yǎng)學(xué)生“技術(shù)優(yōu)化”與“綠色發(fā)展”的協(xié)同思維。（五）總結(jié)升華：核心素養(yǎng)的結(jié)構(gòu)化梳理引導(dǎo)學(xué)生用“概念圖”整合知識(shí)：以“海水資源”為中心，關(guān)聯(lián)“化學(xué)原理（氧化還原、平衡移動(dòng)）”“技術(shù)手段（電解、萃?。薄吧鐣?huì)價(jià)值（資源增值、環(huán)境友好）”，并反思“化學(xué)技術(shù)如何服務(wù)于資源的可持續(xù)利用”，回扣核心素養(yǎng)目標(biāo)。六、教學(xué)評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)（一）過程性評(píng)價(jià)1.實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)評(píng)價(jià)：觀察學(xué)生在“海帶提碘”“海水提溴”實(shí)驗(yàn)中的操作規(guī)范性、問題解決能力（如裝置改進(jìn)建議），用“實(shí)驗(yàn)報(bào)告+教師評(píng)語(yǔ)”記錄。2.思維品質(zhì)評(píng)價(jià)：通過“問題鏈回答”（如“為何侯氏制堿法能提高NaCl利用率？”），評(píng)估學(xué)生“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”的水平。（二）終結(jié)性評(píng)價(jià)1.項(xiàng)目作業(yè)：設(shè)計(jì)“校園廢棄物資源回收方案”（如廢舊紙張制葡萄糖、易拉罐制明礬），要求包含“化學(xué)原理—實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)—成本分析—環(huán)境效益”，以報(bào)告或展板形式呈現(xiàn)。2.試題測(cè)評(píng)：精選情境化試題，如“分析某光伏企業(yè)‘工業(yè)硅—多晶硅’生產(chǎn)的綠色化改進(jìn)（涉及SiHCl?的循環(huán)利用）”，考查學(xué)生“宏觀辨識(shí)—微觀探析—符號(hào)表達(dá)”的綜合能力。（三）資源開發(fā)評(píng)價(jià)通過“教學(xué)資源反饋表”，收集學(xué)生對(duì)“數(shù)字化仿真”“生活實(shí)驗(yàn)”的滿意度，評(píng)估資源的適配性（如虛擬實(shí)驗(yàn)的交互性、生活案例的相關(guān)性），為后續(xù)優(yōu)化提供依據(jù)。七、教學(xué)反思與改進(jìn)教學(xué)實(shí)施后，需關(guān)注以下問題：①實(shí)驗(yàn)資源的安全性與可操作性（如微型實(shí)驗(yàn)的藥品用量、裝置氣密性）；②數(shù)字化資源的認(rèn)知負(fù)荷（如仿真平臺(tái)的信息復(fù)雜度是否過高）；③生活案例的地域適配性（如沿海與內(nèi)陸地區(qū)的資源差異）。后續(xù)可通過“學(xué)生訪談”“課堂觀察”優(yōu)化資源：例如，針對(duì)內(nèi)陸學(xué)生，補(bǔ)充“鹽湖提鋰”的案例；簡(jiǎn)化虛擬實(shí)驗(yàn)的操作步驟，增強(qiáng)交互性。結(jié)語(yǔ)：