化學與社會發(fā)展主題-兼談教學設計的基本方法

化學與社會發(fā)展主題——兼談教學設計的方法合作討論完成：化學與社會發(fā)展的選擇題初中：化學與社會發(fā)展高中必修：化學與可持續(xù)發(fā)展匯報交流整體感受、收獲問題疑惑梳理：教學設計的核心環(huán)節(jié)與要素以STSE內(nèi)容為主的

教學探討北師大化學教育研究所高端備課項目組胡久華以STSE內(nèi)容為主的教學初中下冊人類重要的營養(yǎng)物質(zhì)、化學元素與人體健康有機合成材料高中必修酸雨及其防治、金屬材料、復合材料海水資源的綜合利用、礦石資源的開發(fā)利用有機化學基礎(chǔ)用途廣泛的高分子材料、功能高分子材料化學與生活模塊化學與技術(shù)模塊STSE教學——現(xiàn)狀與問題課程標準要求——要求低、不詳細考試評價導向——基本不考察已有研究——很少（知識介紹）基本上是科普介紹老師簡單介紹學生自己課下閱讀部分教師在教學目標上有更高的要求在具體教學中更多時候具體知識和案例分析缺少從案例到方法、觀念STSE教學——現(xiàn)狀與問題教師對STSE教學的更高追求想教好，但不知道教什么，不知道怎么教不是只講知識，不能像科普，體現(xiàn)STS選修5有機化學基礎(chǔ)第五章進入合成有機高分子化合物的時代第一節(jié)合成高分子化合物的基本方法一、加成聚合反應二、縮合聚合反應第二節(jié)應用廣泛的高分子材料第三節(jié)功能高分子材料用途廣泛的高分子材料備課討論：教師備課準備：第一部分想展示各種高分子材料在生活中的用途，讓學生初步感受到化學在生活中起著多么重要的作用第二部分想以纖維的發(fā)展讓學生了解化學在人類生活中的重要作用第三部分，想讓學生展望一些理想材料，體會設計這樣的材料在結(jié)構(gòu)上要注意什么STSE教學——教學現(xiàn)狀用途廣泛的高分子材料備課討論研究者：希望讓學生收獲什么？教師：我備課的時候，希望通過化纖在人們使用的過程中是如何一步一步來的，從天然的到人造的，最后到合成的，這其中是因為出現(xiàn)了一定的問題，人們才想改進的。研究者：這主要是素材，用這素材的目的是什么？教師：想讓學生體會化學在生活中，為改善生活質(zhì)量的作用。研究者：最核心的是這個嗎？教師：還想讓學生對之前學習的加聚、縮聚進行鞏固缺乏清晰、具體的教學定位功能高分子材料備課討論教師：不想做成科普展示，或功能高分子材料的介紹備課準備：尋找素材讓學生感知功能高分子材料的應用。建立科學的思維：通過對某些事物的認識和觀察受到啟發(fā)，想到利用化學知識對某些性能強化和完善。例如高吸水性樹脂受到紙張、棉花吸水的啟發(fā)學科思想：通過特定高分子材料，開闊思路，通過分析想達到的目的，結(jié)合化學知識，設計有特定功能的高分子材料。教學課件主要是展示各種功能高分子材料海水淡化，離子交互膜和高考題有結(jié)合，想在課堂上展示一下，可以先做實驗，后做成視頻，在課堂上展示獲得高吸水性樹脂的兩種方法。通過對比，突出功能高分子材料的優(yōu)越性，可以做學生實驗導電高分子，壓電橡膠，發(fā)光二極管、聚合物做的太陽能電池。想買樣品讓學生看。醫(yī)用高分子材料和人造器官STSE教學——教學現(xiàn)狀教師不清楚教學的核心內(nèi)容、教學重點教師不清楚更高教學追求的方向和目標，主要是使學生認識或體會化學的重要作用主要追求教學素材的新穎，主要功能是激發(fā)學生的興趣開始追求教學活動的設計，但是活動的功能主要是興趣和感性認識想追求學科思想和科學方法，但是沒有方向STSE教學——教學定位和目標STSE教學首要是科學，化學學科，化學學科思想，從化學的視角認識分析實際問題有機化學基礎(chǔ)模塊性質(zhì)-結(jié)構(gòu)-反應高分子化合物結(jié)構(gòu)、高分子化合物的性質(zhì)、高分子化合物的反應線型、支鏈型、體型-熱塑、熱固、硬度、密度-降解、硫化等從高分子化合物結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、反應的視角認識高分子材料問題功能高分子材料-功能基團STSE教學——教學定位和目標STSE教學首要是科學，化學學科，化學學科思想，從化學的視角認識分析實際問題海水資源綜合利用化學學科思想、化學科學視角從化學的視角看海水（物質(zhì)、元素）從化學的視角看海水提溴、提鎂等（物質(zhì)轉(zhuǎn)化、元素轉(zhuǎn)化）基于元素的思考基于物質(zhì)的思考1、以物質(zhì)形式認識資源（認為海水中存在氯化鈉這樣的物質(zhì)）。2、以物質(zhì)形式去思考富集、轉(zhuǎn)化、分離、提純（會想到蒸發(fā)、過濾、萃取這樣的物理方法）1、從元素角度認識資源（海水中存在各種元素，同種元素以不同的價態(tài)和形式存在）2、從元素角度思考過程中涉及的轉(zhuǎn)化（同種價態(tài)，酸堿和復分解反應；不同價態(tài)，氧化還原反應）元素觀元素的轉(zhuǎn)化核心元素在資源中的存在形式與在產(chǎn)品中存在形式之間涉及的轉(zhuǎn)化同一價態(tài)間的轉(zhuǎn)化（復分解反應）不同價態(tài)間的轉(zhuǎn)化（氧化還原反應）轉(zhuǎn)化觀STSE教學——體現(xiàn)化學學科思想STSE教學首要是科學，化學學科，化學學科思想，從化學的視角認識分析實際問題如何確定具體教學的學科思想首先知道化學學科的核心觀念元素觀、能量觀、微粒作用觀、結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)、綠色應用等明確各個模塊的核心學科思想根據(jù)STS教學內(nèi)容所屬的模塊，確定體現(xiàn)的學科思想STS教學E——教學定位和目標認識分析實際問題的基本角度和框架實際問題的類型-材料、健康、環(huán)境、資源與能源用化學視角認識分析什么材料的認識框架由材料制成的用品、材料的組成、材料的性能、材料的制備、材料的使用資源的認識框架資源、生產(chǎn)問題，生產(chǎn)技術(shù)，生產(chǎn)工藝流程、產(chǎn)品

STSE教學——教學定位和目標化學視角、實際問題視角的對應關(guān)系材料的組成、材料的性能、材料的使用、材料的制備物質(zhì)的組成與結(jié)構(gòu)、物質(zhì)的性質(zhì)、物質(zhì)的轉(zhuǎn)化從化學視角認識分析材料問題路徑1：物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、性能、用途、產(chǎn)品路徑2：根據(jù)需要設計合成高分子材料從化學視角認識分析海水資源利用問題富集-轉(zhuǎn)化-分離STSE教學——教學定位和目標從化學視角分析問題，體現(xiàn)化學學科思想建立各類實際問題分析的基本角度和思路科學方法與態(tài)度：認識、分析、面對實際問題的科學做法與態(tài)度核心觀念：科學、技術(shù)、社會、環(huán)境之間的關(guān)系可持續(xù)發(fā)展（綠色、友好、清潔）辯證的觀點STSE教學——素材的選擇體現(xiàn)化學學科思想體現(xiàn)STSE方面的核心觀念真實、前沿、熱點學生具有動手和動腦空間（獲得思路和方法的必要）高分子材料——發(fā)泡塑料飯盒功能高分子材料——高吸水性材料海水資源綜合利用——提溴、提鎂STSE教學——核心教學策略主要教學思路：面-點-面高分子材料——塑料——發(fā)泡塑料（聚苯乙烯的溶解性，體驗物質(zhì)的性質(zhì)與材料性能的關(guān)系，材料的性能與使用的關(guān)系）——不同的聚乙烯塑料（結(jié)構(gòu)-制備工藝、結(jié)構(gòu)-性能-應用）——酚醛樹脂材料制備（體驗線型和網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)高分子材料的合成）——總結(jié)，高分析材料的發(fā)展趨勢《海水資源綜合利用》教學環(huán)節(jié)對資源的認識從海水中提溴從資源中提碘從海水中提鎂各工廠的整體規(guī)劃對不同地區(qū)海洋城市發(fā)展模式的評價開放度不斷增大種類：物質(zhì)資源和能量資源特點：資源（元素）豐富，總含量高，但濃度低以問題引導思路，實驗探究，總結(jié)從資源到產(chǎn)品的一般思路方法提供資料，學生完全自主設計流程，應用鞏固設計、交流、評價，實現(xiàn)資源的綜合利用依據(jù)真實資料評價、交流，提升基于STSE綜合考慮問題的能力提供資料，設計提取思路（以作業(yè)形式）STSE教學——核心教學策略對點的深入分析，承載核心的化學學科觀念和STSE觀念高分子材料——塑料——發(fā)泡塑料（聚苯乙烯的溶解性，體驗物質(zhì)的性質(zhì)與材料性能的關(guān)系，材料的性能與使用的關(guān)系）——不同的聚乙烯塑料（結(jié)構(gòu)-制備工藝、結(jié)構(gòu)-性能-應用）——酚醛樹脂材料制備（體驗線型和網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)高分子材料的合成

）——總結(jié)，高分析材料的發(fā)展趨勢教學過程要能夠從案例到學科思想和觀念，總結(jié)提升，充分外顯教師語言、課件、板書STSE教學—核心教學策略以從化學視角解決分析實際問題的思路和方法，作為知識的明線，外顯核心思路方法建立從資源到產(chǎn)品的思路：富集-轉(zhuǎn)化-分離途徑：教師語言、課件、板書以“思路和方法的建立及其應用”作為教學單元內(nèi)學生認識發(fā)展的層級從模糊認識-清楚認識-設計實踐教師帶領(lǐng)-部分獨立思考-完整獨立完成《海水資源綜合利用》教學環(huán)節(jié)對資源的認識從海水中提溴從資源中提碘從海水中提鎂各工廠的整體規(guī)劃對不同地區(qū)海洋城市發(fā)展模式的評價開放度不斷增大種類：物質(zhì)資源和能量資源特點：資源（元素）豐富，總含量高，但濃度低以問題引導思路，實驗探究，總結(jié)從資源到產(chǎn)品的一般思路方法提供資料，學生完全自主設計流程，應用鞏固設計、交流、評價，實現(xiàn)資源的綜合利用依據(jù)真實資料評價、交流，提升基于STSE綜合考慮問題的能力提供資料，設計提取思路（以作業(yè)形式）STSE教學-核心教學策略在實驗室和工業(yè)生產(chǎn)中的“沖突”中感受科學、技術(shù)、社會和環(huán)境的相互關(guān)系，發(fā)展核心觀念沖突從海水中提取溴單質(zhì)活動：設計方案，從苦鹵中提取溴單質(zhì)問題：溴元素以什么形態(tài)存在苦鹵中？如何轉(zhuǎn)化成溴單質(zhì)？怎樣把Br2從混合液中提取出來？

通過問題引導思路，學生得出方案進行實驗操作，但結(jié)果失敗，制造“沖突”，體會富集的必要性。通過過程體驗，落實方法學習。教師總結(jié)，外顯從資源到產(chǎn)品的一般思路和方法。通過問題討論，建立元素觀和轉(zhuǎn)化觀。對比：學生用反復萃取的方法提溴，工業(yè)上用熱空氣吹出法。通過這樣實驗室與工業(yè)的對比，從差異中感受源自ＳＴＳＥ的多種因素的考慮。從海水中提取鎂單質(zhì)

活動：請設計方案，從苦鹵中提取鎂單質(zhì)，畫出流程圖。

給資料，學生完全自主設計方案并進行實驗操作，應用從資源到物質(zhì)的思路方法。教師對學生設計方案進行評價問題：選擇什么樣的沉淀劑？為什么？

對比：學生選擇氫氧化鈉，實際工業(yè)生產(chǎn)用的是石灰乳原來氫氧化鈣來源于貝殼燒制，如今是主要是靠運輸來滿足

通過這樣的對比，對知識進行了深化和理解，同時感受實際生產(chǎn)中要考慮很多因素，還有科學發(fā)展、技術(shù)革新、社會需求和環(huán)境保護這四者之間的相互關(guān)系沖突、意外以STSE內(nèi)容為主的教學的更高追求讓學生的方法上有更多收獲讓學生在觀念上有更深刻體會提升學生面對實際問題，從化學視角認識、分析、做抉擇觸動學生的內(nèi)心陳艷人教版必修二

第四章化學與自然資源的開發(fā)利用海水資源的開發(fā)利用（第一課時）第四章第一節(jié)開發(fā)利用金屬礦物和海水資源從資源的角度看海水，你有怎樣的認識？活動一資料卡片海洋約占地球表面積71%海水中水的儲量約為1.3X109億噸約占地球總水量97%（3%在陸地、淡水）８０多種元素氯

19000.0

鈉

10500.0

鎂

1350.0

硫

885.0

鈣

400.0鉀

380.0溴

65.0

碳

28.0

鍶

8.0

硼

4.6

氟

1.3

元

素

濃度(mg\L)元

素

濃度(mg\L)鋰

0.17

碘

0.06

鈾

0.003

常量元素—海水中含量

>1mg/L微量元素—海水中含量

<1mg/L99%舟山地處海島，與大陸分隔，且島嶼分散，徑流短促，水資源的時空地域分布不均，是一個資源型缺水的地區(qū)。

浙江省舟山市規(guī)劃新、擴建海水淡化工程表六橫島海水淡化工程，項目規(guī)模50000噸/日，投資23000萬元合計項目總規(guī)模172600噸/日，投資101160萬元母液(苦鹵水)粗鹽海水制鹽是舟山的傳統(tǒng)行業(yè)氯

19000.0

鈉

10500.0

鎂

1350.0

硫

885.0

鈣

400.0鉀

380.0溴

65.0

碳

28.0

鍶

8.0

硼

4.6

氟

1.3

元

素

濃度(mg\L)常量元素—海水中含量

>1mg/L海洋元素

Br元素的濃度海水

0.0672g/L苦鹵2.5～3g/L三溴片-----鎮(zhèn)靜劑產(chǎn)品?活動二請設計方案，從苦鹵中提取溴單質(zhì)。資源苦鹵溴元素以什么形態(tài)存在苦鹵中？如何轉(zhuǎn)化成溴單質(zhì)？怎樣把Br2從混合液中提取出來？藥品價格（萬元/噸）Cl20.155KMnO43.4H2O21.4資料卡片學生實驗：從苦鹵中提取溴單質(zhì)。藥品：苦鹵、氯水、四氯化碳實驗步驟：1、要求組內(nèi)5位學生每人做一份上圖所示實驗。注意控制藥品用量。注意充分振蕩試管。2、取其中一支試管，滴加1滴管CCl4，充分振蕩。其他備用。注意：分工合作，做好實驗記錄。（用相機拍攝）2滴管苦鹵

1滴管氯水2滴管苦鹵

1滴管氯水2滴管苦鹵

1滴管氯水2滴管苦鹵

1滴管氯水2滴管苦鹵

1滴管氯水1滴管CCl4ABCD走進提溴工廠Br-Br2Br-Cl2Br2SO2Cl2在工業(yè)提溴工藝中，哪段流程是溴的富集?吸收塔中發(fā)生反應為：SO2+Br2+2H2O=H2SO4+2HBrBr2沸點58.6℃Br2水沸點58.6℃100℃產(chǎn)品?活動三從自然資源中提取碘單質(zhì)，我們的設計思路是什么，要逐一解決哪些問題？資源資料卡片干海帶中含碘量：0.3%--0.5%，有的高達1%海水中碘元素的濃度為0.06mg/L，約為6X10-6%資料卡片干海帶中碘的存在形式—含碘的有機物海帶灼燒后的灰燼中碘元素以I-

形式存在環(huán)節(jié)1：聚苯乙烯1.探查學生已有認識：不耐熱，燃燒有黑煙，有毒2.探究聚苯乙烯的溶解性：橘子皮、油、乙酸乙酯3.使用發(fā)泡塑料的時候要注意什么4.回收再利用環(huán)節(jié)2：聚乙烯塑料線性、支鏈、網(wǎng)狀合成工藝環(huán)節(jié)3：酚醛樹脂聚合反應方程式：線型、網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)預測聚合物性質(zhì)及用途教學設計——應用廣泛的高分子材料應用性質(zhì)結(jié)構(gòu)工藝結(jié)構(gòu)聚合度預測官能團（物理、化學）活動1：初探天然吸水性材料提出問題：治理荒漠需要一種高吸水性的材料學生活動：探究生活中的吸水物質(zhì)（棉花）活動2：初探合成吸水性材料設計需要的吸水性材料聚丙烯酸鈉的為什么要保留一些羧基？選擇什么樣的結(jié)構(gòu)使其交聯(lián)成網(wǎng)狀實驗對比驗證活動3：初探醫(yī)用高分子材料教學設計——功能高分子材料羥基線型吸水性一般保水性差羧基網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)設計預測初中化學教學關(guān)鍵問題實踐研究第八單元課題3金屬資源的利用和保護教材教法分析主講人：宋曉萌單位：北京市八一學校職務：化學教師楔子知識要點：煉鐵的原理——一氧化碳還原氧化鐵知識背后承載的認識的角度和認識思路是什么？教材的內(nèi)容的開發(fā)金屬資源作為一種資源對應的是化學與社會主題中的資源的開發(fā)利用主題，要借助這節(jié)課去建立對于資源的開發(fā)和利用的思路1.如何認識資源的？2.如何從化學的視角看待資源問題？3.具體知識落點的學情？研究本節(jié)課在這三方面的發(fā)展點前測：關(guān)于資源的認識的總問題1、關(guān)于資源的開發(fā)，要考慮哪些問題？85%資源開采過程中的污染問題5%資源的存在形式問題5%考慮資源的含量和分布問題前測：探查學生具體知識上的認識2、銅、鐵等金屬元素在自然界中是怎么存在的？8%金屬以單質(zhì)形式存在：金屬單質(zhì)包裹在礦石中35%金屬以混合物形式存在5%Al、Fe等活潑金屬以化合物形式存在于自然界中錯誤或模糊概念：“存在于石頭中。”前測：探查化學視角看待資源問題3、銅、鐵、鋁等金屬材料是如何得到的？95%“人工冶煉”15%知道具體冶煉方法10%元素的角度：鐵元素→鐵單質(zhì)90%一氧化碳還原氧化鐵32%氧化鐵的化學性質(zhì)：一氧化碳有還原性，氧化鐵是金屬氧化物68%不能近一步解釋前測：對資源開采的認識和知識是否轉(zhuǎn)化為認識4、金屬資源的開采應注意哪些問題？90%保護環(huán)境15%節(jié)約、可持續(xù)發(fā)展30%答出兩方面+第一個問題包含已有的知識是否轉(zhuǎn)化為對資源的認識教學目標：1.認識目標建立對于資源的存在形式和特點、制備方法以及開采過程中的注意事項的認識教學目標：2.化學的視角認識資源目標基于物質(zhì)的性質(zhì)與變化實現(xiàn)制備基于元素找資源教學目標：3.具體知識落點目標大部分金屬資源都是以化合態(tài)存在于海洋和地殼中的教學目標：3.具體知識落點目標工業(yè)煉鐵原理教學目標的實現(xiàn)金屬制品→金屬材料→金屬資源金屬材料從哪里來基于元素找資源金屬元素在海洋和地殼中主要以化合態(tài)形式存在教學目標的實現(xiàn)金屬材料從哪里來基于元素找資源金屬元素在海洋和地殼中主要以化合態(tài)形式存在如何從金屬礦石得到金屬單質(zhì)？基于物質(zhì)的性質(zhì)實現(xiàn)物質(zhì)的制備工業(yè)煉鐵原理鐵礦石的冶煉、濕法煉銅、電解鋁教學目標的實現(xiàn)金屬材料從哪里來基于元素找資源金屬元素在海洋和地殼中主要以化合態(tài)形式存在如何從金屬礦石得到金屬單質(zhì)？基于物質(zhì)的性質(zhì)實現(xiàn)物質(zhì)的制備工業(yè)煉鐵原理金屬資源開采應注意哪些問題？教學線索金屬材料從哪里來基于元素找資源金屬元素在海洋和地殼中主要以化合態(tài)形式存在如何從金屬礦石得到金屬單質(zhì)？基于物質(zhì)的性質(zhì)實現(xiàn)物質(zhì)的制備工業(yè)煉鐵原理金屬資源開采應注意哪些問題？資源問題線化學角度認識資源線知識線化學與社會發(fā)展的核心觀念：綠色、環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展案例線：鐵礦石的冶煉初中化學教學關(guān)鍵問題實踐研究第八單元課題3金屬資源利用和保護（第一課時）主講人：宋曉萌單位：北京市八一學校職務：化學教師這些金屬制品是由什么材料制成的？銅鐵鋁金銀金屬或合金金屬材料是從哪里來的？自然界存在嗎？如何得到？Fe？O2

O

KMnO4、H2O2、KClO3隕鐵“鐵刃銅鉞”赤鐵礦主要成分Fe2O3菱鐵礦主要成分FeCO3磁鐵礦主要成分Fe3O4隕鐵鐵元素菱鐵礦主要成分FeCO3磁鐵礦主要成分Fe3O4鋁土礦主要成分Al2O3黃銅礦主要成分CuFeS2輝銅礦主要成分Cu2S常見的金屬礦石金Cu銀Ag游離態(tài)（單質(zhì)）化合態(tài)赤鐵礦主要成分Fe2O3如何從金屬礦石得到金屬單質(zhì)？FeFe2O3？煉鐵廠3CO+Fe2O32Fe+3CO2高溫原理：C+O2CO2點燃C+CO22CO高溫濕法煉銅“曾青得鐵則化為銅”原理：Fe+CuSO4

Cu+FeSO4電解鋁原理：2Al2O34Al+3O2↑通電鋁土礦主要成分Al2O3金屬資源開采應注意哪些問題？含量少需求量大生成慢開采過程中有污染節(jié)約綠色開采環(huán)保