高中化学“化学与资源开发利用”教学研讨

一、该主题学科知识的深层次理解1．本主题知识结构分析高中化学课标关于化学与资源开发利用的内容如下：内容标准1．通过调查讨论煤、石油和天然气等综合利用的最新进展，认识化学对于综合利用自然资源的意义。

2．了解我国基本化工的生产资源、基本化工产品的主要种类和发展概况。

3．了解海水的综合利用，认识化学科学发展对自然资源利用的作用。

4．以废旧塑料的再生利用为例，讨论化学在对废旧物资再生与综合利用中的作用和可能途径。

资源历来是人类文明的先决条件，人类社会的一切活动都离不开资源的开发利用。

自然资源是有限的，在技术开发中利用化学科学可以更合理开发利用自然资源，提高资源的利用率，拓宽资源的应用范围。

内容标准中选取了化石能源（煤、石油和天然气）的综合利用、海水的开发与综合利用、基本化工产品的生产资源以及废旧物资的回收再利用等学习内容，帮助学生了解有关生产技术的原理，体会化学科学发展在自然资源利用和废旧物质再生中的重要作用。

本主题把化学科学知识、自然资源与废旧物资利用技术、化学科学与技术的社会价值三部分内容有机地融合起来，兼具基础性、趣味性与时代性。

通过本主题的学习可以帮助学生形成自然资源综合利用、废旧物资再生利用的观念，学习与自然资源、废旧物资利用技术密切相关的化学科学知识，了解化学科学在自然资源、废旧物资利用中的价值。

本主题的知识结构可用下图表示。

2. 该主题在整个中学化学体系中的地位与作用本主题的学习可以为后续两个主题（“化学与材料的制造、应用”、“化学与工农业生产”）的学习打下基础。

本主题内容还涉及化学科学知识在自然资源、废旧物质利用方面的最新研究成果，了解这些知识对于更新、拓展学生的化学知识，了解化学科学的发展趋势也有重要作用。

本主题内容涉及面较广，理解一些生产与加工技术需要有较宽的化学乃至物理或生物学的知识。

修习本主题内容要运用、扩展在必修模块、《化学反应原理》模块、《有机化学基础》模块中学习的化学基础知识、基本技能。

例如，海水资源的利用、化石燃料的综合利用、硫酸的生产和氨的合成原理等。

本主题的学习需要这些知识的支撑；通过本主题学习，又可以复习巩固、加深理解这些基础知识，了解化学原理知识在生产技术中的应用价值。

3. 该主题学科知识拓展由化学学科来看，一切天然资源，都可以看成是化学物质库，组成和结构的变化，就会产生新的物质，新的物质表现为新性质的载体，隐含着新的用途。

但是从技术层面看，可能性取决于可提供资源的数量、开发成本、市场需求，以及相关技术条件是否成熟。

化学研究成果不会淘汰，技术则会出现新陈代谢的情况，有些曾经起过巨大作用的技术，后来不得不退出历史问题。

例如上个世纪20年代的煤焦油化学、40年代的乙炔化学、50年代的费托煤变油化学等；黄铁矿为原料生产硫酸的工艺；稀土分离的分级沉淀法；半导体材料的由锗到硅，由单一元素到复合半导体，再把目光指向碳，先是金刚石，现在是碳纳米管和石墨烯。

也就是法拉第所讲的烛光和金刚石的璀璨夺目之间的关系。

但是在科技发展史上，多次出现老树新花的现象，例如用模板或打印制备计算机芯片电路图、发酵法生产药物、利用摩擦改变晶型的力等化学方法。

从而看出科学、技术和社会需求间的互动关系。

这是很好的价值观的讨论。

二、本主题的教学策略(1)教学目标知识与技能：了解煤、石油和天然气等综合利用的最新进展，认识化学对于综合利用自然资源的意义；了解我国基本化工的生产资源、基本化工产品的主要种类和发展概况；了解海水的综合利用，以废旧塑料的再生利用为例了解废旧物资再生与综合利用方法。

过程与方法：通过讨论、收集资料、图表绘制、实验等方法学习石油化工、氯碱工业的主要原料、过程和产品，认识化学在对废旧物资再生与综合利用中的作用和可能途径，了解海水、煤、石油和天然气等资源的综合利用。

如，通过实验学习用碳酸氢铵和氯化钠制取碳酸钠，对产品进行检验，帮助理解纯碱的生产原理；查阅有关氯碱工业发展的资料，讨论科学技术对促进生产力发展中所起的作用，调查当地固体废弃物（如粉煤灰）的回收和利用情况，讨论存在问题的解决途径。

情感态度价值观：了解自然资源的有限性，认识必须合理利用有限的自然资源才能保证社会的可持续发展；了解化学科学发展对自然资源利用的作用与价值。

(2)该主题教学重点、难点及教学策略教学重点1：石油、煤和天然气的综合利用途径与最新进展：石油炼制与加工（分馏、裂化、裂解）的方法、目的、原料、产物；煤的干馏、汽化与液化的目的、途径；天然气利用的新进展（得到合成氨所需的氢气、制乙烯、制甲醇、合成液体燃料等）；煤化工和天然气化工的发展趋势。

这些内容中，石油的裂化、裂解，煤的汽化与液化，多数学生缺乏感性知识，过多、过细地介绍、讲解具体的生产流程、设备和技术，学生理解接受会有困难，要着重帮助学生了解石油、煤和天然气的综合利用的目的、基本原理，并选择其中的某些加工例子，帮助学生理解加工过程中应用的化学知识、原理。

这些内容在必修模块和有机化学模块的不同种版本的教材中，对涉及这些内容介绍、讲述的详略程度有所差异，模块的开设时间安排也不同，要了解学生的学习基础，决定教学的起点和深广度。

由于化工生产对环境的影响客观存在，学生对化工生产的原理、技术的学习可能存在一些认识问题和心理问题。

教学中不应回避化学品生产、应用可能产生的能源高消耗、环境污染等问题。

注意列举典型实例(如通过化石燃料的综合获得清洁能源，利用有机合成工业高效催化剂的研究实现绿色化工生产，研制可降解塑料等)说明化学科学在研究解决这些问题、使资源开发利用更加合理，并在环境保护中已经做出还将发挥更大的作用和贡献。

教学重点2：我国基本化工（三酸两碱、合成氨、石油化工）生产的资源、产品和发展状况。

三酸两碱、合成氨、石油化工的基本化学反应原理在必修模块、化学反应原理模块中都或多或少的涉及。

但是，对这些生产的设备、生产条件的控制、生产技术的改进学生了解不多，理解也比较困难。

各地区社会经济发展的差异、学生对各项生产技术及其相关科学原理学习的兴趣和需求的不同，也给教学带来一定困难。

应当依据学校所在地特点，选择适当的素材和案例开展教学活动。

教学中要注意利用教材中的“信息提示”、“检索咨询”、“资料卡”等栏目对相关的化学原理做了简要介绍，应用化学原理知识对技术问题做诠释和说明。

例如，纯碱的生产，要帮助学生简要地认识氨碱法、联合制碱法的化学反应原理上有何相同、有什么差异。

弄清在纯碱生产过程中NaCl是否被充分利用？哪些物质得到了循环使用？指导学生上网查阅资料了解我国纯碱生产现状，副产品氯化钙的利用。

教学中要利用当地资源组织参观活动，观看有关影像资料，提供感性资料；这些内容的教学要帮助学生了解有关生产的化学原理在具体生产流程设计、设备和生产条件控制中是如何实现的。

教学重点3 海水的综合利用、海水淡化的主要方法（蒸馏法、电渗析法、反渗透法、冷冻法和离子交换法）及其优缺点。

这部分内容中，海水淡化的电渗析法、反渗透法、和离子交换法，学生理解起来比较困难。

教学要充分利用图表、模型，讲清淡化原理、优缺点和利用的前景。

教学重点4 ：化学在废旧物质（如废塑料制品、废弃金属、粉煤灰、农作物秸秆、牲畜粪便等）利用上的作用、主要途径。

使学生认识到废旧物资的丢弃不仅会污染环境（如塑料作为20世纪最重要的发明，极大地丰富了人们的生活，但塑料的生产需要大量的资源，而且废弃塑料会带来严重的环境污染），还会造成资源浪费，其回收利用会取得显著的经济和社会效益。

这些内容的学习涉及技术问题难度不大，关键是帮助学生认识废旧物质利用的价值和意义。

为达成以上学习目标，建议在教学注意如下教学策略的运用。

①联系真实的生产实际，深入浅出地介绍与化学有关的技术问题。

不能只是简单、机械地讲述化工生产的过程与技术知识，要让学生感受到实际化工生产技术问题的复杂性，体会到从化学原理到实际生产过程所需要的各种技术，需要人们应用原理知识通过实验、生产实践的摸索和研究，对技术进行不断的改进、创新和发展，最终达到较好的经济效益。

由于教师专业水品的限制，教师本身的生产技术知识储备有待充实、更新。

此时，教学中，教师要不断充电，更多学习有关生产技术问题，才能依据学生的实际基础做深入浅出的讲解和学习指导。

②准确把握教学要求，把握好教学内容的深广度。

本主题内容范围比较宽广，可以通过典型实例帮助学生理解化学原理在技术开发与发展中的作用，加深对相关化学原理的理解和把握，了解生产技术发展的需求对化学科学发展的促进作用。

例如，介绍电化学反应在海水综合利用（镁的提取、氯碱工业生产）中的运用；讨论蒸馏、分馏，基本的有机反应在石油、煤、天然气综合利用上的应用；介绍离子膜、钛金属阳极的开发应用对改进食盐水电解工艺、提高电解效率的巨大作用；了解废旧塑料的回收利用、可降解塑料的研制，对有机化学合成发展的促进作用。

③注意联系复习运用已学的化学知识，帮助学生运用所学知识理解、归纳生产工艺原理，扩大知识视野。

通过观看影像资料、查阅资料、交流讨论等形式，让学生运用已有的化学知识分析、理解自然资源开发利用中的技术问题。

还可以适当介绍一些自然资源开发利用技术中运用的学生未学习的化学知识、原理，开阔学生的知识视野。

例如，通过资料的查找、阅读知道海水中储有大量的化学物质（储量可观的有80多种化学元素），其中70多种可以被人类提取利用，海洋是地球上最大的矿产资源库。

了解人们如何利用化学反应原理、化学知识从海洋中提取食盐、镁、溴、碘、钾等有用物质。

通过从海水中提取镁的流程（如下图所示）及涉及的化学原理的学习，结合着重帮助学生理解：如何利用海水中浓度很低的镁离子（如何富集）？为什么要使用电解熔融氯化镁的方法制造金属镁？如何从氯化镁溶液制得固体氯化镁？怎样利用海洋资源得到提取镁生产过程中需要的其他原料（如石灰、盐酸）？归纳、整理镁的提取过程中涉及的化学反应和运用的化学反应原理、规律。

又如，介绍食盐水电解，让学生动手利用蛋壳，铁丝制作食盐水电解简易装置，进行电解实验，通过实验、观察（也可以观看氯碱生产工业的录像，或组织学生参观氯碱厂），理解电解过程、隔膜的作用，帮助学生了解工业制碱的简单流程。

联系离子反应的知识学习食盐水精制阶段的有关问题（用什么方法除去泥沙？用什么试剂，利用怎样的操作顺序逐一除去Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42+？）理解电解的化学原理，了解氯碱工业产品的用途、氯碱工业的重要性。

此外，还要注意介绍氯碱生产工艺的改进，如介绍离子交换膜电解槽，帮助学生认识离子交换膜法制烧碱的生产设备名称，离子交换膜电解槽的简单构造，认识离子交换膜在电解过程的作用与优点。

④充分利用当地的教育资源，结合课程内容组织学生开展学习活动。

学校所在地有涉及自然资源开发利用的生产企业或科研单位的，要尽可能组织参观活动，请生产部门人员介绍生产原理技术，通过参观、讲座、讨论，使学生有机会接触实际问题，综合运用所学的知识来认识生产、生活中与化学有关的技术问题，培养学生关注社会现实，注意考察、了解技术应用与发展的现实，运用所学习的知识考虑说明生产实际的技术问题的意识与能力。