九年级化学《海洋化学资源：探秘、提取与可持续》导学案

九年级化学《海洋化学资源：探秘、提取与可持续》导学案一、教学内容分析

从《义务教育化学课程标准（2022年版）》视角审视，本课隶属“化学与社会发展”主题下的“化学与资源开发利用”范畴，是引导学生从化学视角认识海洋、理解资源可持续利用价值的关键载体。在知识技能图谱上，其核心在于构建“海洋—化学资源—提取技术—可持续发展”的知识链。学生需识记海水中的主要化学物质（如氯化钠、镁盐等），但重点在于理解从海水中提取镁等资源的工业流程原理（涉及溶解、结晶、化学反应等核心概念），并能初步分析技术选择与经济效益、环境影响的关联。这既是对之前学习的物质分离、常见盐性质等知识的综合应用，也为后续学习金属冶炼、化工生产奠定了情境基础。在过程方法路径上，课标强调的“科学探究与社会决策”在本课具象化为对真实工业流程（海水提镁）的模型化分析与评价。课堂活动设计需引导学生像工程师一样思考：如何将复杂的工业问题拆解为可研究的化学问题？例如，通过流程图分析、模拟实验设计，体验从原理到工艺的转化，发展证据推理与模型认知能力。在素养价值渗透上，本课是培育“科学态度与社会责任”的沃土。知识载体背后，蕴含着人类利用自然智慧与尊重自然规律的辩证统一。教学设计需规划情感浸润点，如在探讨海水淡化技术时融入我国水资源国情，在分析海洋资源开发时引导思考“蓝色国土”保护，使“敬畏自然、绿色开发”的价值观如盐入水，自然渗透。

基于“以学定教”原则，进行如下学情研判：已有基础与障碍方面，九年级学生已掌握物质分离（过滤、蒸发、结晶）、常见盐的性质及金属活动性顺序等知识，对海洋有生活化认知，兴趣浓厚。但将零散知识整合应用于分析复杂工业系统存在认知跨度，易将化学原理与工程技术割裂看待，形成“知道反应，不懂流程”的障碍。此外，对“资源”的理解多停留在“有什么”，对“怎么来”、“如何持续”思考不足。过程评估设计上，将通过“前概念”探查询问（如：“除了盐，海水中还有什么宝？”）、流程图绘制与解说、小组讨论中的观点陈述等形成性评价手段，动态捕捉学生对流程逻辑的理解深度与认知误区。教学调适策略据此提出：对于基础层学生，提供图文并茂的流程支架图和关键反应方程式“提示卡”，帮助其建立基本认知框架；对于能力较强的学生，则设置开放性问题（如：“请评价该流程中某一步骤的优缺点，并提出改进设想”），引导其进行批判性与创造性思考，并提供跨学科资料（如能源成本计算）支持深度探究。二、教学目标

知识目标：学生能够系统阐述海水作为“化学资源宝库”的含义，列举其中蕴含的主要化学物质；能准确描述海水淡化（蒸馏法、膜法）及海水提镁的基本原理与核心步骤，并正确书写海水提镁涉及的主要化学反应方程式；能初步解释资源开发中“绿色化学”理念的具体体现。

能力目标：学生能够通过分析工业流程图，提取关键化学信息，并运用文字、图表等形式清晰表述工艺流程；能在教师引导下，设计简易实验方案模拟海水提镁中的某个环节（如氢氧化镁的制取），培养实验设计与动手操作能力；能够基于多角度证据（技术、经济、环境），对某一海洋资源开发利用方式展开简要评价。

情感态度与价值观目标：通过感受海洋资源的丰富与提取的不易，学生能初步树立珍惜资源、保护海洋生态的意识；在小组合作探究中，能主动倾听他人意见，尊重不同观点，共同为解决问题贡献力量；在讨论海洋权益与资源开发议题时，能自然流露出对祖国“蓝色国土”的关注与自豪感。

科学（学科）思维目标：重点发展学生的“系统思维”与“模型认知”能力。通过将海水提镁这一复杂系统分解为“富集—转化—提纯”等子系统进行分析，学习建立分析复杂问题的思维模型；通过对比不同海水淡化技术的原理，初步体会“条件控制”对化学反应与工艺选择的影响。

评价与元认知目标：学生能够依据清晰的评价量规（如流程图的科学性、完整性、创新性），对本人或同伴绘制的工艺流程图进行初步评价；能在课堂小结时，反思自己在理解工业流程时遇到的困难及采用的解决策略（如：是看图解、小组讨论还是动手模拟更有效），提升学习策略的元认知水平。三、教学重点与难点

教学重点：海水提镁的化学原理与工业流程。确立依据在于：从课程标准看，该内容集中体现了“认识化学在自然资源综合利用方面的重要价值”这一核心概念，是“化学与社会发展”主题下的典型实例；从学科逻辑看，它是对金属、盐类、复分解反应等知识的综合应用与升华，是连接无机化学基础与化学工业实践的桥梁；从能力立意看，分析此类流程是中考考查学生信息处理、证据推理等高阶思维的常见载体。

教学难点：学生将静态的化学反应用于动态、连续的工业流程分析，并理解其中蕴含的系统思维与工程学思想。难点成因在于：首先，学生的认知习惯偏向于孤立的化学反应，对物料循环、能量利用、成本控制等工程因素陌生；其次，流程图包含物理变化与化学变化交织，步骤间的逻辑关系抽象。突破方向在于：将大流程拆解为小任务，通过模拟实验、角色扮演（“我是工厂设计师”）等活动增加体验，并借助动态课件直观展示物料流向。四、教学准备清单1.教师准备1.1媒体与教具：多媒体课件（含海水成分示意图、海水提镁工业流程动态演示、相关科技视频片段）；海水提镁工艺流程图挂图或拼图卡片。1.2实验器材与药品：模拟“海水”（氯化镁溶液）、氢氧化钠溶液、试管、胶头滴管、过滤装置、酒精灯等（用于学生分组实验）。1.3学习资料：分层设计的学习任务单（导学案）、海洋资源开发现状与挑战的阅读材料（差异化版本）。2.学生准备2.1预习任务：通读教材，查阅资料，思考“除了晒盐，海水还能为我们提供哪些重要的化学产品？”2.2物品携带：常规化学笔记本、绘图工具。3.环境布置3.1座位安排：小组合作式座位，46人一组，便于讨论与实验。3.2板书记划：预留核心概念区、流程图绘制区、学生观点展示区。五、教学过程第一、导入环节1.情境创设与问题驱动：同学们，当我们遥望蔚蓝大海，会想到什么？是浩瀚，是神秘。但如果我告诉大家，这浩瀚的海水，不仅孕育了生命，更是一座巨大的“流动化学资源宝库”呢？请看这张图——海水中所含化学元素的示意图，种类之多，像不像一张天然的“元素周期表”？然而，宝库的大门并非自动敞开。核心驱动问题：面对成分复杂、浓度极低的海水，人类如何运用化学的智慧，“大海捞针”，提取出我们急需的宝贵资源，例如轻金属镁？1.1路径勾勒与旧知唤醒：今天，我们就化身“海洋化学工程师”，开启一段探秘之旅。我们将首先盘点海洋中的“家底”，然后聚焦两个关键挑战：如何获得淡水？如何提取镁？最后，共同思考如何智慧、可持续地开发这座蓝色宝库。回想一下，我们已经学过哪些从混合物中获取物质的方法？这些方法能给我们怎样的启发？第二、新授环节任务一：盘点宝库——认识海水中的化学物质1.教师活动：展示并解说“海水主要溶解物质成分图”。提问引导：“一眼看去，哪种物质含量最高？这让我们首先联想到哪种工业？”（海盐工业）。接着追问：“除了氯化钠，还有哪些‘宝藏’值得关注？为什么镁元素被单独强调？”提供镁在航空航天、汽车制造等领域应用的图片或短视频，建立“资源用途”联系，点明其战略价值。大家注意，镁虽然浓度排在第三，但它的‘身价’和用途让它成为了我们今天的主角之一。2.学生活动：观察成分图，回答教师提问。根据预习和生活经验，说出已知的海水利用方式（如晒盐）。在教师引导下，关注镁、溴、碘等元素的存在，并对其工业价值产生初步兴趣。3.即时评价标准：1.能否准确指认海水中含量最高的溶质。2.能否说出至少两种从海水中获取的资源及其粗略方法。3.在听取镁的用途介绍时，是否表现出好奇与关注。4.形成知识、思维、方法清单：★海水是化学资源的宝库：海水含有80多种元素，其中含量最高的盐类是氯化钠。▲资源提取的挑战：多数元素浓度极低，提取技术是关键。学科方法提示：认识资源，首先要进行定性与定量的成分分析。任务二：挑战一——如何从海水中获取淡水？1.教师活动：提出情境问题：“远洋航行或海岛驻守，淡水从何而来？”引导学生从混合物分离角度思考。简要介绍蒸馏法原理，并设问：“大规模蒸馏能耗极高，有没有更节能的‘魔法膜’？”展示反渗透膜法海水淡化动画与原理示意图。组织微型辩论：“对于沿海缺水城市，你认为应优先发展海水淡化还是远距离调水？请从化学、成本、环境影响等多角度简单陈述理由。”这个辩论没有标准答案，关键是你的理由要有依据。2.学生活动：回顾蒸发、蒸馏等分离方法。观看动画，理解膜法淡化的“选择性透过”原理。参与小组讨论，尝试从不同维度比较两种获取淡水途径的利弊，并派代表简要陈述观点。3.即时评价标准：1.能否清晰解释蒸馏法与膜法（反渗透）的核心原理差异。2.小组讨论时，能否提出至少一个支持己方观点的理由（技术、经济或环境方面）。3.能否倾听对方观点，并进行礼貌的回应或补充。4.形成知识、思维、方法清单：★海水淡化主要方法：蒸馏法（物理变化，利用沸点差异）和膜法（反渗透，物理变化，利用半透膜选择性）。▲技术选择的多维考量：实际应用需综合权衡技术成熟度、能耗、成本及环境影响。思维提升：学会从单一化学视角拓展到技术经济环境综合视角分析社会议题。任务三：挑战二——揭秘海水提镁的“化学智慧”1.教师活动：这是本课核心。首先提出总任务：“如何将海水中浓度约0.13%的镁离子变成金属镁？”呈现完整的海水提镁工业流程图（动态），但先隐去部分细节和反应物。让我们像侦探一样，跟着流程走，但要在关键步骤停下来想一想：这里发生了什么？为什么这么做？分步引导：①“第一步‘富集’：直接往大海里加碱行吗？为什么？”引导学生思考成本，引出用贝壳（煅烧得生石灰，再消化得石灰乳）作廉价碱源的妙处，书写相关方程式。②“得到氢氧化镁沉淀后，如何得到纯净的氯化镁？”引导学生联系复分解反应，思考加何酸，为何选用盐酸。③“得到氯化镁后，如何最终获得金属镁？”联系金属冶炼知识，点明电解熔融氯化镁。2.学生活动：跟随教师引导，观察流程图，积极思考并回答每一步的“化学是什么”和“为什么这样设计”。在学案上分步填写或补全关键化学反应方程式。理解“富集—沉淀—转化—电解”的完整逻辑链。3.即时评价标准：1.能否准确说出海水提镁的主要阶段名称。2.能否在引导下，正确书写贝壳制石灰乳、沉淀镁离子、制取氯化镁及电解的关键化学方程式。3.能否口头解释“使用石灰乳而非昂贵氢氧化钠”的经济考量。4.形成知识、思维、方法清单：★海水提镁核心流程：海水→加石灰乳（富集沉淀）→氢氧化镁→加盐酸→氯化镁溶液→蒸发结晶、干燥→电解熔融氯化镁→金属镁。★关键化学反应：MgCl₂+Ca(OH)₂=Mg(OH)₂↓+CaCl₂；Mg(OH)₂+2HCl=MgCl₂+2H₂O；MgCl₂(熔融)==通电==Mg+Cl₂↑。▲工程思维体现：就近利用贝壳降低成本，体现了“绿色化学”的原子经济性和成本控制思想。易错点提醒：电解的是熔融氯化镁，不是其溶液（溶液电解得氯气、氢气和氢氧化镁）。任务四：动手模拟——体验从“海水”到“氢氧化镁”1.教师活动：布置分组实验任务：“请利用提供的‘模拟海水’（氯化镁溶液）和氢氧化钠溶液，制取少量氢氧化镁沉淀，并尝试过滤分离。”巡视指导，重点关注滴加操作、沉淀观察及过滤规范性。注意边滴加边振荡，看看沉淀是如何慢慢生成的。过滤时，别忘了‘一贴二低三靠’哦。实验后提问：“我们用的是氢氧化钠，工业上为什么用石灰乳？两者效果一样，区别在哪？”引导学生再次从成本角度深化理解。2.学生活动：以小组为单位，动手进行实验操作：向氯化镁溶液中滴加氢氧化钠溶液，观察白色沉淀的产生，并进行过滤操作，得到氢氧化镁固体。交流实验现象，并思考回答教师提出的对比性问题。3.即时评价标准：1.实验操作是否规范、安全（特别是滴加和过滤）。2.能否清晰描述产生的现象（生成白色胶状沉淀）。3.能否通过小组合作顺利完成实验任务。4.形成知识、思维、方法清单：★氢氧化镁的制取原理：Mg²⁺+2OH⁻=Mg(OH)₂↓。★实验验证的价值：通过亲手实验，将方程式代表的反应具象化，加深对“沉淀法”提取的理解。方法迁移：该原理可用于检验溶液中的镁离子或除去溶液中的镁离子。任务五：拓展视野——其他资源与可持续发展1.教师活动：简要介绍从海水中提取溴、碘、铀等其他资源的原理（富集、氧化、提取等）。然后，话锋一转，展示海洋污染、过度开发的图片，抛出两难问题：“海洋资源如此丰富，我们是否应该全力开发？‘资源宝库’会不会变成‘废水池’？”引导学生结合提镁流程，讨论可能产生的环境问题（如废渣、废水处理），并启发思考绿色解决方案（如循环利用副产物）。看来，化学带给我们的不仅是提取的技术，更是保护的责任。2.学生活动：了解海洋资源的多样性。观看图片，感受开发与保护的矛盾。小组讨论：在海水提镁流程中，哪些环节可能产生环境负担？我们可以设想哪些“绿色”改进措施？（如：处理废酸、利用副产品钙盐等）3.即时评价标准：1.能否认识到海洋资源的多样性及提取的复杂性。2.讨论中能否结合本课所学流程，提出至少一个潜在环境问题或初步的绿色设想。3.是否表现出对海洋环境保护的关切态度。4.形成知识、思维、方法清单：▲海洋资源的多样性：溴、碘、钾、铀等元素也可从海水中提取，技术各具特点。★可持续发展的核心：资源开发必须与环境保护相协调，遵循“绿色化学”原则（减量化、资源化、无害化）。价值观内化：树立“在开发中保护，在保护中开发”的海洋资源观，强化社会责任意识。第三、当堂巩固训练

设计分层练习，学生根据自我评估选择完成至少两个层级。1.基础层（知识直接应用）：①填空题：海水提镁中，用于沉淀镁离子的廉价碱源通常来自____（填物质），其有效成分是____（填化学式）。②写出氢氧化镁与盐酸反应的化学方程式。2.综合层（情境综合应用）：某海水提镁简化流程图为：海水→加试剂A→沉淀→加试剂B→溶液→蒸发、电解→镁。请推断试剂A、B可能是什么？并说明理由。3.挑战层（开放探究/评价）：资料显示，电解熔融氯化镁能耗很高。请查阅相关资料（课后），从“节能减排”角度，提出一种对现有海水提镁工艺流程的改进设想（可以是某个环节的优化，也可以是整体路线的创新想象），并简述其依据。

反馈机制：基础层题目通过同桌互查、教师投影答案快速核对；综合层题目请学生代表上台讲解推理过程，教师点评逻辑是否严密；挑战层设想在小组内分享，评选出“最具创意设想”和“最严谨设想”各一，于课后贴在班级展示栏，供继续探讨。大家看看这位同学的推理，他从后往前推，先确定最终产品，再反推所需原料，这是一种非常棒的逆向思维！第四、课堂小结

引导学生进行结构化总结与元认知反思。知识整合：请学生以“海洋化学资源”为中心词，尝试绘制简易的概念图或思维导图，涵盖“主要资源”、“提取技术（淡化和提镁为重点）”、“核心原理”、“可持续发展思考”等分支。方法提炼：提问：“今天，我们分析一个复杂工业流程，用了哪些方法？”（引导学生回顾：拆分步骤、分析每步化学本质、思考工程与经济效益、评估环境影响）。作业布置与延伸：公布分层作业（详见第六部分）。最后，留下一个思考题，为下节课（可能涉及金属材料或化学与能源）铺垫：“我们今天得到的金属镁，是一种重要的轻质材料。从资源到材料，还需要经过哪些加工？这又涉及哪些化学知识？”六、作业设计1.基础性作业（必做）：1.整理并熟记海水提镁的主要步骤及对应的化学方程式。2.完成教材本节后相关的基础练习题，巩固海水淡化方法及海洋资源种类的认识。3.简要说明“绿色化学”理念在海水提镁流程中可能有哪些体现。2.拓展性作业（建议大多数学生完成）：4.情境写作：假如你是一家海水淡化厂的宣传员，请设计一份面向市民的科普小短文（300字左右），介绍海水淡化的必要性及你所采用的技术（任选一种）的环保优势。5.绘制一幅更具创意和细节的海水提镁工艺流程图，并用便签标注出每一步的化学原理和设计考量。3.探究性/创造性作业（选做）：6.微型项目研究：查阅资料，比较“海水提镁”与“从菱镁矿（主要成分MgCO₃）中炼镁”在原料来源、工艺流程、能耗、环境影响等方面的异同，形成一份简单的对比分析报告（可包含图表）。7.创意设计：基于你对海洋资源与化学知识的理解，设计一个未来“海洋资源综合开发与生态保护一体化”基地的，并附上简要的设计说明。七、本节知识清单及拓展★1.海洋化学资源定义：海水及海床中所蕴含的、可被人类利用的化学物质的总称。它是一个巨大的、流动的资源宝库。教学提示：强调“化学”视角，区别于生物、矿产等资源。★2.海水主要溶解物质：以氯化钠为主，还有镁盐（MgCl₂、MgSO₄）、钙盐、钾盐等，溶解有80多种元素。认知说明：含量有显著差异，这直接决定了提取技术的难度与成本。★3.海水淡化：获取淡水资源的重大技术。核心方法一：蒸馏法（热法），利用水与盐的沸点不同，属物理变化，历史悠久但能耗高。核心方法二：膜法（如反渗透），利用半透膜的选择透过性，在压力下使水分子通过而盐分被截留，能耗相对较低，是当前主流技术之一。★4.海水提镁（核心工业流程）：从海水中提取金属镁的完整链条。关键思路：富集→沉淀→转化→电解。教学提示：这是本课知识结构化与思维训练的核心载体。★5.海水提镁富集与沉淀：向海水中加入廉价碱源（常用煅烧贝壳得到的石灰乳，有效成分Ca(OH)₂），使镁离子转化为氢氧化镁沉淀。反应：MgCl₂+Ca(OH)₂=Mg(OH)₂↓+CaCl₂。设计精妙：充分利用沿海丰富的贝壳资源，大幅降低成本，体现工程智慧。★6.海水提镁转化：用盐酸溶解氢氧化镁沉淀，得到纯净的氯化镁溶液。反应：Mg(OH)₂+2HCl=MgCl₂+2H₂O。易错点：需用盐酸，若用硫酸会生成微溶的硫酸镁，不利于后续纯化。★7.海水提镁电解：将氯化镁溶液蒸发结晶、干燥后，电解熔融的氯化镁制得金属镁。反应：MgCl₂(熔融)==通电==Mg+Cl₂↑。重要辨析：必须是电解熔融态，电解氯化镁溶液得不到镁。▲8.其他海洋化学资源：溴（“海洋元素”）、碘、钾、铀等。提取原理多涉及氧化还原反应和富集技术。拓展视野：了解我国在海水提溴、提钾方面的技术成就。★9.绿色化学与可持续发展：在开发海洋资源时，需遵循“3R”原则（减量化、再利用、再循环），减少污染，提高原子利用率，实现资源开发与环境保护的平衡。价值观落脚点：例如，思考海水提镁中副产物（如CaCl₂）的利用、废酸的处理等。★10.系统思维方法：分析复杂工业流程时，学会将其分解为若干单元（步骤），弄清每个单元的输入（原料）、过程（化学变化/物理变化）、输出（产品/副产物），再分析单元间的连接与物料流向。思维工具：这是解决类似流程图问题的通用钥匙。▲11.海水中的“微量”与“巨量”：虽然许多元素浓度极低（如铀约3微克/升），但海水量巨大，总储量十分可观。辩证看待：“微量”是提取的技术挑战，“巨量”是资源的潜力所在。★12.化学方程式的“工业翻译”：课堂上的一个化学方程式，在工业上对应着一整套设备、一系列操作条件和成本控制。建立联系：引导学生思考“实验室”与“工厂”的区别与联系，理解化学作为基础科学对技术的支撑作用。八、教学反思

（一）目标达成度评估：从课堂反馈与巩固练习情况看，大多数学生能够厘清海水提镁的主干流程，并能书写核心方程式，知识目标基本达成。在能力目标上，学生分析流程图的能力通过任务三的逐步引导得到有效锻炼，但独立将新流程图拆解分析的能力仍需后续练习强化。情感目标在任务五的讨论中表现突出，学生们对海洋保护话题反响热烈，“我们能不能设计一个零排放的工厂？”这样的提问让我看到了社会责任的萌芽。科学思维中的系统建模初见成效，但模型迁移应用尚不熟练。元认知目标通过小结时的自我提问有所触及，但系统化的反思习惯还需长期培养。

（二）教学环节有效性剖析：1.导入环节：以“元素周期表”比喻海洋成分，成功激发了好奇心和探索欲，驱动性问题明确，为整节课定下了探秘的基调。2.核心新授环节（任务三）：采用“总分总”和“问题链”策略，将复杂流程分解，每一步设置“是什么为什么”的思考锚点，符合认知规律。动态流程图的运用至关重要，当我隐去部分信息让学生“猜”下一步时，课堂的思维张力明显增强。3.实验环节（任务四）：虽然模拟实验简单，但“亲手制得沉淀”的体验，极大地增强了原理的可信度与学习的趣味性，是抽象流程的具体锚点。4.巩固与小结环节：分层练习满足了不同需求，但课堂时间所限，挑战层作业的分享不够充分，