九年级化学《海洋资源的综合利用与可持续发展》教学设计

九年级化学《海洋资源的综合利用与可持续发展》教学设计一、教学内容分析

本节课隶属《义务教育化学课程标准（2022年版）》“化学与社会发展”主题下的“化学与资源、能源、材料、环境、健康”学习板块。从知识技能图谱看，它是学生在学习了溶液、金属、酸碱盐等核心概念后，首次系统地将化学视角投向广阔的海洋，是认识自然资源综合利用的典范案例。核心在于理解从海水中提取淡水、镁、溴等物质的基本原理（理解与应用层级），并初步形成“资源观”与“可持续发展观”。从过程方法路径上，本课蕴含了“科学探究”（如模拟蒸馏）、“技术应用分析”（如淡化技术比较）与“STSE观念”（科学、技术、社会、环境）的融合，课堂活动设计将围绕“问题方案评价”这一主线展开探究。在素养价值渗透层面，通过对我国海洋资源开发成就与挑战的探讨，本节课旨在培养学生严谨求实的科学态度、创新意识以及将化学知识服务于国家资源战略的社会责任感，实现知识载体与育人价值的有机统一。

从学情研判看，九年级学生已具备溶液组成、分离方法（过滤、结晶）、金属活动性顺序等基础知识，对海洋有生活化认知但对其化学资源的系统性与战略性认识不足。潜在的认知障碍在于：一是将“原理理解”与“工业流程简化”相混淆，可能忽视实际生产中的复杂性；二是对“海洋化学资源”的理解易局限于“海水中的元素”，而忽略海底矿产（如可燃冰、多金属结核）的维度。基于此，教学将通过递进式提问和图表分析进行动态评估，例如“大家觉得，从原理到工厂，中间还需要考虑哪些实际问题？”针对不同层次学生，将提供差异化支持：对基础薄弱学生，通过“海水成分饼状图”和动画模拟强化直观理解；对学有余力者，则引导其深入分析技术路线的经济性与环境成本对比，并鼓励提出优化设想。二、教学目标

知识目标：学生能够系统阐述海洋化学资源的主要类别（海水资源、海底矿产），并解释海水淡化（蒸馏法、膜法）和提取镁、溴的基本化学原理；能辨析不同提取方法的核心差异与适用情境，初步构建从海水中获取有用物质的认知模型。

能力目标：学生能够结合流程图或文本信息，分析并评价某一海洋资源开发技术路线的合理性；在小组合作中，完成简易海水淡化模型的模拟设计与讨论，发展信息整合与技术设计能力。

情感态度与价值观目标：通过对我国“蓝色国土”资源开发现状与挑战的探讨，学生能感受到化学在解决资源危机中的价值，激发民族自豪感与科技报国的使命感，并初步树立合理开发、保护海洋的可持续发展观念。

科学思维目标：发展学生的系统思维与证据推理能力，引导其从“资源识别→原理分析→技术选择→综合评价”的完整链条审视资源利用问题，学会在多因素（技术、经济、环境）制约下进行权衡与决策的思维方法。

评价与元认知目标：引导学生依据“科学性、可行性、环保性”等维度，对同学提出的资源利用简易方案进行同伴互评；并能在学习结束后，反思自己如何从零散知识点构建起“海洋资源综合利用”知识网络的过程。三、教学重点与难点

教学重点：海水资源综合利用的基本思路和主要化学原理。确立依据在于，此内容是课标要求的核心，是连接“物质分离提纯”与“化学在社会发展中应用”两大知识模块的枢纽。从学业评价看，对工业流程（如制镁）的分析与评价是中考化学考查学生信息处理与迁移应用能力的常见载体，体现了从知识立意向能力立意的转变。

教学难点：对海洋化学资源开发利用中涉及的复杂化学反应原理的微观理解，以及多技术方案的综合比较与评价。预设依据源于学情分析：学生首次接触如此大规模、多步骤的工业流程，容易迷失在细节中而抓不住“加入试剂的目的”和“反应条件的控制”等核心；同时，评价一个技术方案需要平衡多重社会因素，这对九年级学生的辩证思维和认知广度提出了较高要求。突破方向在于，利用可视化动画厘清反应本质，并通过结构化讨论表格（如从“原理、能耗、成本、环境影响”四个维度打分）降低综合评价的思维负荷。四、教学准备清单

1.教师准备

1.1媒体与教具：制作多媒体课件，内含我国海洋资源分布图、海水淡化工厂实景视频、海水制镁和提溴的工艺动画、可燃冰开采科普短片。

1.2实验器材与材料：准备一套简易蒸馏装置（用于课堂演示）、海水样本（或模拟海水）、蒸发皿、酒精灯。

1.3学习支持材料：设计并印制《海洋资源探秘》学习任务单（含引导性问题、流程图填空、讨论记录区）。

2.学生准备

2.1预习任务：查阅资料，了解一种你所感兴趣的海洋资源（如镁、溴、淡水、可燃冰）的用途。

2.2物品携带：携带化学课本、学习任务单及常规文具。

3.环境布置

3.1座位安排：课桌椅按46人小组进行排列，便于合作讨论。五、教学过程第一、导入环节

1.情境创设与问题提出：“同学们，当我们凝望这片覆盖地球超过70%面积的蔚蓝海洋时，除了壮阔与美丽，你是否思考过，它对我们人类而言，究竟意味着什么？有人说它是‘生命的摇篮’，也有人说它是‘未来的粮仓’，而从我们化学的视角看，它更是一座巨大的‘资源宝库’。”展示一组对比数据：海水中的元素种类vs.陆地已探明矿产种类。“然而，一个现实是：我们身处一个水资源紧缺的星球，却守着汪洋大海喊‘渴’；我们大量需求的镁金属，陆地高品位矿石正在枯竭，而海水中的镁总量却是取之不尽的。这看似矛盾的现象，恰恰引出了我们今天要探究的核心驱动问题——‘我们如何运用化学的智慧，从海洋中高效、可持续地获取我们所需的资源？’”

1.1路径明晰与旧知唤醒：“为了解决这个大问题，今天我们将化身‘海洋资源开发工程师’，沿着‘认识宝库→解决迫切需求（淡水）→提取重要物质（镁、溴）→探索未来能源（可燃冰）→制定开发战略’的路线图展开探索。在出发前，请大家回忆一下，我们学过哪些分离混合物的方法？这些方法能否用在‘大海捞针’——哦不，是‘大海捞宝’上呢？”第二、新授环节

本环节采用支架式教学，通过五个逐层递进的任务，引导学生主动建构知识体系。

任务一：初探海洋——认识化学资源的“大家庭”

教师活动：首先，展示“海洋化学资源分类概念图”的框架（仅留标题），引导学生阅读教材中的相关图文资料。随后提问：“请将你获取的信息填充到这个‘资源家族’图谱中。海洋化学资源主要包括哪两大‘家族’？海水这个‘大家族’里，除了我们最熟悉的氯化钠，还有哪些‘低调而重要’的成员？它们以什么形态存在？”在学生初步回答后，利用饼状图动态展示海水主要溶质的质量分数，强调“含量低但总量巨大”的特点。接着，播放关于海底“多金属结核”和“可燃冰”的简短视频，提问：“这些沉睡在海底的矿产，与我们熟悉的陆地采矿有何不同？它们被称为‘未来资源’，价值何在？”

学生活动：阅读教材，提取关键信息，尝试口头或书面填充资源分类框架。观察图表与视频，认识到海水资源的多样性与海底矿产的战略价值。参与讨论，比较海洋资源与陆地资源的异同。

即时评价标准：1.能否准确说出海洋化学资源的两大主要类别（海水资源、海底矿产）。2.能否列举出海水中除NaCl外的至少两种重要化学物质（如MgCl₂、溴等）。3.观看视频后，能否简要说明一种海底矿产（如可燃冰）的潜在价值。

★核心概念：海洋化学资源。它不单指海水，是一个涵盖海水溶解资源、海底矿物资源乃至海洋生物资源的宏观概念。教学中要强调其“总量巨大”与“提取不易”的矛盾统一性，这是理解后续所有开发技术必要性的逻辑起点。

任务二：聚焦淡水——破解“望洋兴叹”的技术密码

教师活动：创设情境：“首先，我们来解决最紧迫的淡水问题。如何让咸涩的海水变成甘甜的淡水？”引导学生回顾混合物分离方法。“蒸发结晶能得到盐，但如何高效得到淡水呢？”演示简易蒸馏实验，并设问：“大家观察，这里发生了什么变化？能量从哪里来？”随后，展示大型太阳能蒸馏、多级闪急蒸馏、反渗透膜技术的图片与原理示意图。组织小组讨论：“这三种主流技术，原理上有何本质区别？（物理变化/化学变化）它们各自的‘武功秘籍’和‘软肋’可能是什么？比如，从能耗、成本、规模等角度想一想。”最后，联系实际：“咱们山东沿海很多地方，比如青岛、烟台，就用上了海水淡化技术。这说明了什么？”

学生活动：观察教师演示，描述蒸馏过程。分析对比三种技术原理图，在任务单上完成比较表格（原理、关键设备/材料、优缺点简析）。进行小组讨论，尝试从不同角度评价技术。

即时评价标准：1.能否清晰表述蒸馏法利用的是物质沸点不同进行分离的原理。2.在小组讨论中，能否提出至少一个评价技术路线的合理角度（如能耗、成本、环境影响等）。3.能否理解反渗透膜法的核心是“加压让水分子透过特殊膜”。

▲学科方法：技术比较与评价。引导学生不只关注“是什么”，更要思考“为什么用这个”以及“用了会怎样”。这是培养工程思维和决策能力的关键环节。可以提示学生：“没有最好的技术，只有最适合特定情境的技术。”

任务三：提取“宝藏”——揭秘镁与溴的提取之旅

教师活动：过渡：“解决了水的问题，我们再来看看如何获取海水中珍贵的元素，比如广泛应用于航空航天材料的镁。”展示海水制镁的简化工艺流程图（贝壳→生石灰→石灰乳→Mg(OH)₂沉淀→MgCl₂溶液→无水MgCl₂→熔融电解→Mg）。抛出问题链：“1.为什么第一步要用到贝壳（主要成分CaCO₃）？它经历了怎样的变化？2.向海水中加入石灰乳，发生了什么反应？请尝试写出化学方程式。3.得到的Mg(OH)₂如何变成MgCl₂？这里用到了我们学过的什么反应类型？4.最后一步，电解熔融MgCl₂，这和我们之前学的电解水在原理上有何相似之处？”随后，以类似思路，引导学生分析海水提溴的“空气吹出法”流程，重点强调“溴的富集”思路和两次氧化还原反应（Cl₂氧化Br⁻，SO₂还原Br₂）。

学生活动：在教师引导下，逐步分析流程图，回答系列问题，在任务单上填写关键步骤的化学反应方程式。对比制镁与提溴流程，体会“化学转化”与“物理富集”相结合的综合思路。

即时评价标准：1.能否正确书写海水制镁过程中涉及的主要化学方程式（CaCO₃煅烧、CaO与水反应、MgCl₂与石灰乳反应、MgCl₂电解）。2.能否解释提溴工艺中“吹出”和“吸收”步骤的目的。3.在分析流程时，是否关注到试剂的选择与循环利用（如提溴中的SO₂可循环）。

★重要原理：化学转化与分离。从海水中提取微量组分，核心思路是“富集”与“转化”。制镁是通过化学反应将镁离子转化为沉淀分离，再经一系列转化得到纯净化合物；提溴则是利用溴单质的挥发性进行物理富集，再通过氧化还原反应进行纯化。教学中要揭示这种“量少→富集→纯化”的通用逻辑。

任务四：眺望未来——可燃冰：是“冰”还是“火”？

教师活动：播放我国“蓝鲸一号”平台成功试采可燃冰的新闻视频。提问：“这种看起来像冰却能点燃的物质，究竟是什么呢？它的学名是什么？”展示可燃冰（甲烷水合物）的分子结构模型。引导学生从化学式CH₄·nH₂O分析其组成。“它的形成需要哪些苛刻条件？为什么开采它被视作一项高技术挑战，甚至存在环境风险？”组织简短辩论式思考：“面对这种储量丰富但开采难的未来能源，我们是应该积极研发、尽快利用，还是应该谨慎评估、暂缓开发？请陈述你的理由。”

学生活动：观看视频，了解国家科技前沿。观察结构模型，认识可燃冰是甲烷分子包在水分子笼中的包合物。参与思考讨论，尝试从能源需求、技术可行性、环境安全等多角度表达观点。

即时评价标准：1.能否说出可燃冰的主要成分是甲烷和水。2.能否列举至少一项开采可燃冰可能面临的技术或环境挑战（如甲烷泄漏加剧温室效应、海底地质灾害等）。3.在表达观点时，能否提供至少一个支撑自己立场的依据。

▲STSE观念渗透：技术风险与社会决策。此任务旨在将学生的视野从具体化学知识引向更广阔的社会议题。可燃冰是连接化学、地质学、环境科学和能源政策的绝佳载体。教师的角色是搭建思考的支架，而不是给出标准答案，重在培养学生的辩证思维和社会责任感。

任务五：统整升华——制定我们的“海洋资源开发公约”

教师活动：总结前四个任务，提出终极挑战：“今天，我们认识了海洋这座宝库，也了解了打开它的一些‘钥匙’（技术）。现在，如果我们要为合理开发海洋资源制定几条‘公约’或原则，你会提出哪几条？请小组合作，写出23条最关键的原则，并简要说明理由。”教师巡回指导，鼓励学生结合本节课所学（如技术的优缺点、资源保护、可持续发展）进行提炼。

学生活动：以小组为单位进行头脑风暴，讨论并撰写“开发公约”条款。例如：“坚持技术开发与环境保护并重”、“先评估后开发，预防为主”、“加强国际合作，和平利用”等。派代表进行简短分享。

即时评价标准：1.小组提出的“公约”条款是否与本节课学习的资源开发内容相关联。2.条款是否体现了可持续发展的基本理念（如代际公平、协调开发与保护）。3.小组内部讨论是否有序，每个成员是否有机会贡献想法。

★素养整合：可持续发展观的初步内化。此任务是本课情感态度价值观目标与学科思维目标的集中体现。通过自主制定“公约”，学生将分散的知识点（各种资源与技术）整合到“人类如何与海洋共存”的宏观叙事下，完成了从知识学习到价值判断的升华。教师点评时应充分肯定学生观点中的合理内核。第三、当堂巩固训练

构建分层训练体系，提供即时反馈。

基础层（面向全体）：1.选择题：海水淡化方法中，属于物理变化的是（）A.蒸馏法B.膜法C.两者都是。2.填空题：从海水中提取镁的工艺中，向海水加入石灰乳，发生反应的化学方程式为______，其基本反应类型是______。

综合层（面向大多数）：提供一幅简化后的海水综合利用示意图（包含淡化、制盐、提镁、提溴等分支），要求：①标出A、B、C等位置得到的主要产物是什么；②简述从苦卤（富含Mg²⁺、Br⁻）中提取镁和溴的大致思路。

挑战层（学有余力者选做）：情境应用题：“某海岛计划建设一个小型海水淡化站以满足居民用水。现有预算有限，当地太阳能资源丰富但电力供应不稳定。请根据所学，为该岛推荐一种或组合的海水淡化方案，并阐述你的推荐理由。”

反馈机制：基础题采用同桌互查、教师公布答案的方式快速反馈；综合层题目请12个小组派代表上台讲解其分析过程，教师进行补充和规范；挑战层题目可收集部分学生的书面思路，进行课后面批或作为下节课讨论的引子。第四、课堂小结

引导学生进行结构化总结与元认知反思。“同学们，我们的‘海洋工程师’之旅即将结束。现在，请大家不看书，尝试用关键词或简易的思维导图，梳理一下我们今天探索了哪几个‘站点’，每个站点的‘核心收获’是什么？比如，从‘资源认识’站，我们知道了……；在‘技术破解’站，我们学会了分析……”请12名学生分享其总结框架。教师随后展示一个完整的知识结构图（宝库认知→核心技术→战略展望），进行对照与强化。“回顾整个探索过程，你觉得哪个环节最挑战你的思维？你是如何克服的？这种分析资源利用问题的方法，对我们思考其他类似问题（如城市垃圾分类资源化）有什么启发？”

作业布置：必做（基础性）：1.整理本节课笔记，完善知识结构图。2.完成练习册中与本课相关的标准化习题。选做（拓展性）：任选其一：①查阅资料，了解“海水稻”种植与海洋农业，写一篇200字左右的科普小短文。②设计一份宣传海报，呼吁公众保护海洋环境，合理利用海洋资源。六、作业设计

基础性作业（全体必做）：1.系统梳理并记忆海洋化学资源的主要类型及代表性物质。2.理解并能够复述海水淡化（蒸馏法、反渗透膜法）的基本原理。3.正确书写海水制镁工艺中涉及的核心化学方程式（从贝壳到氢氧化镁沉淀，以及氯化镁电解）。4.完成课本本节后的基础练习题。

拓展性作业（建议大多数学生完成）：1.情境分析：阅读一篇关于某沿海地区建设海水淡化厂的简短新闻报道，分析该厂可能采用的技术类型及其选择的可能原因（结合当地自然与社会条件）。2.微型项目：“我为家乡海洋资源开发献一计”。假设你的家乡在沿海地区，选择一种当地有潜力的海洋资源（如风能、潮汐能、海水养殖、旅游资源等，不限于纯化学资源），撰写一份简要的开发利用建议书（不超过300字），需包含资源价值、开发方式、注意事项等要点。

探究性/创造性作业（学有余力学生选做）：1.文献调研：查阅资料，了解目前国际上或我国正在研究的、更具前沿性的海洋资源开发技术（如海水提铀、深海微生物基因资源利用等），整理其基本原理和意义，制作成知识卡片或简短的PPT。2.辩论准备：以“大规模开发海洋矿产资源利大于弊/弊大于利”为辩题，收集正反方论据，形成一份辩论提纲。为下节课的班级微型辩论会做准备。七、本节知识清单及拓展

★1.海洋化学资源定义与分类：指海洋中所蕴藏的化学物质资源。主要分为两大类：海水中的化学资源（溶解态，如Na、Mg、K、Br、I、U等元素）和海底矿物资源（固态，如锰结核、海底热液矿、可燃冰等）。理解“总量巨大”与“提取困难”的矛盾是起点。

★2.海水淡化——解决淡水危机：蒸馏法：利用水与盐类沸点不同，通过加热、汽化、冷凝获得淡水，能量消耗大。膜法（反渗透）：对海水加压，使水分子透过半透膜而盐分被截留，能耗相对较低，是现代主流技术。核心是物理分离过程。

▲3.海水提镁——化学转化的典范：核心流程：海水（含Mg²⁺）+石灰乳（Ca(OH)₂）→Mg(OH)₂↓（沉淀富集）→加盐酸溶解→MgCl₂溶液→蒸发结晶、脱水得无水MgCl₂→电解熔融MgCl₂→Mg。关键反应：MgCl₂+Ca(OH)₂=Mg(OH)₂↓+CaCl₂。

▲4.海水提溴——氧化还原与物理富集的结合：常用“空气吹出法”。流程：酸化海水（含Br⁻）→通入Cl₂（氧化：2Br⁻+Cl₂=Br₂+2Cl⁻）→用空气将Br₂吹出→用SO₂水溶液吸收（还原：Br₂+SO₂+2H₂O=2HBr+H₂SO₄）→再次通Cl₂得到较纯Br₂。核心思想是“富集”。

★5.可燃冰——未来的潜在能源：学名“天然气水合物”，化学式CH₄·nH₂O。是由甲烷分子与水分子在低温高压下形成的笼状晶体。主要分布于深海沉积物和永久冻土中。优点：能量密度高、储量巨大。挑战：开采技术复杂，可能引发甲烷泄漏（强温室气体）和海底地质灾害。

▲6.海洋资源开发的基本思路：“认识资源→分析需求→选择技术（原理可行、经济合理、环境友好）→综合评价与持续改进”。这是一个多学科交叉的系统工程。

★7.核心化学原理应用：混合物分离（蒸馏、过滤、结晶）、复分解反应（制Mg(OH)₂）、氧化还原反应（提溴、电解）、溶液中的离子反应。将已学原理应用于新情境（海洋）是能力提升的关键。

▲8.我国海洋资源开发成就：如海水淡化规模居世界前列、海水提溴技术成熟、可燃冰试采成功等。体现化学科技对国家发展的重要性，增强民族自信。

★9.可持续发展原则：在海洋资源开发中必须坚持。包括：保护优先（防止污染、保护生态）、合理利用（提高效率、综合利用）、科技驱动（发展绿色、低碳技术）、国际合作（和平利用、共享成果）。

▲10.易错点提醒：①海水淡化得到的是淡水，不是纯水。②海水制镁中加入的是石灰乳（Ca(OH)₂悬浊液），不是澄清石灰水。③从MgCl₂溶液到无水MgCl₂需在HCl氛围中加热脱水，防止MgCl₂水解生成Mg(OH)Cl或MgO。八、教学反思

（一）教学目标达成度分析本节课预设的知识与能力目标达成度较高。通过课堂提问、任务单填写和巩固练习反馈，大部分学生能准确说出海洋资源的主要类型和海水淡化、提镁的基本原理，部分学生能在教师引导下分析流程图。情感态度目标方面，学生对海洋开发的科技成就表现出浓厚兴趣，在制定“开发公约”环节能提出“保护环境”、“可持续”等关键词，可见价值观渗透初见成效。然而，科学思维中的“多因素综合评价”能力，对部分学生而言仍是难点，在挑战层练习中表现出生疏感。

（二）教学环节有效性评估1.导入环节：“海洋之问”创设的认知冲突有效激发了探究欲，但时间控制可更紧凑。2.新授任务链：五个任务环环相扣，逻辑清晰。任务二（技术比较）和任务五（制定公约）的讨论气氛最热烈，是学生思维活跃的高光点。任务三（提取流程）中，部分学生对从MgCl₂溶液到无水MgCl₂的脱水水解问题存在疑惑，此处虽非课标重点，但却是理解工业细节的难点，下次可准备更简明的动画或比喻（如“在HCl氛围中脱水，就像给MgCl₂穿上一件防